DE102005055156B3

DE102005055156B3 - Vorrichtung und Verfahren zur Entwicklung von auf einem Zwischenbildträger erzeugten Potentialbilder bei einer elektrografischen Druck- oder Kopiereinrichtung

Info

Publication number: DE102005055156B3
Application number: DE102005055156A
Authority: DE
Inventors: Martin Dr.-Ing. Berg; Volkhard Dr.rer.nat. Maeß; Andreas Dipl.-Ing. Wirtz
Original assignee: Oce Printing Systems GmbH and Co KG
Current assignee: Canon Production Printing Germany GmbH and Co KG
Priority date: 2005-11-18
Filing date: 2005-11-18
Publication date: 2007-05-31
Anticipated expiration: 2025-11-19
Also published as: US8099030B2; AU2006314520A1; EP1955116A1; JP2009516224A; CN101305326B; WO2007057387A1; JP5162463B2; CN101305326A; US20080279597A1

Abstract

Bei der Vorrichtung ist eine z.B. aus einer Kammerrakel (511) und einer Rasterwalze (510) bestehende Zuführeinrichtung (51) vorgesehen, die aus einer Mischeinrichtung (MS) geladene Tonerteilchen und Trägerflüssigkeit aufweisende Entwicklerflüssigkeit entnimmt und einer Applikatorwalze (520) zuführt. Von der Applikatorwalze (520) geht die Entwicklerflüssigkeit in Abhängigkeit der Potentialbilder auf den Zwischenbildträger (1) über. Zwischen Zuführeinrichtung (51) und Applikatorwalze (520) liegt eine derartige elektrische Spannung an, dass der Tonerübergang von der Zuführeinrichtung (51) zur Applikatorwalze (520) durch diese Spannung bestimmt wird und dabei die Tonerkonzentration in der Entwicklerflüssigkeit erhöht wird.

Description

Zum ein- oder mehrfarbigen Bedrucken eines Aufzeichnungsträgers z.B. eines Einzelblattes oder eines bandförmigen Aufzeichnungsträgers aus verschiedensten Materialien, z.B. Papier oder dünnen Kunststoff- oder Metallfolien, ist es bekannt, auf einem Zwischenbildträger, z.B. einem Fotoleiter, bildabhängig Potentialbilder (Ladungsbilder) zu erzeugen, die den zu druckenden Bildern, bestehend aus einzufärbenden und nicht einzufärbenden Bereichen, entsprechen. Die einzufärbenden Bereiche der Potentialbilder werden mit einer Entwicklerstation (Einfärbestation) durch Toner sichtbar gemacht. Anschließend wird das Tonerbild auf den Aufzeichnungsträger umgedruckt.

Zum Einfärben der Potentialbilder kann dabei Tonerteilchen und Trägerflüssigkeit enthaltende Entwicklerflüssigkeit verwendet werden. Die Trägerflüssigkeit weist dabei einen Widerstand von größer 10⁸ Ohm·cm auf. Mögliche Trägerflüssigkeiten sind u.a. Silikonöl und Kohlenwasserstoffe.

Ein Verfahren zur elektrophoretischen Flüssigentwicklung (elektrografische Entwicklung) in digitalen Drucksystemen ist z.B. aus WO 2005/013013 A2 bekannt. Dabei wird als Entwicklerflüssigkeit eine Silikonöl enthaltende Trägerflüssigkeit mit darin dispergierten Farbteilchen (Tonerteilchen) verwendet. Näheres hierzu ist aus WO 2005/013013 A2 entnehmbar, die Bestandteil der Offenbarung der vorliegenden Anmeldung ist.

Die Zufuhr der Entwicklerflüssigkeit zu dem Zwischenbildträger kann durch eine Applikatorwalze erfolgen, der die Entwicklerflüssigkeit durch eine Rasterwalze zugeführt wird, an der eine Kammerrakel angeordnet ist. Aus dem Offsetdruck ist der Einsatz von Kammerrakeln zur Farbzufuhr bekannt ( EP 1 097 813 A2 ). Der Einsatz einer Kammerrakel beim elektrophoreti schen Druck kann WO 2005/013013 A2 entnommen werden. Ein Nachteil der bekannten Kammerrakeln besteht darin, dass die Strömung der Entwicklerflüssigkeit in der Kammerrakel nicht gezielt geführt wird. Daher können Wirbel auftreten und Luftbläschen eingeschleppt werden. Zudem erfolgt die Befüllung der Näpfchen der Rasterwalze ohne Potentialunterstützung, so dass der Übergang der Tonerteilchen auf die Rasterwalze eingeschränkt ist. Dadurch ist der erzielbare Tonerantrag pro Flächenelement eingeschränkt und damit der Einfärbebereich bzw, die Geschwindigkeit des Übergangs der Entwicklerflüssigkeit auf die Rasterwalze und damit die erreichbare Prozessgeschwindigkeit bei konstanter Einfärbung.

Aus DE 44 08 615 A1 ist der Aufbau einer Rasterwalze bekannt, die mit einer Kammerrakel zusammenarbeitet. Um die Form der Näpfchen der Rasterwalze zu vergrößern, wird an die Kammerrakel und die Rasterwalze eine Spannung angelegt. Die Rasterwalze ist derart aufgebaut, dass die Form der Näpfchen durch eine elektrische Spannung veränderbar ist.

Mathes, H.: Gibt es die optimale Kammerrakel? Teil 1 in Flexo+Tief-Druck 1-2003, S. 54-58, Januar 2003, Teil 3 in Flexo+Tief-Druck 6-2003, S. 68-71, November 2003 beschreibt die Realisierung einer Anordnung aus Rasterwalze und Kammerrakel. Um die Luft aus den Näpfchen der Rasterwalze beim Befüllen mit Farbe herauszudrücken, wird vorgeschlagen, die Farbe unter Druck an der Rasterwalze vorbeizuführen. Dazu kann ein Profilkörper in der Kammerrakel benachbart der Rasterwalze angeordnet werden, durch den der Transportkanal für die Farbe benachbart der Rastewalze verengt wird.

Die Reinigung der Applikatorwalze vom Restbild, das nach der Entwicklung der Potentialbilder auf der Applikatorwalze verbleibt, erfolgt nach EP 0 727 720 B1 durch eine an der Applikatorwalze anliegende Rakel. Damit wird aber eine elastische Beschichtung der Applikatorwalze, die für die Nipausbildung zum Zwischenbildträger erforderlich ist, schnell verschlis sen. Wenn der Andruck der Rakel dagegen zu schwach ist, wird eine geringe Reinigungseffizienz in Kauf genommen, was bei hoher Druckauslastung (Flächendeckungsgrad des Druckbildes) zu Memory- Effekten führt, da nicht jede Stelle der Applikatorwalze nach einem Zyklus die gleiche Tonermenge/Fläche aufweist. Die Reinigung der Applikatorwalze kann auch durch eine Reinigungswalze mit Rakel erfolgen. Da dann die Tonerteilchen auf die Oberfläche der Reinigungswalze gezogen werden, kommt es an der Einwirkstelle der Rakel auf der Reinigungswalze zu hohem Stress auf die Tonerteilchen. Dies führt zur Agglomeration von Tonerteilchen und makroskopischen Verdickungen. Wenn die Effizienz der Rakel ungenügend ist, kommt es zur Filmbildung auf der Reinigungswalze oder zur Ausbildung von Memory-Effekten.

Das von der Erfindung zu lösende Problem besteht darin, eine Vorrichtung und ein Verfahren anzugeben, mit denen eine stabile, gleichmäßig hohe Einfärbung der Potentialbilder auf einem Zwischenbildträger bei hoher Transfereffizienz erreicht werden kann. Dabei soll einen hohe Druckgeschwindigkeit möglich sein.

Ein weiteres Problem besteht darin, eine stabile Einfärbung für einen großen Flächendeckungsbereich im stationären Betrieb zu erreichen. Weiterhin soll ein großer Dynamik-Bereich bezüglich Einfärbung (sehr geringe Einfärbung, sehr hohe Einfärbung = Einfärbestufen), bezüglich Wechsel von Einfärbestufen, wechselnden Flächendeckungen und wechselnden Prozessgeschwindigkeiten möglich sein. Schließlich wird eine hohe Prozessstabilität (Langzeitstabilität) durch minimierte Belastung der Tonerteilchen angestrebt.

Diese Probleme werden gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 und des Anspruchs 54 gelöst.

Zur Vermeidung der Ablagerung von Tonerteilchen auf am Übertragungsprozess der Entwicklerflüssigkeit auf dem Weg zum Zwischenbildträger beteiligten Funktionselementen ist es vorteilhaft, wenn die Funktionselemente derart gestaltet sind, dass an jedem beteiligten Funktionselement im zyklischen Prozess des Übergangs der Entwicklerflüssigkeit von Funktionselement zu Funktionselement in jedem Zyklus eine Kraftwirkung zu dem jeweiligen Funktionselement hin und weg erzeugt wird.

Dabei kann die Kraftwirkung durch ein auf die geladenen Tonerteilchen einwirkendes elektrisches Feld erzeugt werden oder durch eine Strömung, d. h. eine Scherwirkung. Der Übergang der Tonerteilchen kann bei der elektrischen Kraftwirkung zudem dadurch unterstützt werden, dass die daran beteiligten Funktionselemente abwechselnd einen hochohmigen und niederohmigen Widerstand aufweisen.

Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.

Die Vorrichtung zur Entwicklung von auf einem Zwischenbildträger erzeugten Potentialbilder von zu druckenden Bildern weist zunächst als erste Komponente eine Zuführeinrichtung auf, die aus einer Mischeinrichtung Entwicklerflüssigkeit entnimmt.

Die Komponente kann als Funktionselemente

– eine Rasterwalze,
– eine Kammerrakel,
– Strömungselemente (innerhalb der Kammerrakel)

aufweisen.

Zwischen diesen liegt ein Feld an, das die Dosierung einer niedrigkonzentrierten und damit niedrigviskosen Flüssigkeit ermöglicht. Dies hat den Vorteil, dass in der Mischeinrichtung und der Zuführeinrichtung die Entwicklerflüssigkeit niedrigere Viskosität aufweisen kann und damit leichter transportiert werden kann. Erst auf der Rasterwalze wird die Tonerteilchenkonzentration auf den zur Entwicklung erforderlichen Wert erhöht.

Weiterhin ist als zweite Komponente eine Applikatoreinrichtung, die als Funktionselement z.B. eine Applikatorwalze oder Applikatorband aufweist, vorgesehen, die von der Zuführeinrichtung die Entwicklerflüssigkeit übernimmt, und von der die Entwicklerflüssigkeit in Abhängigkeit der Potentialbilder auf den Zwischenbildträger übergeht. Um den Übergang der Tonerteilchen zu optimieren, liegt zwischen Zuführeinrichtung und Applikatoreinrichtung eine derartige elektrische Spannung an, dass der Umfang des Tonerteilchenübergangs von der Zuführeinrichtung zur Applikatoreinrichtung dadurch festlegt wird. Zusätzlich kann dadurch noch die Tonerkonzentration in der Entwicklerflüssigkeit erhöht werden.

Zusätzlich als dritte Komponente eine Reinigungseinrichtung vorgesehen, die das nach der Entwicklung der Potentialbilder auf der Applikatoreinrichtung verbliebene Restbild abreinigt. Die Reinigungseinrichtung kann die Funktionselemente Reinigungswalze, Reinigungsrakel und Reinigungsströmungselement aufweisen.

Vorteilhaft ist es, wenn zwischen der Reinigungseinrichtung und der Applikatoreinrichtung eine elektrische Spannung anliegt, die den Übergang der Tonerteilchen des Restbildes von der Applikatoreinrichtung auf die Reinigungseinrichtung festlegt.

Vorteilhaft ist es darüber hinaus, wenn zwischen Reinigungswalze und Reinigungsströmungselement eine elektrische Spannung anliegt, die die Ablösung der Tonerteilchen des Restbildes von der Reinigungswalze erleichtert. Die Folge ist, dass die Reinigung der Reinigungswalze durch die anliegende Reinigungsrakel nicht zu einer starken mechanischen Belastung der Tonerteilchen führt.

Wenn die Rasterwalze der Zuführeinrichtung bzw. die Reinigungswalze der Reinigungseinrichtung einen großen Widerstand aufweisen, tritt nur ein minimaler elektrischer Stromübergang von < 1000 μA/1m, vorzugsweise < 100 μA/1m am Übergangsbereich für die Entwicklerflüssigkeit zwischen Zuführeinrichtung und Applikatoreinrichtung bzw. Reinigungseinrichtung und Applikatoreinrichtung auf. Dann sind Potential schwankungen über deren Oberflächen vorzugsweise < 10 V und die unterschiedlichen Potentiale können stabil gehalten werden. Somit kann die die Entwicklerflüssigkeit transportierende Applikatoreinrichtung (Applikatorwalze) einen kleinen Widerstand aufweisen und damit der Spannungsabfall über deren Oberfläche klein sein, so dass der im Entwicklerspalt zwischen Applikatoreinrichtung und Zwischenbildträger (z.B. Fotoleiter) vorhandene Potentialunterschied (dieser ergibt sich aus dem Abstand zwischen Aufladepotential bzw. Entladepotential des Fotoleiters und des symmetrisch dazwischen angeordneten Bias- Potentials der Applikatoreinrichtung) in eine große elektrische Feldstärke über der Entwicklerflüssigkeit umgesetzt wird. Z.B. kann die Oberflächenschicht der Applikatoreinrichtung so gewählt sein, dass der Widerstand < 10⁸ Ω·cm ist, vorzugsweise 10⁵ bis 10⁷ Ω·cm.

Die die Entwicklerflüssigkeit transportierenden Funktionselemente von Reinigungseinrichtung, Zuführeinrichtung oder Applikatoreinrichtung können jeweils mindestens eine Walze sein, die eine Oberflächenbeschichtung zur Festlegung deren spezifischen Widerstands nach den oben angegebenen Kriterien aufweisen. Dabei kann der Widerstand der Oberflächenbeschichtung der Walze in der Reinigungseinrichtung (Reinigungswalze) und der Walze in der Zuführeinrichtung (Rasterwalze) im Bereich von 10⁶Ω·cm bis 10¹⁰ Ω·cm, vorzugsweise 5·10⁸ bis 5·10⁹ Ωcm liegen und derjenige der Walze in der Applikatoreinrichtung (Applikatorwalze) mindestens um den Faktor 10 leitfähiger sein. Das die Entwicklerflüssigkeit transportierende Funktionselement kann auch ein Band sein, im folgenden wird jedoch bei der Erläuterung von Walzen ausgegangen, ohne die Erfindung darauf zu beschränken.

Vorteilhaft ist, wenn als vierte Komponente eine Konditioniereinrichtung benachbart der Applikatoreinrichtung in Bewegungsrichtung der Entwicklerflüssigkeit gesehen vor dem Zwischenbildträger angeordnet ist. Mit dieser kann die dem Zwischenbildträger zuzuführende Entwicklerflüssigkeit derart be einflusst werden, dass sich die Tonerteilchen in der Entwicklerflüssigkeit zur Oberfläche der Applikatoreinrichtung bewegen. Dadurch bildet sich an der Oberfläche der Entwicklerflüssigkeit eine Schicht, die vorwiegend aus Trägerflüssigkeit besteht mit der Folge, dass die unerwünschte Einfärbung von Nichbildstellen auf dem Zwischenbildträger verringert wird. Die Konditioniereinrichtung kann aus einem an einem Potential liegenden Korotron, z.B. Drahtkorotron, bestehen oder aus einer an einem elektrischen Potential liegenden Walze (Konditionierwalze). Das Potential sollte so gewählt werden, dass Ladungen im Vergleich zu Tonerteilchen gleicher Polarität auf die Applikatorwalze aufgebracht werden.

Wenn der Durchmesser der Konditionierwalze und der Applikatorwalze derart gewählt werden, dass eine Trennströmung zwischen der Applikatorwalze und Konditionierwalze entsteht, kann die Flüssigkeitsoberfläche auf der Applikatorwalze geglättet werden mit der Folge, dass die Tonerteilchen gleichmäßiger auf der Oberfläche der Applikatorwalze verteilt sind. Dies führt zu einem verbesserten Druckbild.

Eine vorteilhafte Realisierung der Zuführeinrichtung weist eine Rasterwalze mit Näpfchen und Stegen und eine an der Rasterwalze angeordnete Kammerrakel auf. Dabei kann die Kammerrakel eine zur Rasterwalze offene Kammer mit einem Zulauf und einem Überlauf für die Entwicklerflüssigkeit enthalten, wobei der Zulauf derart ausgeführt ist, dass die zugeführte Menge an Entwicklerflüssigkeit größer oder gleich der Menge ist, die an die Rasterwalze übergeht und die als überflüssige Menge über den Überlauf abfließt. Die ausreichende und gleichmäßige Zufuhr von Tonerteilchen in die Näpfchen der Rasterwalze wird durch eine ausreichende Zufuhr und Verteilung der Entwicklerflüssigkeit in der Kammerrakel und durch eine elektrische Feldunterstützung innerhalb der Kammerrakel erreicht.

Die Funktion der Kammerrakel wird noch dadurch verbessert, dass in der Kammer ein erstes Strömungselement benachbart zur Rasterwalze zur Verteilung der Entwicklerflüssigkeit u. a. quer zur Druckrichtung im Bereich des Übergangs der Entwicklerflüssigkeit auf die Rasterwalze vorgesehen wird. Wenn eine elektrische Spannung zwischen dem ersten Strömungselement und der Rasterwalze anliegt, wird die Tonerteilchenkonzentration in den Näpfchen der Rasterwalze erhöht. Dazu kann die elektrische Feldstärke zwischen dem ersten Strömungselement und der Rasterwalze im Bereich zwischen 10 bis 5·10⁹ V/cm gewählt werden.

Eine weitere Verbesserung der Funktion der Kammerrakel wird durch ein zweites Strömungselement erreicht, das benachbart dem ersten Strömungselement in der Kammer angeordnet ist und an einer elektrischen Spannung liegt, deren Polarität zu der des ersten Strömungselementes ungekehrt ist. Diese dient dazu, die Entwicklerflüssigkeit der Kammer mit der in den Näpfchen der Rasterwalze befindlichen Restflüssigkeit (die nach Übergang der Entwicklerflüssigkeit auf die Applikatorwalze übrig bleibt) durchzumischen. Das zweite Strömungselement ist darum in Drehrichtung der Rasterwalze gesehen vor dem ersten Strömungselement angeordnet und liegt benachbart zur Rasterwalze.

Vorteilhaft ist, wenn die beiden Strömungselemente zur Rasterwalze und zur Innenkontur der Kammer derart angeordnet und geformt sind, dass eine Strömung der Entwicklerflüssigkeit im Spalt zwischen den Strömungselementen und der Rasterwalze entsteht, die gleichgerichtet zur Bewegungsrichtung der Rasterwalzenoberfläche ist. Dabei treten keine diskontinuierlichen Querschnittsänderungen der durchströmten Flächen sowohl in axialer als auch radialer Richtung auf und es gibt keine Zonen mit einer Fließgeschwindigkeit null. Die Strömungselemente können als elektrisch leitende Profilelemente ausgeführt sein, die in der Kammer benachbart deren Öffnung parallel zur Rasterwalze angeordnet sind und sich über die Breite der Kammer erstrecken und z.B. an den Seitenwänden der Kammer elektrisch isoliert befestigt sind. Um eine große Einwirkflä che zu erreichen, können die Strömungselemente in Richtung zur Rasterwalze abgeflacht sein. Der Abstand der Strömungselemente zur Rasterwalze kann auf 10 bis 2000 μm, vorzugsweise 100 bis 1000 μm, eingestellt werden.

Die Reinigungseinrichtung kann eine Reinigungswalze und eine an der Reinigungswalze anliegende Reinigungsrakel aufweisen. Dabei kann die Reinigungsrakel Teil einer Halbkammer sein, in die das abgerakelte Restbild fließt. Von dort kann die Restflüssigkeit in eine Mischeinrichtung abgeleitet werden. Die Halbkammer, die an einem elektrischen Potential liegt, ist derart gestaltet, dass stets der Pegel der Entwicklerflüssigkeit oberhalb der Reinigungsrakel liegt, um zu ermöglichen, dass die auf der Reinigungswalze vorhandenen Tonerteilchen in die Halbkammer dispergieren können. Zur Einstellung des Pegels in der Halbkammer kann ein Füllstandssensor vorgesehen werden, der eine Abführpumpe ansteuert oder die Einstellung des Pegels in der Halbkammer kann durch einen Überlauf, der oberhalb der Reinigungsrakel angeordnet ist, erfolgen.

Die Funktion der Reinigungseinrichtung kann durch ein Reinigungsströmungselement verbessert werden, das in der Halbkammer benachbart der Reinigungswalze angeordnet ist, und das derart geformt ist, dass eine Strömung im Bereich zwischen dem Reinigungsströmungselement und der Reinigungswalze entsteht, die gleichgerichtet zur Bewegungsrichtung der Oberfläche der Reinigungswalze ist und die keine Diskontinuitäten im Strömungsquerschnitt aufweist. Dazu sollte der Abstand Reinigungswalze zum Reinigungsströmungselement auf 10 bis 2000 μm, vorzugsweise 100 bis 1000 μm, eingestellt werden. Optimal ist, wenn das Reinigungsströmungselement oberhalb der Reinigungsrakel, aber teilweise oder vollständig unterhalb des Pegels der Entwicklerflüssigkeit in der Halbkammer angeordnet ist. Weiterhin ist es zweckmäßig, an dem Reinigungsströmungselement ein elektrisches Potential anzulegen, das z. B. bei positiver Tonerpolarität negativer ist als das Potential an der Reinigungswalze und der Reinigungsrakel. Die elektrische Spannung zwischen Reinigungswalze und Reinigungsströmungselement sollte derart gewählt sein, dass die Tonerteilchen von der Oberfläche der Reinigungswalze abgelöst werden, jedoch eine Ablagerung der Tonerteilchen auf dem Reinigungsströmungselement verhindert wird. Die elektrische Spannung zwischen Reinigungswalze und Reinigungsströmungselement kann zwischen 10 V und 5000 V liegen, vorzugsweise zwischen 200 V und 2000 V.

Im unteren Bereich der Halbkammer, der Wanne, kann ein bewegliches Element, z. B. eine spiralförmige Spindel, unter dem Flüssigkeitsspiegel angeordnet werden, das aktiv durch einen Antrieb bewegt werden kann. Damit können Ablagerungen von Tonerteilchen in der Halbkammer vermieden werden bzw. dort vorhandene Ablagerungen gelöst werden.

Die Vorteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung können folgendermaßen zusammengefasst werden:

– Die Tonerteilchen werden innerhalb der Entwicklerflüssigkeit auf den Funktionselementen (Rasterwalze, Applikatorwalze, Reinigungswalze) definiert abgelagert bzw. davon abgenommen. Damit werden Schwankungen der Tonerteilchen (Ladung, Durchmesser) kompensiert.
– Die Näpfchen der Rasterwalze werden durch die Feldunterstützung zwischen erstem Strömungselement und Rasterwalze definiert mit Tonerteilchen befüllt. Die Tonerkonzentration wird dabei erst beim Befüllen erhöht, es kann also vorher eine niedrig konzentrierte und damit besser fließfähige Entwicklerflüssigkeit dosiert werden.
– Erst die Erhöhung bzw. die Stabilisierung der Tonerkonzentration in den Näpfchen der Rasterwalze ermöglicht eine ausreichende Zufuhr von Tonerteilchen zur Applikatorwalze
a) für eine hohe Einfärbung des Zwischenbildträgers bei einer Dicke des Entwicklerflüssigkeitsfilms auf der Applikatorwalze von 1 bis 20 μm, vorzugsweise 5 bis 10 μm;
b) für hohe Geschwindigkeit, z.B. > 1,5 m/sec, (Übertrag zwischen Rasterwalze und Applikatorwalze).
– Die Verwendung einer Konditionierwalze hat folgende Vorteile:
1. Sie führt zur Ausbildung einer Schicht vorwiegend von Trägerflüssigkeit an der Oberfläche der Entwicklerflüssigkeit auf der Applikatorwalze und damit zu einer Erhöhung der Grenzprozessgeschwindigkeit ohne unerwünschte Einfärbung der Nichtbildstellen;
2. durch die geeignete Wahl der Durchmesser der Konditionierwalze und der Applikatorwalze und deren einstellbare Relativgeschwindigkeit wird eine Stabilisierung der Filmspaltung der Entwicklerflüssigkeit im Spalt zwischen Konditionierwalze und Applikatorwalze und damit eine Glättung des Entwicklerflüssigkeitsfilms auf der Applikatorwalze und damit eine gleichmäßigere Ablagerung von Tonerteilchen auf dem Zwischenbildträger erreicht;
3. über das Abrakeln der auf der Konditionierwalze befindlichen Trägerflüssigkeit kann die Tonerteilchenkonzentration des auf der Applikatorwalze zurückbleibenden Entwicklerflüssigkeitsfilms erhöht werden. Bis dahin kann eine besser fließfähige Entwicklerflüssigkeit dosiert werden. Im Kontakt zwischen Applikatorwalze und Zwischenbildträger führt dagegen eine höher konzentrierte Entwicklerflüssigkeit zu einer geringeren Filmdicke der Entwicklerflüssigkeit und damit zu einer Erhöhung des elektrisches Feldes und somit zu einer Verbesserung der Ablagerung von Tonerteilchen auf dem Zwischenbildträger insbesondere für hohe Prozessgeschwindigkeiten.

An Hand eines Ausführungsbeispieles, das in den Figuren dargestellt ist, wird die Erfindung weiter erläutert.

Es zeigen:

1 die Prinzipdarstellung eines elektrografischen Drucksystems,

2 den Aufbau der Vorrichtung mit Angabe der an den Funktionselementen anliegenden elektrischen Potentialen,

3 ein weiterer Aufbau der Zuführeinrichtung,

4 den Aufbau der Konditioniereinrichtung innerhalb der Entwicklereinrichtung,

5 eine zweite Realisierung der Konditioniereinrichtung innerhalb der Entwicklereorrichtung.

1 zeigt die Komponenten eines Drucksystems DS, wie es z. B. aus WO 2005/013013 A2 bekannt ist, diese wird hiermit in die Offenbarung einbezogen. Entlang einem Zwischenbildträger 1, in 1 einer Fotoleitertrommel, ist eine Regenerationsbelichtung 2, eine Aufladestation 3, ein Element 4 zur bildmäßigen Belichtung, eine Entwicklervorrichtung 5, eine Transfereinheit 6 zum Umdruck der entwickelten Potentialbilder auf einen Aufzeichnungsträger 7, ein Element 8 zur Reinigung der Fotoleitertrommel 1 angeordnet. Die Transfereinheit 6 weist eine elastische Transferwalze 60, eine Gegendruckwalze 61 und eine Reinigungseinheit 62 auf.
Von den zu 1 aufgeführten entlang der Fotoleitertrommel 1 angeordneten Komponenten wird im folgenden die Entwicklervorrichtung 5 näher behandelt, der Aufbau und die Funktion der übrigen Komponenten ist bekannt und kann z.B. WO 2005/013013 A2 entnommen werden.
Die Entwicklervorrichtung 5 weist eine Zuführeinrichtung 51, eine Applikatoreinrichtung 52, eine Reinigungseinrichtung 53 und optional eine Konditioniereinrichtung 54 auf, 2.
Die Applikatoreinrichtung 52 kann eine Applikatorwalze 520 oder ein Applikatorband sein, welche in Kontakt zum Zwischenbildträger 1 angeordnet ist. Im folgenden wird in der Erläuterung von einer Applikatorwalze 520 gesprochen, ohne die Erfindung darauf zu beschränken. Mit der Applikatorwalze 520 werden die Potentialbilder auf dem Zwischenbildträger 1 entwickelt. Dazu führt die Applikatorwalze 520 eine Entwicklerflüssigkeit zumindest aus einer Trägerflüssigkeit und geladenen Tonerteilchen dem Zwischenbildträger 1 zu. Die Entwicklung erfolgt auf bekannte Weise.
Die Entwicklerflüssigkeit wird der Applikatorwalze 520 durch eine Zuführeinrichtung 51 zugeführt. Diese Zuführeinrichtung 51 weist eine Rasterwalze 510 mit Näpfchen und Stegen und eine an der Rasterwalze 510 angeordnete Kammerrakel 511 auf. Die Kammerrakel 511 besteht aus mindestens einer Kammer 512, einem Zulauf 513 und einem Überlauf 514. Die Kammerrakel 511 nach 1 ist in der Funktion in WO 2005/013013 A2 beschrieben. Die Entwicklerflüssigkeit wird aus einer Mischeinrichtung MS entnommen und durch eine erste Pumpe 515 der Kammerrakel 511 zugeführt. Die überflüssige Entwicklerflüssigkeit in der Kammer 512 wird über den Überlauf 514 in eine Auffangwanne 516 geleitet und von dort kann die Entwicklerflüssigkeit mit Hilfe einer zweiten Pumpe 517 in die Mischeinrichtung MS gepumpt werden.
Der ausführlichere Aufbau der Zuführeinrichtung 51 kann 2 und 3 entnommen werden. Diese enthält die Kammerrakel 511 mit der Kammer 512, den Zulauf 513, den Überlauf 514 und die Rasterwalze 510 mit den Näpfchen und Stegen. Innerhalb der zu der Rasterwalze 510 offenen Kammer 512 der Kammerrakel 511 ist ein erstes isoliertes Strömungselement 518 benachbart der Rasterwalze 510 angeordnet, an das ein elektrisches Potential U_{RW_Pot-Element} gelegt werden kann. In einer Weiterbildung ist in der Kammer 512 ein zweites isoliertes Strömungselement 519 angeordnet, das unabhängig vom ersten Strömungselement 518 mit einem elektrischen Potential U_{RW_Pot-Element2} versorgt werden kann. Die Strömungselemente 518, 519 liegen parallel zu der Rasterwalze 510 und erstrecken sich über die Breite der Kammer 512. Sie können an Seitenwänden der Kammer 512 elektrisch isoliert befestigt sein und können aus einem elektrisch leitfähigen Profilelement bestehen. Die Kammer 512 kann ebenfalls an einem elektrischen Potential U_Kammer liegen, ebenso die Rasterwalze 510 an einem Potential U_RW.
Die ausreichende Zufuhr von Tonerteilchen in der Entwicklerflüssigkeit in die Näpfchen der Rasterwalze 510, die notwen dig für eine hohe Einfärbung der Potentialbilder auf dem Zwischenbildträger 1 bei hoher Druckgeschwindigkeit ist, wird durch ein ausreichende Zufuhr und Verteilung der Entwicklerflüssigkeit in der Kammerrakel 511 und durch eine elektrische Feldunterstützung innerhalb der Kammerrakel 511 erreicht. Dabei wird ein Optimum aus durchströmenden Volumen der Entwicklerflüssigkeit entlang der Rasterwalze 510 und der erreichbaren elektrischen Feldstärke infolge des Abstandes zwischen Rasterwalze 510 und dem mit dem Potential U_{RW_Pot-Element} versehenen ersten Strömungselement 518 erreicht.
Die zugeführte Entwicklerflüssigkeit wird über den Zulauf 513 in der Kammerrakel 511 derart verteilt,

– dass die über den Zulauf 513 zugeführte Flüssigkeitsmenge stets größer oder gleich der Menge ist, die über die Näpfchen der Rasterwalze 510 und den Überlauf 514 abfließen kann;
– dass die überschüssige Menge an Entwicklerflüssigkeit über den Überlauf 514 abfließen kann;
– dass die in der Kammer 512 angeordneten Strömungselemente 518, 519 die Verteilung der Entwicklerflüssigkeit quer zur Druckrichtung ermöglichen und unterstützen;
– dass die Strömungselemente 518, 519 zur Rasterwalze 510 und zur Innenkontur der Kammer 512 derart angeordnet und geformt sind, dass keine Diskontinuitäten der Entwicklerflüssigkeit im Strömungsquerschnitt auftreten können und als Ergebnis eine Strömung im Spalt zwischen den Strömungselementen 518, 519 und Rasterwalze 510 entsteht, die gleichgerichtet zur Bewegungsrichtung der Oberfläche der Rasterwalze 510 ist.

Die elektrische Feldunterstützung wird durch die elektrische Spannung zwischen dem ersten Strömungselement 518 und der Rasterwalze 510 erreicht. Die Spannung kann optional einen überlagerten Wechselspannungsanteil aufweisen.
Die Anordnung und Kontur des ersten Strömungselementes 518 bewirkt dabei, dass keine Feldstärkespitzen entstehen und der Bereich zwischen dem ersten Strömungselement 518 und der Rasterwalze 510 stets mit Entwicklerflüssigkeit gefüllt ist. Entsprechend ist die erreichbare Feldstärke deutlich höher als die Luftdurchbruchfeldstärke und liegt im Bereich zwischen 10 bis 5·10⁴ V/cm.
Optional kann das zweite Strömungselement 519 eingesetzt werden, an dem eine reine Wechselspannung oder eine kombiniert mit einer Gleichspannung mit umgekehrter Polarität überlagerte Wechselspannung angelegt werden kann. Es ist in Drehrichtung der Rasterwalze 510 gesehen vor dem ersten Strömungselement 518 angeordnet. Das elektrische Feld zwischen dem zweiten Strömungselement 519 und der Rasterwalze 510 dient somit dem Durchmischen der Entwicklerflüssigkeit mit der in den Näpfchen der Rasterwalze 510 befindlichen Restflüssigkeit. Das Feld zwischen dem ersten Strömungselement 518 und der Rasterwalze 510 dient demgegenüber der Erhöhung der Tonerkonzentration in den Näpfchen der Rasterwalze 510.
Durch diese Realisierung der Zuführeinrichtung 51 werden die Näpfchen der Rasterwalze 510 durch Feldunterstützung zwischen dem ersten Strömungselement 518 und der Rasterwalze 510 definiert mit Tonerteilchen befüllt. Die Tonerkonzentration wird dabei erst beim Befüllen der Näpfchen der Rasterwalze 510 erhöht, es kann also vorher eine niedrig konzentrierte und damit besser fließfähige Entwicklerflüssigkeit dosiert werden.
Die Reinigungseinrichtung 53 weist nach 2 ein als Reinigungswalze 530 oder Reinigungsband realisiertes Reinigungselement auf, das an der Applikatorwalze 520 anliegt, im folgenden wird bei der Erörterung die Reinigungswalze als Beispiel verwendet. An der Reinigungswalze 530 liegt eine Reinigungsrakel 531 an, die das von der Reinigungswalze 530 _von der Applikatorwalze 520 abgereinigte Restbild abgestreift. Die Reinigungsrakel 531 ist Teil einer Halbkammer 532, die eine Wanne 533 und einen Ablauf 534 aufweist. Optional kann ein Füllstandssensor 537 vorgesehen werden. In der Halbkammer 532 kann ein elektrisch isoliertes Reinigungsströmungselement 535 angeordnet sein.
Die an der Reinigungswalze 530 angeordnete Reinigungsrakel 531 ist in die Halbkammer 532 integriert. Diese weist seitliche Abdichtungen 536, die Reinigungsrakel 531 und eine Halbkammer 532 auf. Damit wird erreicht, dass alle von der Reinigungsrakel 531 von der Reinigungswalze 530 abgestreifte Entwicklerflüssigkeit in die Halbkammer 532 fließt. Die Halbkammer 532 ist derart gestaltet, dass ein Pegel an Entwicklerflüssigkeit gehalten wird, der oberhalb der Reinigungsrakel 531 liegt mit der Folge, dass auf der Reinigungswalze 530 befindliche Tonerteilchen in die vorhandene Menge an Entwicklerflüssigkeit dispergieren. Dazu ist entweder ein Ablauf 534 oberhalb des Niveaus der Reinigungsrakel 531 oder eine über einen Füllstandssensor 537 einstellbare Abführpumpe (in 2 nicht dargestellt) vorgesehen.
Zur Unterstützung der Dispergierung der Tonerteilchen in der Entwicklerflüssigkeit kann das Reinigungsströmungselement 535 nahe der Reinigungswalze 530 oberhalb der Reinigungsrakel 531, aber teilweise oder vollständig unterhalb des Pegels der Entwicklerflüssigkeit angeordnet werden. Der Abstand kann im Bereich von 10 bis 2000 μm, vorzugsweise 100 bis 1000 μm liegen. Das an dem Reinigungsströmungselement 535 angelegte elektrische Potential U_{ReW_Pot-Element} ist für eine positive Tonerpartikelpolarität negativer als das Potential U_Halbkammer an der Reinigungsrakel 531 und das Potential U_Rew an der Reinigungswalze 530. Die daraus abgeleitete elektrische Spannung ist ausreichend groß, um die Tonerteilchen von der Oberfläche der Reinigungswalze 530 abzulösen, aber gering genug, dass durch die Strömung im Spalt zwischen Reinigungswalze 530 und Reinigungsströmungselement 535 eine Ablagerung der Tonerteilchen am Reinigungsströmungselement 535 verhindert wird.
Die elektrische Spannung liegt zwischen 10 V und 5000 V, vorzugsweise zwischen 200 bis 2000 V.
Zusätzlich ist das Reinigungsströmungselement 535 derart geformt, dass keine Diskontinuitäten im Spalt zwischen Reinigungsströmungselement 535 und Reinigungswalze 530 im Strömungsquerschnitt auftreten kann und damit eine Strömung im Spalt zwischen dem Reinigungsströmungselement 535 und der Reinigungswalze 530 entsteht, die gleichgerichtet zur Bewegungsrichtung der Oberfläche der Reinigungswalze 530 ist.
Weiterhin kann in der Wanne 533 der Halbkammer 532 ein bewegliches Element, z. B. eine spiralförmige Spindel, unterhalb dem angestrebten Flüssigkeitsspiegels angeordnet werden. Dieses Element kann aktiv durch einen Antrieb bewegt werden und dient der Vermeidung von Ablagerungen bzw. der Auflösung von Ablagerungen z.B. nach längeren Betriebspausen auf Grund von Sedimentation.
Die Konditioniereinrichtung 54, die optional vorgesehen werden kann, kann entweder aus einem Korotron, z. B. einem Drahtkorotron 540 (4), an die ein elektrisches Potential in der Polarität der Tonerteilchen angelegt ist, bestehen oder aus einer Konditionierwalze 541 (5).
Über das Korotron 540 werden Ladungen der gleichen Polarität wie die Tonerteilchen auf die Applikatorwalze 520 aufgebracht. Aufgrund der isolierenden Trägerflüssigkeit verbleiben die Ladungen an der Oberfläche der Entwicklerflüssigkeit. Infolgedessen werden die Tonerteilchen von der Oberfläche des Entwicklerflüssigkeitsfilms in Richtung auf die Applikatorwalze 520 verdrängt, es entsteht eine Deckschicht aus Trägerflüssigkeit auf der Entwicklerflüssigkeit, die im nachfolgenden Entwicklungsschritt zur Vermeidung von Tonerablagerungen auf Nichtbildstellen auf dem Zwischenbildträger 1 dient.
Aus 5 ergibt sich der Aufbau der Konditioniereinrichtung 54 mit Konditionierwalze 541. Diese befindet sich in Kontakt mit dem Entwicklerflüssigkeitsfilm auf der Applikatorwalze 520. Die Konditionierwalze 541 ist mit einem separaten elektrischen Potential U_Kon versehen, das höher ist als das elektrische Potential der Applikatorwalze U_AW. Die resultierende Spannung zwischen Konditionierwalze 541 und Applikatorwalze 520 liegt im Bereich von 10 V bis 2000 V, vorzugsweise im Bereich von 200 V bis 1000 V. Die Applikatorwalze 520 und die Konditionierwalze 541 rollen aufeinander ab. Die Oberflächengeschwindigkeit der Konditionierwalze 541 beträgt 0,8:1 bis 1:0,8 vorzugsweise 1:1 im Vergleich zu der Applikatorwalze 520. Die Tonerteilchen werden hier ebenfalls von der Oberfläche des Entwicklerflüssigkeitsfilms zur Applikatorwalze 520 hin verdrängt.
Durch die geeignete Wahl des Durchmessers der Konditionierwalze 541 wird zusätzlich eine Trennströmung zwischen Konditionierwalze 541 und Applikatorwalze 520 erzeugt. Der Durchmesser der Konditionierwalze 541 ist dazu im Bereich von 0,1 bis 0,7 des Durchmessers der Applikatorwalze 520 gewählt, vorzugsweise 0,2 bis 0,5. Die Trennströmung weist aufgrund des geringen Durchmessers der Konditionierwalze 541 einen ausgeprägten Geschwindigkeitsvektor senkrecht zur Oberfläche der Applikatorwalze 520 auf. Die bei der Filmspaltung nach dem Walzenkontakt entstehende Strömung der Flüssigkeitsschichtdicke weist eine geringe Periodenlänge (< 100 μm) und gleichzeitig geringe Amplitude auf. Dies bewirkt eine makroskopische Glättung der Flüssigkeitsoberfläche, dementsprechend eine gleichmäßige Verteilung der Tonerteilchen auf der Applikatorwalze 520 und nachfolgend im Druckbild.
Optional kann an der Konditionierwalze 541 eine Konditionierrakel 542 angeordnet sein. Die Konditionierrakel 542 entfernt die auf der Konditionierwalze 541 befindliche Trägerflüssigkeit, die aufgrund des anliegenden elektrischen Feldes von Tonerteilchen verarmt ist und führt diese in die Mischein richtung MS zurück. Entsprechend weist der auf der Applikatorwalze 520 verbleibende Film an Entwicklerflüssigkeit eine erhöhte Konzentration von Tonerteilchen bei gleichzeitig geringerer Gesamtschichtdicke auf. Die Feldstärke im Spalt wird durch die unverändert anliegenden Potentiale und den Abstand zwischen beiden bestimmt. Der Abstand reduziert sich entsprechend der reduzierten Schichtdicke der Entwicklerflüssigkeit und führt daher zu einer für den Entwicklungsvorgang vorteilhaften höheren Feldstärke im Spalt zwischen Zwischenbildträger 1 und Applikatorwalze 520. Alternativ ist es möglich, bis zur Konditioniereinrichtung 54 eine niedriger konzentrierte und damit besser fließfähige Entwicklerflüssigkeit zu verwenden.
Die in den Einrichtungen verwendeten Walzen (Rasterwalze 510, Reinigungswalze 530, Konditionierwalze 541, Applikatorwalze 520) weisen jeweils eine Oberflächenbeschichtung auf. Die Beschichtungen werden so gewählt,

– dass über direkten Kontakt (z. B. Stege der Rasterwalze 510 auf Applikatorwalze 520, Reinigungswalze 530 oder Konditionierwalze 541 auf Applikatorwalze 520) kein oder nur ein derart geringer elektrischer Strom fließt, dass unterschiedliche elektrische Potentiale der Walzen durch die angeschlossenen Netzteile stabil gehalten werden können (Strom vorzugsweise < 100 μA/1m Walzenbreite; Potentialschwankungen vorzugsweise < +/-10V),
– dass die Strom begrenzende Beschichtung dabei (vorzugsweise) nicht auf der Applikatorwalze 520, sondern auf der jeweils anliegenden Walze (510, 530, 541) aufgebracht ist,
• um eine leitfähige Beschichtung der Applikatorwalze 520 zu gewährleisten (spezifischer Widerstand < 10⁸ Ω·cm), wodurch über die Beschichtung der Applikatorwalze 520 ein geringer Spannungsabfall auftritt (< 10V),
• womit der im Entwicklerspalt (Applikatorwalze 520 zu Zwischenbildträger 1) vorhandene Potentialunterschied (ergibt sich aus dem Abstand zwischen Aufladepotential bzw. Entladepotential des Zwischenbildträgers 1 und dem symmetrisch dazwischen angeordneten Bias- Potential der Ap plikatorwalze 520) in eine möglichst große elektrische Feldstärke (Spannung/Schichtdicke) über die Entwicklerflüssigkeit im Entwicklerspalt umgesetzt wird;
– dass die Strom begrenzende Beschichtung auf der Rasterwalze 510, Reinigungswalze 530 und Konditionierwalze 541 im Bereich zwischen 10⁸ Ω·cm und 10¹⁰ Ω·cm, vorzugsweise 5·10⁸ und 5·10⁹ Ω·cm liegt, wobei der über diese Beschichtungen auftretende Spannungsabfall < 100V beträgt;
– dass somit an jeder Kontaktstelle eine Strombegrenzung vorhanden ist.

Die Beschichtung der elastischen Applikatorwalze 520 kann einen spezifischen Widerstand im Bereich bis 10⁸ Ω·cm, vorzugsweise zwischen 10⁵ bis 10⁷ Ω·cm aufweisen, die Widerstandsschwankungen können < +/- 20 % (vorzugsweise < +/-10%) betragen, die Schichtdicke liegt zwischen 4 und 12 mm, vorzugsweise 7 bis 10 mm. Als Material kann u. a. NBR-Gummi, PUR-Gummi gewählt werden. Wenn die Beschichtung der Applikatorwalze 520 zwei Schichten aufweist, kann die äußere Schicht aus PVDF, ECO, Fluorelastomer, Teflon bestehen und eine Schichtdicke < 0,7 mm haben, die innere aus den oben angegebenen Materialien bestehen.
Die Beschichtung der Rasterwalze 510 und der Reinigungswalze 530 kann einen Widerstand zwischen 10⁸ Ω·cm und 10¹⁰ Ω·cm und eine Schichtdicke zwischen 10 und 400 μm, vorzugsweise zwischen 50 und 200 μm, aufweisen. Als Material kann u.a. Hart-Coat, Keramik (Al-Oxid, Chromoxid, Titanoxid oder eine Mischung daraus) gewählt werden.
Wie sich aus der Erläuterung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergibt, sind alle Funktionselemente mit einem definierten elektrischen Potential versehen. Für die Wahl des Potentials sind folgende Gesichtspunkte gewählt worden:

– alle Potentiale ergeben sich aus der Überlagerung eines Gleichspannungs- und Wechselspannungsanteils; dabei kann jeder Anteil null sein;
– alle Walzen (Bänder), also die Applikatorwalze 520, die Rasterwalze 510, die Reinigungswalze 530 und die Konditionierwalze 541 sind mit einem separaten Potential versehen;
– die Kammerrakel 511 hat vorzugsweise gleiches Potential wie die Rasterwalze 510, optional auch höheres Potential im Vergleich zur Rasterwalze 510;
– die Reinigungsrakel 531 und die Halbkammer 532 (seitliche Abdichtung) haben vorzugsweise das gleiche Potential wie die Reinigungswalze 530, optional auch ein höheres Potential;
– die Potentiale an den Strömungselementen 518, 519, 535 sind oben beschrieben worden.

Die Potentiale werden bei den Walzen (510, 520, 530, 541) an deren Kern angelegt, bei Bändern an deren Innenseite.
Die oben aufgeführten Potentialunterschiede zwischen den Funktionselementen sind in der Beschreibung als Spannungen bezeichnet worden.
Die Oberflächenbeschichtungen der Walzen bilden ein System aus aneinander angepassten spezifischen Widerständen ρ. Dabei gilt.

– ρ(Rasterwalze) > ρ(Applikatorwalze);
– ρ(Reinigungswalze) > ρ(Applikatorwalze);
– ρ(Konditionierwalze) > ρ(Applikatorwalze).

Die besonderen Vorteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind zusammengefasst im folgenden zu sehen:

– Für jedes am Übertragungsprozess der Entwicklerflüssigkeit auf dem Weg zum Zwischenbildträger 1 beteiligte Funktionselement (z.B. Rasterwalze 510, Applikatorwalze 520) ist bei jedem Übertragungsprozess die Ablagerungszeit der Tonerpartikel geringer als der Quotient aus der Länge der jeweiligen Übertragungszone für die Entwicklerflüssigkeit zwischen den jeweiligen Funktionselementen und der Prozessgeschwindigkeit (jeweilige Übertragungszeit der Tonerpartikel von Funktionselement zu Funktionselement). Dies wird auf Grund einer elektrischen Feldwirkung über die Kombination der Widerstände und der Kapazitäten der beteiligten Funktionselemente und des Abstandes der beteiligten Funktionselemente voneinander erreicht.

Als Formel kann dies so formuliert werden:
wobei ist

ν_Ablagerung: = μ·E mit μ-Tonermobilität und E = elektr. Feldstärke;
l: = Länge der Übertragungszone;
ν: = Geschwindigkeit
d: = Dicke der Übertragungszone

– Zur Vermeidung der permanenten Anhaftungen von Tonerteil chen auf am Übertragungsprozess der Entwicklerflüssigkeit auf dem Weg zum Zwischenbildträger 1 beteiligten Funktionselementen sind diese derart gestaltet, dass an jedem beteiligten Funktionselement im zyklischen Prozess des Übergangs der Entwicklerflüssigkeit oder Teile davon von Funktionselement zu Funktionselement in jedem Zyklus eine Kraftwirkung hin zu dem Funktionselement und weg von dem Funktionselement erzeugt wird. Die Kraftwirkung kann durch ein auf die geladenen Tonerteilchen einwirkendes elektrisches Feld erzeugt werden oder durch eine Strömung, d. h. eine Scherwirkung.

DS: Drucksystem
MS: Mischeinrichtung
1: Zwischenbildträger
2: Regenerationsbelichtung
3: Aufladestation
4: Bildmäßige Belichtung
5: Entwicklereinrichtung
6: Transfereinheit
7: Aufzeichnungsträger
8: Reinigungselement
60: Transferwalze
61: Gegendruckwalze
62: Reinigungseinheit
51: Zuführeinrichtung
52: Applikatoreinrichtung
53: Reinigungseinrichtung
54: Konditioniereinrichtung
520: Applikatorwalze
510: Rasterwalze
511: Kammerrakel
512: Kammer der Kammerrakel
513: Zulauf
514: Überlauf
515: Erste Pumpe
516: Auffangwanne
517: Zweite Pumpe
518: Erstes Strömungselement
519: Zweites Strömungselement
530: Reinigungswalze
531: Reinigungsrakel
532: Halbkammer
533: Wanne der Halbkammer
534: Ablauf der Halbkammer
535: Reinigungsströmungselement
536: Abdichtungen
540: Drahtkorotron
541: Konditionierwalze
542: Konditionierrakel

Claims

Vorrichtung zur Entwicklung von auf einem Zwischenbildträger erzeugten Potentialbildern von zu druckenden Bildern unter Verwendung einer geladene Tonerteilchen und Trägerflüssigkeit aufweisenden Entwicklerflüssigkeit bei einer elektrografischen Druck- oder Kopiereinrichtung, – bei der eine Zuführeinrichtung (51) mit mindestens einer Kammerrakel (511) und einem gegenüber der Kammerrakel während der Entwicklung bewegten, Näpfchen zur Aufnahme der Entwicklerflüssigkeit aufweisenden Rasterelement (510) als Funktionselemente vorgesehen ist, – bei der die Kammerrakel (511) benachbart dem Rasterelement (510) derart angeordnet ist, dass Entwicklerflüssigkeit aus der Kammerrakel (511) in die Näpfchen des Rasterelementes (510) übergeht und die Kammerrakel (511) ein erstes Strömungselement (518) aufweist, zwischen dem und dem Rasterelement (510) eine derartige elektrische Spannung anliegt, dass die Tonerteilchenkonzentration innerhalb der Entwicklerflüssigkeit in den Näpfchen des Rasterelementes (510) erhöht wird, – bei der eine Applikatoreinrichtung (52) vorgesehen ist, die von der Zuführeinrichtung (51) die Entwicklerflüssigkeit übernimmt, und diese dem Zwischenbildträger (1) zuführt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der zur Vermeidung der unerwünschten Ablagerung von Tonerteilchen auf am Übertragungsprozess der Entwicklerflüssigkeit auf dem Weg zum Zwischenbildträger (1) beteiligten Funktionselementen diese derart gestaltet sind und betrieben werden, dass im zyklischen Prozess des Übergangs der Entwicklerflüssigkeit von Funktionselement zu Funktionselement in jedem Zyklus bezogen auf den Übertragungsweg der Entwicklerflüssigkeit eine Kraftwirkung auf die Tonerteilchen hin zum nächsten Funktionselement und weg vom vorhergehenden Funktionselement erzeugt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 2, bei dem die Kraftwirkung jeweils durch ein auf die geladenen Tonerteilchen einwirkendes elektrisches Feld erzeugt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 2, bei dem die Kraftwirkung durch eine Strömung erzeugt wird.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die die Entwicklerflüssigkeit transportierenden Funktionselemente Walzen oder Bänder sind.
Vorrichtung nach Anspruch 5, bei der die Widerstände der die Entwicklerflüssigkeit transportierenden Funktionselemente abwechselnd hochohmig und niederohmig sind.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der eine Reinigungseinrichtung (53) vorgesehen ist, die das nach der Entwicklung der Potentialbilder auf der Applikatoreinrichtung (52) verbliebene Restbild abreinigt und zwischen der und der Applikatoreinrichtung (52) eine elektrische Spannung anliegt, die den Übergang der Tonerteilchen des Restbildes auf die Reinigungseinrichtung (53) festlegt.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der eine Konditioniereinrichtung (54) vorgesehen ist, die benachbart der Applikatoreinrichtung (52) in Bewegungsrichtung der Entwicklerflüssigkeit gesehen vor dem Zwischenbildträger (1) angeordnet ist und die die dem Zwischenbildträger (1) zuzuführende Entwicklerflüssigkeit derart beeinflusst, dass sich die Tonerteilchen in der Entwicklerflüssigkeit zur Oberfläche der Applikatoreinrichtung (52) bewegen.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Zuführeinrichtung (51) als Funktionselemente mindestens eine Kammerrakel (511) und eine Rasterwalze (510) aufweist, bei der die Rasterwalze (510) die Entwicklerflüssigkeit von der Kammerrakel (511) übernimmt.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Applikatoreinrichtung (52) als Funktionselement eine Applikatorwalze (520) oder ein Applikatorband aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, bei der die Reinigungseinrichtung (53) als Funktionselement mindestens eine Reinigungswalze (530) oder ein Reinigungsband aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 9, 10 oder 11, bei der die Rasterwalze (510) im Vergleich zu der Applikatorwalze (520) einen großen Widerstand aufweist, so dass nur ein minimaler elektrischer Stromübergang am Übergangsbereich für die Entwicklerflüssigkeit zwischen Rasterwalze (501) und Applikatorwalze (520) auftritt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, bei der die die Entwicklerflüssigkeit transportierende Applikatorwalze (520) einen kleinen Widerstand aufweist und damit der Spannungsabfall über deren Oberfläche klein ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, bei der die Reinigungswalze (530) im Vergleich zu der Applikatorwalze (520) einen großen Widerstand aufweist, so dass nur ein minimaler elektrischer Stromübergang am Übergangsbereich für die Entwicklerflüssigkeit zwischen Reinigungswalze (530) und Applikatorwalze (520) auftritt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 14, bei der der Widerstand von Rasterwalze (510) bzw. der Reinigungswalze (530) derart gewählt ist, dass der Stromübergang zwischen ihnen und der Applikatorwalze (520) < 1000 μA/1m ist, vorzugsweise < 100 μA/1m.
Vorrichtung nach Anspruch 15, bei der der Widerstand der Reinigungswalze (530) bzw. der Rasterwalze (510) im Bereich von 10⁸ Ω·cm bis 10¹⁰ Ω·cm, vorzugsweise 5·10⁸ bis 5·10⁹ Ω·cm, liegt und derjenige der Applikatorwalze (520) mindestens um den Faktor 10 leitfähiger ist.
Vorrichtung nach Anspruch 16, bei der die Oberflächenschicht der Applikatorwalze (520) so gewählt ist, dass deren Widerstand < 10⁸ Ω·cm ist, vorzugsweise 10⁵ bis 10⁷ Ω·cm beträgt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 17, bei der die Kammerrakel (511) eine zur Rasterwalze (510) offene Kammer (512) mit einem Zulauf (513) und einem Überlauf (514) für die Entwicklerflüssigkeit aufweist, wobei der Zulauf (513) derart ausgeführt ist, dass die zugeführte Menge an Entwicklerflüssigkeit größer oder gleich der Menge ist, die an die Rasterwalze (510) übergeht und dass die überschüssige Menge über den Überlauf (514) abfließt.
Vorrichtung nach Anspruch 18, bei der eine ausreichende Zufuhr von Tonerteilchen in die Näpfchen der Rasterwalze (510) durch eine ausreichende Zufuhr und Verteilung der Entwicklerflüssigkeit in der Kammerrakel (511) und durch eine elektrische Feldunterstützung innerhalb der Kammerrakel (511) erreichbar ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die durch die elektrische Spannung bewirkte elektrische Feldstärke zwischen dem ersten Strömungselement (518) und der Rasterwalze (510) im Bereich zwischen 10 bis 5·10⁴ V/cm gewählt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 20, bei der als zusätzliches Funktionselement ein zweites Strömungselement (519) benachbart dem ersten Strömungselement (518) in der Kammer (512) vorgesehen ist, das an einer elektrischen Spannung liegt, die aus einem Gleich- und Wechselspannungsanteil besteht, wobei deren Polarität zu der des ersten Strömungselementes (518) umgekehrt ist, so dass die Entwicklerflüssigkeit mit der in den Näpfchen der Rasterwalze (510) befindlichen Restflüssigkeit durchgemischt wird bzw. Ablagerungen von Tonerteilchen in der Kammerrakel (511) verhindert werden.
Vorrichtung nach Anspruch 21, bei der das zweite Strömungselement (519) vordem ersten Strömungselement (518) in Drehrichtung der Rasterwalze (510) gesehen angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 21 oder 22, bei der die Strömungselemente (518, 519) zur Rasterwalze (510) und zur Innenkontur der Kammer (512) derart angeordnet und geformt sind, dass eine Strömung an Entwicklerflüssigkeit im Spalt zwischen den Strömungselementen (518, 519) und der Rasterwalze (510) entsteht, die gleichgerichtet zur Bewegungsrichtung der Walzenoberfläche ist und dass keine diskontinuierlichen Querschnittsänderungen der durchströmten Flächen sowohl in axialer als auch in radialer Richtung und keine Zonen mit Fließgeschwindigkeit null auftreten.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 21 bis 23, bei der die Strömungselemente (518, 519) als elektrisch leitende Profilelemente ausgeführt sind, die in der Kammer (512) benachbart deren Öffnung parallel zur Rasterwalze (510) angeordnet sind und sich über die Breite der Kammer (512) erstrecken und einen Abstand zur Rasterwalze im Bereich von 10 bis 2000 μm, vorzugsweise 100 bis 1000 μm aufweisen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 21 bis 24, bei der die Strömungselemente (518, 519) einen Querschnitt aufweisen, der in Richtung zur Rasterwalze (510) abgeflacht ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 25, – bei der die Reinigungseinrichtung (53) die Reinigungswalze (530) und als weiteres Funktionselement eine an der Reinigungswalze anliegende Reinigungsrakel (531) aufweist, – bei der die Reinigungsrakel (531) Teil einer Halbkammer (532) ist, in die das abgerakelte Restbild fließt.
Vorrichtung nach Anspruch 26, bei der die Halbkammer (532) seitliche Abdichtungen (536), die Reinigungsrakel (531) und eine Wanne (533) aufweist, wobei die Halbkammer (532) derart gestaltet ist, dass stets der Pegel der Entwicklerflüssigkeit oberhalb der Reinigungsrakel (531) liegt, so dass die auf der Reinigungswalze (530) vorhandenen Tonerteilchen in die Halbkammer (532) dispergieren.
Vorrichtung nach Anspruch 27, bei der in der Wanne (533) der Halbkammer (532) ein bewegliches angetriebenes Element, insbesondere eine spiralförmige Spindel, angeordnet ist, um Ablagerungen zu vermeiden bzw. Ablagerungen aufzulösen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 26 bis 28, bei der zur Einstellung des Pegels in der Halbkammer (532) ein Füllstandssensor (537) vorgesehen ist, der eine Abführpumpe ansteuert.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 26 bis 29, bei der zur Einstellung des Pegels in der Halbkammer (532) ein Überlauf (534) oberhalb der Reinigungsrakel (531) vorgesehen ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 26 bis 30, bei der als weiteres Funktionselement ein Reinigungsströmungselement (535) in der Halbkammer (532) benachbart der Reinigungswalze (530) angeordnet ist, das derart geformt ist, dass eine Strömung im Bereich zwischen dem Reinigungsströ mungselement (535) und der Reinigungswalze (530) entsteht, die gleichgerichtet zur Bewegungsrichtung der Oberfläche der Reinigungswalze (530) ist und dass keine diskontinuierlichen Querschnittsänderungen der durchströmten Flächen sowohl in axialer als auch in radialer Richtung auftreten.
Vorrichtung nach Anspruch 31, bei der der Abstand Reinigungswalze (530) zum Reinigungsströmungselement (535) auf 10 bis 2000 μm, vorzugsweise 100 bis 1000 μm, eingestellt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 31 oder 32, bei der das Reinigungsströmungselement (535) oberhalb der Reinigungsrakel (531), aber teilweise oder vollständig unterhalb des Pegels der Entwicklerflüssigkeit in der Halbkammer (532) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 31 bis 33, bei der an dem Reinigungsströmungselement (535) ein elektrisches Potential anliegt, das aus einem Gleichspannungs- und Wechselspannungsanteil besteht, wobei jeder Anteil null sein kann, und das bei positiver Tonerpolarität negativer ist als das Potential an der Reinigungswalze (530) und der Reinigungsrakel (531).
Vorrichtung nach Anspruch 34, bei der die elektrische Spannung zwischen Reinigungswalze (530) und Reinigungsströmungselement (535) derart gewählt ist, dass die Tonerteilchen von der Oberfläche der Reinigungswalze (530) abgelöst werden, jedoch eine Ablagerung der Tonerteilchen auf dem Reinigungsströmungselement (535) verhindert wird.
Vorrichtung nach Anspruch 35, bei der die elektrische Spannung zwischen Reinigungswalze (530) und Reinigungsströmungselement (535) zwischen 10 V und 5000 V liegt, vorzugsweise zwischen 200 V und 2000 V liegt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 26 bis 36, bei der die Halbkammer (532) mit der Mischeinrichtung (MS) verbunden ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 37, bei der die Konditioniereinrichtung (54) als Funktionselement ein benachbart der Oberfläche der Applikatorwalze (520) angeordnetes Korotron (540) ist, das an einem derartigen elektrischen Potential liegt, dass Ladungen im Vergleich zu den Tonerteilchen gleicher Polarität auf die Applikatorwalze (520) aufgebracht werden.
Vorrichtung nach Anspruch 38, bei der ein Drahtkorotron (540) vorgesehen ist, das parallel zur Applikatorwalze (520) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 38, bei der die Konditioniereinrichtung (54) als Funktionselement eine Konditionierwalze (541) aufweist, die an einem derartigen elektrischen Potential liegt, dass Ladungen im Vergleich zu den Tonerteilchen gleicher Polarität auf die Applikatorwalze (520) aufgebracht werden.
Vorrichtung nach Anspruch 40, bei der die elektrische Spannung zwischen der Applikatorwalze (520) und der Konditionierwalze (541) im Bereich von 10 V bis 2000 V liegt, vorzugsweise 200 V bis 1000 V.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 40 oder 41, bei der die Konditionierwalze (541) einen Widerstand aufweist, der größer ist als der der Applikatorwalze (520).
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 40 bis 42, bei der die Konditionierwalze (541) auf der Applikatorwalze (520) abrollt, wobei deren Geschwindigkeitsverhältnis zwischen 0,8:1 bis 1:0,8 liegt, vorzugsweise 1:1 ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 40 bis 43, bei der die Durchmesser der Konditionierwalze (541) und der Applikatorwalze (520) derart gewählt sind, dass eine Trennströmung zwischen Applikatorwalze (520) und der Konditionierwalze (541) entsteht, die eine Glättung der Oberfläche der Entwicklerflüssigkeit auf der Applikatorwalze (520) bewirkt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 44, bei der der Durchmesser der Konditionierwalze (541) im Bereich von 0,1 bis 0,7 des Durchmessers der Applikatorwalze (520) liegt, vorzugsweise 0,2 bis 0,5 ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 40 bis 45, bei der an der Konditionierwalze (541) eine Konditionierrakel (542) anliegt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 40 bis 46, bei der die Konditionierwalze (541) eine Strom begrenzende Beschichtung aufweist, die einen spezifischen Widerstand von 10⁸ bis 10¹⁰ Ω·cm aufweist, vorzugsweise 5·10⁸ bis 5·10⁹ Ω·cm.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 47, bei der die Applikatorwalze (520) eine Beschichtung aufweist, wobei eine Schichtdicke zwischen 4 und 12 mm, vorzugsweise 7 bis 10 mm, vorgesehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 48, bei der die Oberfläche der Applikatorwalze (520) eine Beschichtung aus NBR-Gummi oder PUR-Gummi aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 48, bei der die Oberfläche der Applikatorwalze (520) aus zwei Schichten besteht, bei der die Deckschicht aus PVDF, ECO, Fluorelastomer oder Teflon besteht.
Vorrichtung nach Anspruch 50, bei der die Schichtdicke der Deckschicht < 0,7 mm ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 51, bei der die Oberfläche der Rasterwalze (510) bzw. die Oberfläche der Reinigungswalze (530) eine Beschichtung aufweist, deren spezifischer Widerstand zwischen 10⁸ und 10¹⁰ Ω·cm liegt und eine Schichtdicke zwischen 10 und 400 μm, vorzugsweise 50 bis 200 μm, aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 52, bei der das Material der Beschichtung der Rasterwalze (510) bzw. Reinigungswalze (530) Keramik (Al-Oxid, Chromoxid, Titanoxid oder eine Mischung daraus) ist.
Verfahren zur Entwicklung von auf einem Zwischenbildträger (1) angeordneten Potentialbildern bei einer elektrografischen Druckeinrichtung, bei dem eine Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 53 verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 54, bei dem geladene Tonerteilchen und Trägerflüssigkeit aufweisende Entwicklerflüssigkeit in niedriger Tonerteilchenkonzentration und damit in niedriger Viskosität aus einer Mischeinrichtung (MS) entnommen wird und vor dem Übergang der Entwicklerflüssigkeit auf den Zwischenbildträger (1) auf die zur Einfärbung der Potentialbilder erforderliche Tonerteilchenkonzentration erhöht wird.
Verfahren nach Anspruch 55, – bei dem die Entwicklerflüssigkeit durch eine eine Kammerrakel (511) und eine Rasterwalze (510) aufweisende Zuführeinrichtung (51) in niedriger Tonerteilchenkonzentration aus der Mischeinrichtung (MS) entnommen wird, – bei dem die Entwicklerflüssigkeit beim Übergang von der Kammerrakel (511) in die Näpfchen der Rasterwalze (510) an Tonerteilchen konzentriert wird und in konzentrierter Form einer Applikatorwalze (520) zugeführt wird, die die Ent wicklerflüssigkeit in konzentrierter Form an dem Zwischenbildträger (1) vorbeiführt.
Verfahren nach Anspruch 56, bei dem die Konzentrierung der Entwicklerflüssigkeit dadurch erreicht wird, dass zwischen Kammerrakel (511) und Rasterwalze (510) eine elektrische Spannung anliegt, die die Anzahl der Tonerteilchen in den Näpfchen der Rasterwalze (510) erhöht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 55 bis 57, bei dem die Entwicklerflüssigkeit auf der Applikatorwalze (520) durch eine auf der Applikatorwalze ablaufende Konditionierwalze (541) durch Übernahme von Trägerflüssigkeit an Tonerteilchen weiter konzentriert wird bevor diese dem Zwischenbildträger (1) zugeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 58, bei dem an die Konditionierwalze (541) ein solches elektrisches Potential angelegt wird, dass die Tonerteilchen in der Entwicklerflüssigkeit auf der Applikatorwalze (520) in Richtung deren Oberfläche verdrängt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 55 bis 59, – bei dem die nach der Entwicklung der Potentialbilder auf dem Zwischenbildträger (1) auf der Applikatorwalze (520) verbliebene Entwicklerflüssigkeit von einer Reinigungswalze (530) abgereinigt wird, – bei dem die abgereinigte Entwicklerflüssigkeit von der Reinigungswalze (530) durch eine Reinigungsrakel (531) in eine Halbkammer (532) abgerakelt wird und von dort in die Mischeinrichtung (MS) abfließt.
Verfahren nach Anspruch 60, bei dem zur Verbesserung der Reinigungsfunktion der Reinigungswalze (530) ein elektrisches Potential an die Reini gungswalze gelegt wird, durch das der Übergang der Tonerteilchen unterstützt wird.
Verfahren nach Anspruch 61, bei dem die Applikatorwalze (520), die Rasterwalze (510), die Reinigungswalze (530) und die Konditionierwalze (541) mit einem separaten elektrischen Potential versehen werden.
Verfahren nach Anspruch 62, bei dem an die Kammerrakel (511) vorzugsweise gleiches Potential wie an die Rasterwalze (510) angelegt wird, optional auch höheres Potential im Vergleich zur Rasterwalze.
Verfahren nach einem der Ansprüche 60 bis 63, bei dem an die Reinigungsrakel (531) und die Halbkammer (532) (seitliche Abdichtung) vorzugsweise das gleiche Potential wie an die Reinigungswalze (530) angelegt wird, optional auch ein höheres Potential.
Verfahren nach einem der Ansprüche 60 bis 64, bei dem die Oberflächenbeschichtungen der Applikatorwalze (520), der Rasterwalze (510), der Reinigungswalze (530) und der Konditionierwalze (541) derart gewählt werden, dass ein System aus aneinander angepassten spezifischen Widerständen ρ entsteht, wobei gilt: – ρ(Rasterwalze) > ρ(Applikatorwalze); – ρ(Reinigungswalze) > ρ(Applikatorwalze); – ρ(Konditionierwalze) > ρ(Applikatorwalze).