Die Erfindung betrifft eine Entwicklerstation für einen elektrografischen Drucker oder Kopierer, mit der auf einem Ladungsbildträger aufgebrachte Ladungsbilder von zu druckenden Bildern mit Tonerteilchen eingefärbt werden. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Einfärben von Ladungsbildern auf einem Ladungsbildträger in einem elektrografischen Drucker oder Kopierer.The invention relates to a developer station for an electrographic printer or copier with which charge images of images to be printed on a charge image carrier are colored with toner particles. Furthermore, the invention relates to a method for coloring charge images on a charge image carrier in an electrographic printer or copier.
Bei elektrografischen Druckern oder Kopierern werden Einkomponenten-Toner oder Zweikomponenten-Toner zum Einfärben von Ladungsbildern eingesetzt. Der jeweilige Toner wird mit Hilfe geeigneter elektrischer Feldkräfte aus einem Tonervorrat bis zum Ladungsbildträger transportiert. Die Tonertransportrichtung ist stets durch die Richtung der elektrischen Feldkraft und die Ladung der Tonerteilchen vorgegeben. Die elektrische Ladung der Tonerteilchen hat innerhalb der Entwicklerstation üblicherweise stets dasselbe Vorzeichen, wodurch die Tonertransportrichtung auf die Richtung der elektrischen Feldkräfte beschränkt ist und kaum beeinflusst werden kann. Innerhalb einer Entwicklerstation werden jedoch stets zwei Tonertransportrichtungen benötigt, nämlich eine erste Transportrichtung ausgehend von einem Tonervorrat innerhalb der Entwicklerstation in Richtung einer Entwicklerwalze, die dann das Ladungsbild auf dem Ladungsbildträger einfärbt und eine zweite Transportrichtung, bei der zum Abreinigen von nicht beim Einfärben verwendeten Toner auf der Entwicklerwalze in Richtung des Tonervorrats zurücktransportiert wird. Innerhalb der Entwicklerstation werden daher im Allgemeinen für das Anbieten und das Abreinigen von Toner zwei getrennte Walzensysteme verwendet. Diese getrennten Walzensysteme führen zu aufwendigen technischen Lösungen und zu einer doppelten mechanischen Belastung des Toners durch diese Walzensysteme innerhalb der Entwicklerstation. Außerdem ist hierfür ein erhöhter Energiebedarf erforderlich und die Wärmeentwicklung in der Entwicklerstation ist erhöht. Zusätzlich führt ein solcher Aufbau einer Entwicklerstation zu erhöhten Herstell- und Betriebskosten.Electrographic printers or copiers use one-component toner or two-component toner to color charge images. The respective toner is transported by means of suitable electric field forces from a toner supply to the charge image carrier. The toner transport direction is always determined by the direction of the electric field force and the charge of the toner particles. The electric charge of the toner particles usually always has the same sign within the developer station, whereby the toner transport direction is limited to the direction of the electric field forces and can hardly be influenced. Within a developer station, however, two toner transport directions are always required, namely a first transport direction from a toner supply within the developer station in the direction of a developer roller which then dyes the charge image on the charge image carrier and a second transport direction in which to clean off toner not used in the inking the developer roller is transported back in the direction of the toner supply. Within the developer station, therefore, two separate roller systems are generally used to provide and clean toner. These separate roller systems lead to complex technical solutions and to a double mechanical load of the toner through these roller systems within the developer station. In addition, this requires an increased energy requirement and the heat development in the developer station is increased. In addition, such a construction of a developer station leads to increased manufacturing and operating costs.
Aus dem Handbuch „Digital Printing”, Océ Printing Systems GmbH, February 2005, 9 th Edition, ISBN 3-00-001081-5, p. 220–223, ist eine Entwicklerstation bekannt, die ein Zweikomponenten-Tonergemisch umfassend Trägerteilchen und Tonerteilchen verwendet. Ein erstes Walzensystem fördert Toner aus einem Tonervorrat am Boden der Entwicklerstation in Richtung eines Ladungsbildträgers. Ein zweites Walzensystem reinigt die Entwicklerwalze von restlichen Tonerteilchen und fördert diese zurück zum Tonervorrat.From the manual "Digital Printing", Océ Printing Systems GmbH, February 2005, 9 th Edition, ISBN 3-00-001081-5, p. 220-223, a developer station is known which uses a two-component toner mixture comprising carrier particles and toner particles. A first roller system conveys toner from a toner supply at the bottom of the developer station in the direction of a charge image carrier. A second roller system cleans the developer roller of residual toner particles and conveys them back to the toner supply.
Nächstliegender Stand der Technik ist US 6,223,013 B1 , die den Oberbegriff des Anspruchs 1 bildet. Eine Einfärbewalze führt Tonerteilchen einer Entwicklerwalze zu, die gleichmäßig mit einer Schicht Tonerteilchen bedeckt wird und an einer Tonerübergabestelle einen Ladungsbildträger einfärbt. In Drehrichtung der Entwicklerwalze gesehen ist vor der Tonerübergabestelle eine Koronavorrichtung angeordnet, die mit Hilfe einer Koronaentladung die einfärbenden Tonerteilchen mit einer vorbestimmten elektrischen Ladung auflädt. Die von der Entwicklerwalze nicht an den Fotoleiter (10) übertragenen verbleibenden Tonerteilchen werden durch eine Koronavorrichtung mit elektrischer Ladung beaufschlagt, die die Tonerteilchen neutralisiert und sie in einen Ladungszustand bringt, wie er vor der Ionenaufladung mit der Koronavorrichtung 300 war. Durch diese Neutralisierung werden Aufladungsprobleme im Entwicklersumpf vermieden, da dem Tonervorrat im Entwicklersumpf elektrisch neutrale Tonerteilchen zugeführt werden.The closest prior art is US 6,223,013 B1 , which forms the preamble of claim 1. A inking roller supplies toner particles to a developer roller which is uniformly covered with a layer of toner particles and dyes a charge image carrier at a toner transfer point. As viewed in the direction of rotation of the developer roller, a corona device is arranged in front of the toner transfer point, which uses a corona discharge to charge the coloring toner particles with a predetermined electrical charge. The from the developer roller not to the photoconductor ( 10 ) are charged by a corona device with electric charge, which neutralizes the toner particles and brings them into a state of charge, as it was before the ion charging with the corona device 300. By this neutralization Aufladungsprobleme be avoided in the developer sump, since the toner supply in the developer bottom electrically neutral toner particles are supplied.
US 6,023,600 A beschreibt einen ähnlichen Aufbau wie die zuvor genannte US 6,223,013 B1 und betrifft insbesondere die gezielte Steuerung der Aufladung der Tonerteilchen durch eine Koronavorrichtung, die in Drehrichtung der Entwicklerwalze gesehen vor einer Tonerübergabestelle angeordnet ist. Mit Hilfe dieser Koronavorrichtung und der Steuerung kann die Aufladung der Tonerteilchen optimiert werden. US 6,023,600 A describes a similar construction as the aforementioned US 6,223,013 B1 and more particularly relates to the selective control of the charging of the toner particles by a corona device, which is arranged in the direction of rotation of the developer roller in front of a toner transfer point. By means of this corona device and the control, the charging of the toner particles can be optimized.
US 5,899,608 A betrifft eine Entwicklerstation mit ähnlichem Aufbau wie die zuvor genannten Dokumente. Eine in Drehrichtung der Entwicklerwalze gesehen nach einer Tonerübergabestelle angeordnete Koronavorrichtung wird mit Wechselspannung (AC) betrieben, um die Resttonerteilchen in einen neutralen Zustand zu bringen. Das Abstreifen der Resttonerteilchen wird durch Anlegen einer Wechselspannung oder durch eine Klinge bewirkt. Durch das Zurückführen des Toners in einem neutralen Ladungszustand wird eine einheitliche Ladungsverteilung im Fluidbett und eine Minimierung der Variation der Schichtdicke an Toner erreicht. US 5,899,608 A relates to a developer station having a similar structure as the aforementioned documents. A corona device arranged in the direction of rotation of the developer roller after a toner transfer point is operated with alternating voltage (AC) in order to bring the residual toner particles into a neutral state. The stripping of the residual toner particles is effected by applying an AC voltage or by a blade. By returning the toner in a neutral charge state, a uniform charge distribution in the fluid bed and minimization of the variation of the layer thickness of toner is achieved.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Entwicklerstation und ein Verfahren zum Einfärben von Ladungsbildern anzugeben, die bzw. das einfach aufgebaut ist und eine hohe Bildqualität beim Einfärben der Ladungsbilder auf dem Ladungsbildträger gewährleistet.It is an object of the invention to provide a developer station and a method for coloring charge images, which is simple and ensures a high image quality when coloring the charge images on the charge image carrier.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmalskombination der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.This object is achieved by the feature combination of the independent claims. Advantageous developments are the subject of the dependent claims.
Gemäß der Erfindung wird im Bereich der Entwicklerwalze mindestens eine Koronavorrichtung angeordnet, deren elektrisches Feld Ladungsträger erzeugt, welche auf die elektrisch geladenen Tonerteilchen auf der Entwicklerwalze einwirken und die elektrisch geladenen Tonerteilchen in ihrer elektrischen Ladung verändern. Diese Änderung der elektrischen Ladung geht soweit, dass die Polarität der elektrischen Ladung geändert wird, beispielsweise von negativ nach positiv oder umgekehrt. Demgemäß kann auf der Grundlage einzustellender elektrischer Felder unter Einbeziehung freier Ladungsträger von einer Koronavorrichtung innerhalb der Entwicklerstation die Transportrichtung der Tonerteilchen beeinflusst werden. Erfolgt das Umladen mit Hilfe einer Koronavorrichtung nach dem Einfärbeprozes, wird das Abreinigen noch vorhandener Resttonerteilchen von der Entwicklerwalze unterstützt.According to the invention, at least one corona device is arranged in the region of the developer roller, the electric field of which generates charge carriers which are incident on the electrically charged ones Toner particles act on the developer roller and change the electrically charged toner particles in their electrical charge. This change in electrical charge goes so far that the polarity of the electrical charge is changed, for example from negative to positive or vice versa. Accordingly, on the basis of electric fields to be set involving free carriers, a corona device within the developer station can influence the transport direction of the toner particles. If the reloading takes place by means of a corona apparatus after the inking process, the cleaning of residual toner particles still present is supported by the developer roller.
Mit Hilfe der Koronavorrichtung kann auch die spezifische elektrische Ladung der Tonerteilchen auf der Oberfläche der Entwicklerwalze erhöht oder erniedrigt werden, um so eine optimale Anpassung an die einzufärbenden Ladungsbilder auf dem Ladungsbildträger zu erreichen. Eine Polaritätsänderung der elektrischen Ladung ist hierbei nicht erforderlich, ist aber auch nicht ausgeschlossen.With the aid of the corona apparatus, the specific electric charge of the toner particles on the surface of the developer roller can also be increased or decreased in order to achieve an optimum adaptation to the charge images to be inked on the charge image carrier. A polarity change of the electric charge is not required here, but is not excluded.
Der Aufbau einer Entwicklerstation nach dem Stand der Technik und Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen beschrieben. Darin zeigen:The structure of a prior art developer station and embodiments of the invention will be described below with reference to the drawings. Show:
1 den Aufbau einer Entwicklerstation nach dem Stand der Technik, 1 the construction of a developer station according to the prior art,
2 ein Ausführungsbeispiel mit einer nach der Tonerübergabestelle angeordneten Koronavorrichtung, 2 an embodiment with a arranged after the toner transfer point corona device,
3 ein Beispiel (nicht zur Erfindung gehörend) für eine Entwicklerstation, bei der die Koronavorrichtung vor der Tonerübergabestelle angeordnet ist, und 3 an example (not belonging to the invention) for a developer station, wherein the corona device is arranged in front of the toner transfer point, and
4 eine Entwicklerstation mit zwei Koronavorrichtungen, die beiderseits einer Tonerübergabestelle angeordnet sind. 4 a developer station with two corona devices, which are arranged on both sides of a toner transfer point.
1 zeigt eine Entwicklerstation 10 nach dem eingangs erwähnten Stand der Technik zur Entwicklung eines Ladungsbildes 13 auf einem Ladungsbildträger 12. Die Entwicklerstation 10 umfasst eine Einfärbewalze 14 und eine Entwicklerwalze 16, wobei an den Walzen 14 und 16 elektrische Spannungen angelegt werden, die den Transport von elektrisch geladenen Tonerteilchen 22 aus einem Entwicklergemisch 18 durch elektrische Feldkräfte unterstützen. Das pulverförmige Entwicklergemisch 18 besteht in diesem Fall aus ferromagnetischen Trägerteilchen 20 (Carrier) und nichtmagnetischen Tonerteilchen 22 (Toner). Die in einem Entwicklergemischvorrat 26 vorhandenen Tonerteilchen 22 und Trägerteilchen 20 werden mit Hilfe eines Gemischbaggers 24 durchmischt, wobei beim Umwälzen des Entwicklergemisches 18 die Tonerteilchen 22 an den Trägerteilchen 20 reiben, was zur Folge hat, dass aufgrund eines triboelektrischen Effekts die Tonerteilchen 22 bei diesem Beispiel negativ und die Trägerteilchen 20 folglich positiv aufgeladen werden. Das Entwicklergemisch 18 wird von dem Entwicklergemischvorrat 26 entnommen, indem der Gemischbagger 24 das Entwicklergemisch 18 in Drehrichtung des Pfeils 25 an die Oberfläche der Einfärbewalze 14 transportiert, wodurch das Entwicklergemisch 18 auf die Einfärbewalze 14 übertragen wird. 1 shows a developer station 10 according to the above-mentioned prior art for the development of a charge image 13 on a charge image carrier 12 , The developer station 10 includes a inking roller 14 and a developer roller 16 , taking on the rollers 14 and 16 electrical voltages are applied, which are the transport of electrically charged toner particles 22 from a developer mix 18 assist by electric field forces. The powdered developer mixture 18 consists in this case of ferromagnetic carrier particles 20 (Carrier) and non-magnetic toner particles 22 (Toner). The one in a developer mix stock 26 existing toner particles 22 and carrier particles 20 be with the help of a dredger 24 mixed, wherein when circulating the developer mixture 18 the toner particles 22 on the carrier particles 20 rub, with the result that due to a triboelectric effect, the toner particles 22 negative in this example and the carrier particles 20 therefore be positively charged. The developer mix 18 is from the developer mix stock 26 taken by the dredger 24 the developer mix 18 in the direction of rotation of the arrow 25 to the surface of the inking roller 14 transported, creating the developer mix 18 on the inking roller 14 is transmitted.
Die Einfärbewalze 14 ist als Magnetwalze ausgebildet und umfasst eine sich drehende, hohle Walze. Im Inneren der Einfärbewalze 14 ist ein Magnetstator 30 mit ortsfest angeordneten Magnetelementen 32 vorgesehen, welche Magnetfelder erzeugen. Durch die Kraftwirkung der erzeugten Magnetfelder wird das Entwicklergemisch 18 derart beeinflusst, dass die ferromagnetischen Trägerteilchen 20 von den Magnetelementen 32 aufgrund der magnetischen Wechselwirkung angezogen werden, wodurch auf der äußeren Oberfläche der Einfärbewalze 14 eine Ansammlung an Trägerteilchen 20 entsteht. Dabei haften sowohl aufgrund der elektrostatischen Anziehungskraft als auch der Kohäsionskraft die negativ geladenen Tonerteilchen 22 an den positiv geladenen Trägerteilchen 20. Dieses Entwicklergemisch 18, das aus den Trägerteilchen 20 und den Tonerteilchen 22 besteht, wird durch die Drehung der Einfärbewalze 14 in Richtung Entwicklerwalze 16 transportiert. Die Drehrichtung der Einfärbewalze 14 ist durch den Pfeil 34 angedeutet. Im Kontaktbereich zwischen der Einfärbewalze 14 und Entwicklerwalze 16 wird eine bestimmte Menge von geladenen Tonerteilchen 22 aus dem Entwicklergemisch 18 auf die Entwicklerwalze 16 übertragen und die Oberfläche der Entwicklerwalze 16 gleichmäßig mit Tonerteilchen 22 eingefärbt. Die treibende Kraft für den Transport der geladenen Tonerteilchen 22 in Richtung Entwicklerwalze 16 wird durch Anlegen einer Spannungsdifferenz zwischen der Einfärbewalze 14 und Entwicklerwalze 16 und dem sich daraus ergebenden elektrischen Feld erreicht.The inking roller 14 is formed as a magnetic roller and includes a rotating, hollow roller. Inside the inking roller 14 is a magnetic stator 30 with fixedly arranged magnetic elements 32 provided, which generate magnetic fields. The force effect of the generated magnetic fields becomes the developer mixture 18 influenced such that the ferromagnetic carrier particles 20 from the magnetic elements 32 due to the magnetic interaction, whereby on the outer surface of the inking roller 14 a collection of carrier particles 20 arises. Both the electrostatic attraction force and the cohesive force adhere to the negatively charged toner particles 22 on the positively charged carrier particles 20 , This developer mix 18 that from the carrier particles 20 and the toner particles 22 is made by the rotation of the inking roller 14 towards the developer roller 16 transported. The direction of rotation of the inking roller 14 is by the arrow 34 indicated. In the contact area between the inking roller 14 and developer roller 16 gets a certain amount of charged toner particles 22 from the developer mix 18 on the developer roller 16 transferred and the surface of the developer roller 16 evenly with toner particles 22 inked. The driving force for the transport of the charged toner particles 22 towards the developer roller 16 is done by applying a voltage difference between the inking roller 14 and developer roller 16 and the resulting electric field.
Die Entwicklerwalze 16 übernimmt von der Einfärbewalze 14 ausschließlich die bei diesem Beispiel negativ geladenen Tonerteilchen 22 des Entwicklergemisches 18, da ein durch eine Potentialdifferenz zwischen den Oberflächen der Einfärbewalze 14 und der Entwicklerwalze 16 erzeugtes elektrische Feld eine Kraft auf die elektrisch geladenen Tonerteilchen 22 ausübt, durch die die Tonerteilchen 22 von den Trägerteilchen 20 getrennt und auf der Entwicklerwalze 16 angelagert werden. Die magnetischen, positiv geladenen Trägerteilchen 20 bleiben dabei auf der Einfärbewalze 14 zurück. Die Drehrichtung der Entwicklerwalze 16 ist durch den Pfeil 17 angedeutet.The developer roller 16 takes over from the inking roller 14 excluding the toner particles negatively charged in this example 22 of the developer mix 18 as a result of a potential difference between the surfaces of the inking roller 14 and the developer roller 16 generated electric field, a force on the electrically charged toner particles 22 exerts through which the toner particles 22 from the carrier particles 20 separated and on the developer roller 16 be attached. The magnetic, positively charged carrier particles 20 stay with it on the inking roller 14 back. The direction of rotation of the developer roller 16 is by the arrow 17 indicated.
Die auf die Oberfläche der Entwicklerwalze 16 übertragenen Tonerteilchen 22 werden anschließend an dem sich in Pfeilrichtung 19 bewegenden Ladungsbildträger 12 vorbei transportiert, wobei ein Teil der Tonerteilchen 22 nach dem „Jumpprinzip” an einer Tonerübergabestelle 15 von der Entwicklerwalze 16 in die einzufärbenden Bereiche des Ladungsbildträgers 12 übertragen wird. Die treibende Kraft für die Anlagerung der negativ geladenen Tonerteilchen 22 am Ladungsbildträger 12 entsprechend der bei diesem Beispiel positiv geladenen Ladungsbilder 13 wird durch Erzeugen eines elektrischen Feldes zwischen der Oberfläche der Entwicklerwalze 16 und der Oberfläche des Ladungsbildträgers 12 erreicht. Nach Einfärbung der Ladungsbilder 13 auf dem Ladungsbildträger 12 bleibt ein bestimmter Teil der Tonerteilchen 22 entsprechend dem negativen latenten Ladungsbild 13 auf der Entwicklerwalze 16 zurück. Vor einer erneuten Einfärbung der Entwicklerwalze 16 mit einer homogenen Tonerschicht 22 werden die auf der Entwicklerwalze 16 verbleibenden Tonerteilchen 22 (auch Resttonerteilchen genannt) durch eine Reinigungswalze 28 entfernt und in den Entwicklergemischvorrat 26 zurücktransportiert. The on the surface of the developer roller 16 transferred toner particles 22 are then in the direction of the arrow 19 moving charge image carrier 12 transported by, taking part of the toner particles 22 after the "jump principle" at a toner transfer point 15 from the developer roller 16 in the inked areas of the charge image carrier 12 is transmitted. The driving force for the attachment of the negatively charged toner particles 22 on the charge image carrier 12 corresponding to the charge images positively charged in this example 13 is generated by generating an electric field between the surface of the developer roller 16 and the surface of the charge image carrier 12 reached. After coloring the charge images 13 on the charge image carrier 12 remains a certain part of the toner particles 22 corresponding to the negative latent charge image 13 on the developer roller 16 back. Before re-coloring the developer roller 16 with a homogeneous toner layer 22 become the on the developer roller 16 remaining toner particles 22 (also called residual toner particles) through a cleaning roller 28 removed and into the developer mix stock 26 transported back.
Die Reinigungswalze 28 ist wie die Einfärbewalze 14 als Magnetwalze ausgebildet, wobei die Drehrichtung der Reinigungswalze 28 durch den Pfeil 29 angedeutet ist. Bei einem Reinigungsvorgang der Entwicklerwalze 16 wird zunächst ein Teil des auf der Einfärbewalze 14 übrig gebliebenen Entwicklergemisches 18 von der Reinigungswalze 28 aufgenommen. Durch Anlegen einer geeigneten Spannung zwischen der Entwicklerwalze 16 und der Reinigungswalze 28 werden die auf der Entwicklerwalze 16 verbliebenen Resttonerteilchen 22 von der Reinigungswalze 28 angezogen, wodurch die Entwicklerwalze 16 gereinigt wird. Dabei werden die Resttonerteilchen 22 von dem auf der Reinigungswalze 28 vorhandenen Entwicklergemisch 18 aufgenommen und in den Entwicklergemischvorrat 26 zurückbefördert.The cleaning roller 28 is like the inking roller 14 designed as a magnetic roller, wherein the direction of rotation of the cleaning roller 28 through the arrow 29 is indicated. In a cleaning process of the developer roller 16 First, a part of the on the coloring roller 14 leftover developer mix 18 from the cleaning roller 28 added. By applying a suitable voltage between the developer roller 16 and the cleaning roller 28 become the on the developer roller 16 remaining residual toner particles 22 from the cleaning roller 28 attracted, causing the developer roller 16 is cleaned. This will be the residual toner particles 22 from that on the cleaning roller 28 existing developer mix 18 included and in the developer mix stock 26 conveyed back.
Die beschriebene Anordnung für die Entwicklerstation 10 benutzt zwei Walzensysteme. Das erste Walzensystem umfasst die Einfärbewalze 14 und die Entwicklerwalze 16, wobei die Entwicklerwalze 16 wie bereits erwähnt mit Tonerteilchen 22 eingefärbt wird. Das zweite Walzensystem umfasst die Entwicklerwalze 16 und die Reinigungswalze 28, wobei die Reinigungswalze 28 zum Abreinigen der Resttonerteilchen 22 von der Entwicklerwalze 16 dient. Der Nachteil dieser bekannten Anordnung besteht darin, dass durch Verwendung zweier Walzensysteme ein hoher technischer Aufwand erforderlich ist, um eine derartige Entwicklerstation 10 herzustellen. Außerdem unterliegen diese Walzensysteme einem Verschleiß.The described arrangement for the developer station 10 uses two roller systems. The first roller system includes the inking roller 14 and the developer roller 16 , wherein the developer roller 16 as already mentioned with toner particles 22 is colored. The second roller system includes the developer roller 16 and the cleaning roller 28 , wherein the cleaning roller 28 for cleaning the residual toner particles 22 from the developer roller 16 serves. The disadvantage of this known arrangement is that by using two roller systems, a high technical effort is required to such a developer station 10 manufacture. In addition, these roller systems are subject to wear.
2 zeigt in einer ersten Ausführungsform der Erfindung die Entwicklerstation 10, bei der zum Reinigen der Entwicklerwalze 16 im Unterschied zur vorher in 1 beschriebenen Entwicklerstation 10 nicht die Reinigungswalze 28 verwendet wird, sondern eine Koronavorrichtung 36, deren Aufbau und Wirkungsweise weiter unten näher erläutert wird. Gleiche Teile wie in 1 sind mit denselben Bezugszeichen versehen. 2 shows in a first embodiment of the invention, the developer station 10 in which for cleaning the developer roller 16 unlike before in 1 described developer station 10 not the cleaning roller 28 is used, but a coronary device 36 , whose structure and operation will be explained in more detail below. Same parts as in 1 are provided with the same reference numerals.
Das Entwicklergemisch 18, welches wie erwähnt aus Tonerteilchen 22 und Trägerteilchen 20 besteht, wird von der Einfärbewalze 14 in Richtung Entwicklerwalze 16 transportiert, wobei die Tonerteilchen 22 bei diesem Beispiel negativ geladen sind. Eine vollständige Einfärbung der Entwicklerwalze 16 mit Tonerteilchen 22 wird durch Anlegen einer Spannung zwischen der Einfärbewalze 14 und Entwicklerwalze 16 erreicht, wobei die negativ geladenen Tonerteilchen 22 aufgrund der Potentialdifferenz in Richtung Entwicklerwalze 16 beschleunigt werden, wenn die Einfärbewalze 14 ein negativeres Potential als die Entwicklerwalze 16 aufweist. Das Entwicklergemisch 18 auf der Einfärbewalze 14 hat ebenfalls negatives Potential, was durch Minuszeichen angedeutet ist. Die Entwicklerwalze 16 kann beispielsweise ein negatives elektrisches Potential von –300 V gegenüber Masse (Nullpotential) haben, während die Einfärbewalze 14 ein negatives Potential von beispielsweise –1000 V gegenüber Masse hat. Daraus ergibt sich eine Potentialdifferenz von +700 V zwischen Entwicklerwalze 16 und Einfärbewalze 14. Die entsprechenden elektrischen Feldkräfte unterstützen den Übergang der negativ geladenen Tonerteilchen 22 in Richtung Entwicklerwalze 16, so dass die Oberfläche der Entwicklerwalze 16 mit Tonerteilchen 22 eingefärbt wird.The developer mix 18 which as mentioned from toner particles 22 and carrier particles 20 consists of the coloring roller 14 towards the developer roller 16 transported, with the toner particles 22 are negatively charged in this example. A complete coloring of the developer roller 16 with toner particles 22 is done by applying a voltage between the inking roller 14 and developer roller 16 achieved, wherein the negatively charged toner particles 22 due to the potential difference in the direction of the developer roller 16 be accelerated when the inking roller 14 a more negative potential than the developer roller 16 having. The developer mix 18 on the inking roller 14 also has negative potential, which is indicated by minus sign. The developer roller 16 For example, it may have a negative electrical potential of -300 V versus ground (zero potential) while the inking roller 14 has a negative potential of, for example, -1000 V with respect to ground. This results in a potential difference of +700 V between developer roller 16 and inking roller 14 , The corresponding electric field forces support the transition of the negatively charged toner particles 22 towards the developer roller 16 so that the surface of the developer roller 16 with toner particles 22 is colored.
Während eines Bildentwicklungsvorgangs hat die Entwicklerwalze 16 die Aufgabe, die Tonerteilchen 22 an dem latenten Ladungsbild 13 des Ladungsbildträgers 12 vorbeizuführen, wobei in den einzufärbenden Bereichen des Ladungsbildes 13 die Tonerteilchen 22 von der Entwicklerwalze 16 auf den Ladungsbildträger 12 übertragen werden. Bei diesem Vorgang bleibt ein Teil der Tonerteilchen 22 auf der Oberfläche der Entwicklerwalze 16 entsprechend dem nicht eingefärbten latenten Ladungsbild 13 zurück. Bevor die Entwicklerwalze 16 erneut vollständig mit Tonerteilchen 22 eingefärbt wird, müssen die auf der Entwicklerwalze 16 verbliebenen negativ geladenen Resttonerteilchen 22 nach dem Bildentwicklungsvorgang abgereinigt werden. Hierzu werden die negativ geladenen Resttonerteilchen 22 mittels der Koronavorrichtung 36, die in Umlaufrichtung der Entwicklerwalze 16 gesehen nach einer Tonerübergabestelle 15 angeordnet ist, umgeladen. Die Koronavorrichtung 36 enthält einen Koronadraht 37, der sich in Richtung senkrecht zur Zeichenebene parallel zur Mantellinie der Entwicklerwalze 16 erstreckt. Der Koronadraht 37 ist von einer Abschirmung 39 umgeben, die in Richtung der Entwicklerwalze 16 eine Öffnung hat. Mit Hilfe der Koronavorrichtung 36 erfolgt eine Koronaentladung in Luft, wobei Ladungsträger über ionisierte Luftmoleküle ausgetauscht werden. Die Wirkung der Koronavorrichtung 36 wird derart eingestellt, beispielsweise durch eine Spannung am Koronadraht 37, dass die umgeladenen Resttonerteilchen 22 auf der Oberfläche der Entwicklerwalze 16 nunmehr eine entgegengesetzte Polarität haben, bei diesem Beispiel positiv geladen sind.During an image development process, the developer roller has 16 the task, the toner particles 22 on the latent charge image 13 of the charge image carrier 12 to pass, wherein in the inked areas of the charge image 13 the toner particles 22 from the developer roller 16 on the charge image carrier 12 be transmitted. This process leaves some of the toner particles 22 on the surface of the developer roller 16 corresponding to the non-colored latent charge image 13 back. Before the developer roller 16 again completely with toner particles 22 is colored on the developer roller 16 remaining negatively charged residual toner particles 22 after the image development process to be cleaned. For this purpose, the negatively charged residual toner particles 22 by means of the coronary device 36 , in the direction of rotation of the developer roller 16 seen after a toner transfer point 15 arranged, reloaded. The coronary device 36 contains a corona wire 37 extending in the direction perpendicular to the plane parallel to the generatrix of the developer roller 16 extends. The corona wire 37 is from a shield 39 surrounded, in the direction of the developer roller 16 a Has opening. With the help of the coronary device 36 a corona discharge takes place in air, whereby charge carriers are exchanged over ionized air molecules. The effect of the coronary device 36 is set in such a way, for example by a voltage on the corona wire 37 in that the reloaded residual toner particles 22 on the surface of the developer roller 16 now have an opposite polarity, are positively charged in this example.
Die nach der Umladung nunmehr positiv geladenen Resttonerteilchen 22 werden von der Entwicklerwalze 16 aufgrund der Wirkung der elektrischen Feldkräfte zwischen der Entwicklerwalze 16 und Einfärbewalze 14 gelöst und anschließend in Richtung Einfärbewalze 14 wegtransportiert, wobei die positiv geladenen Resttonerteilchen 22 auf die Einfärbewalze 14 mit negativem Potential übertragen und von dem auf der Einfärbewalze 14 vorhandenen Entwicklergemisch 18 aufgenommen und in den Entwicklergemischvorrat 26 zurücktransportiert werden. Die positiv geladenen Tonerteilchen 22 werden anschließend mit den im Entwicklergemischvorrat 26 vorhandenen Tonerteilchen 22 und Trägerteilchen 20 durchmischt und aufgrund der tribolelektrischen Aufladung wieder elektrisch umgeladen.The now after the charge now positively charged residual toner particles 22 be from the developer roller 16 due to the effect of the electric field forces between the developer roller 16 and inking roller 14 dissolved and then towards coloring roller 14 transported away, wherein the positively charged residual toner particles 22 on the inking roller 14 transmitted with negative potential and of the on the Einfärbewalze 14 existing developer mix 18 included and in the developer mix stock 26 be transported back. The positively charged toner particles 22 are then with the in the developer mix stock 26 existing toner particles 22 and carrier particles 20 mixed and recharged electrically due to the triboelectric charging.
Der Vorteil des Ausführungsbeispiels nach 2 liegt darin, dass das Einfärben der Entwicklerwalze 16 mit Tonerteilchen 22 sowie das Abreinigen der Resttonerteilchen 22 von der Entwicklerwalze 16 mittels der Koronavorrichtung 36 in einem einzigen Walzensystem, bestehend aus Einfärbewalze 14 und Entwicklerwalze 16, erfolgen kann. Dadurch wird der Energieverbrauch und die Wärmebelastung der Entwicklerstation 10 gesenkt, was zur Folge hat, dass Betriebskosten reduziert werden können. Außerdem werden durch die Verwendung der Koronavorrichtung 36 zum Reinigen der Entwicklerwalze 16 anstelle der relativ teuren Reinigungswalze 28 Herstellkosten eingespart.The advantage of the embodiment according to 2 lies in the fact that the coloring of the developer roller 16 with toner particles 22 and cleaning the residual toner particles 22 from the developer roller 16 by means of the coronary device 36 in a single roller system, consisting of inking roller 14 and developer roller 16 , can be done. This will reduce the energy consumption and heat load of the developer station 10 reduced, with the result that operating costs can be reduced. In addition, by using the coronary device 36 for cleaning the developer roller 16 instead of the relatively expensive cleaning roller 28 Saved manufacturing costs.
3 zeigt ein Beispiel (nicht zur Erfindung gehörend) für die Entwicklerstation 10, bei dem das Ladungsbild 13 auf dem Ladungsbildträger 12 dieses mal negativ geladen ist und zur Einfärbung des Ladungsbildes 13 positiv geladene Tonerteilchen 22 Verwendung finden. Die von der Einfärbewalze 14 gelieferten negativ geladenen Tonerteilchen 22 werden mittels einer Koronavorrichtung 38, die gleichartig wie die Koronavorrichtung 36 aufgebaut ist, vor dem Bildentwicklungsvorgang, d. h. vor dem Übergang der Tonerteilchen 22 auf den Ladungsbildträger 12, umgeladen. Der die Koronaentladung erzeugende Koronadraht 37 ist in Umlaufrichtung der Entwicklerwalze 16 gesehen vor der Tonerübergabestelle 15 angeordnet. Die nach der Einfärbung des Ladungsbildes 13 auf der Entwicklerwalze 16 verbliebenen positiv geladenen Resttonerteilchen 22 werden anschließend aufgrund der Wirkung der elektrischen Feldkräfte von der Entwicklerwalze 16 gelöst und abgereinigt. 3 shows an example (not belonging to the invention) for the developer station 10 in which the charge image 13 on the charge image carrier 12 this time is negatively charged and to color the charge image 13 positively charged toner particles 22 Find use. The of the inking roller 14 supplied negatively charged toner particles 22 be by means of a coronary device 38 that are similar to the coronary device 36 is constructed, before the image development process, ie before the transition of the toner particles 22 on the charge image carrier 12 , reloaded. The corona discharge generating corona wire 37 is in the direction of rotation of the developer roller 16 seen in front of the toner transfer point 15 arranged. The after coloring the charge image 13 on the developer roller 16 remaining positively charged residual toner particles 22 are subsequently due to the effect of the electric field forces from the developer roller 16 dissolved and cleaned.
4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem mit Hilfe der Koronavorrichtung 38 die spezifische Ladung der auf der Entwicklerwalze 16 vorhandenen Tonerteilchen 22 erhöht oder erniedrigt wird. Die spezifische Ladung ist ein Maß dafür, wie viel Ladung je Gewichtseinheit an Toner der Ladungsbildträger 12 in den einzufärbenden Bereichen 13 aufnehmen kann. Für die optimale Einfärbung der Ladungsbilder 13 auf dem Ladungsbildträger 12 mit beispielsweise negativ geladenen Tonerteilchen 22 ist über einen längeren Zeitraum hinweg eine konstante spezifische Ladung erforderlich. Die spezifische Ladung der Tonerteilchen 22 ist dementsprechend auch ein Maß für die Bildqualität auf dem Ladungsbildträger 12. 4 shows a further embodiment of the invention, in which by means of the coronary device 38 the specific charge of the developer roller 16 existing toner particles 22 increased or decreased. The specific charge is a measure of how much charge per unit weight of toner on the charge image carrier 12 in the areas to be colored 13 can record. For optimum coloring of the charge images 13 on the charge image carrier 12 with, for example, negatively charged toner particles 22 a constant specific charge is required over an extended period of time. The specific charge of the toner particles 22 is therefore also a measure of the image quality on the charge image carrier 12 ,
Die negative Ladung der Tonerteilchen 22 wird wie bereits erwähnt durch eine triboelektrische Aufladung im Entwicklergemisch 18 erzeugt, wobei der Betrag der spezifischen Ladung der negativ geladenen Tonerteilchen 22, welche von der Einfärbewalze 14 zur Entwicklerwalze 16 transportiert werden, von der erwünschten optimalen spezifischen Ladung abweichen kann, was zur Folge hat, dass bei einem Bildentwicklungsvorgang die Bildqualität auf dem Ladungsbildträger 12 sich verschlechtert. Um die Schwankungen hinsichtlich des Betrags der spezifischen Ladung der von der Einfärbewalze 14 zur Entwicklerwalze 16 übertragenen Tonerteilchen 22 auszugleichen, d. h. um die erforderliche spezifische Ladung der Tonerteilchen 22 auf der Entwicklerwalze 16 konstant zu halten und somit den Anforderungen an eine hohe Druckqualität zu entsprechen, erfolgt zusätzlich zur tribologischen Aufladung des Entwicklergemisches 18 eine nachträgliche Aufladung der Tonerteilchen 22 mit Hilfe der Koronavorrichtung 38, wobei die spezifische Ladung der Tonerteilchen 22 erhöht wird, wenn die spezifische Ladung der Tonerteilchen 22 zu gering ist. Wenn die spezifische Ladung der auf der Entwicklerwalze 16 vorhandenen Tonerteilchen 22 zu hoch ist, erfolgt eine Abschwächung der spezifischen Ladung ebenfalls mit Hilfe der Koronavorrichtung 38.The negative charge of the toner particles 22 is, as already mentioned, by a triboelectric charge in the developer mixture 18 produced, wherein the amount of the specific charge of the negatively charged toner particles 22 that of the inking roller 14 to the developer roller 16 can differ from the desired optimum specific charge, with the result that in an image development process the image quality on the charge image carrier 12 worsens. To the variations in the amount of specific charge of the coloring roller 14 to the developer roller 16 transferred toner particles 22 ie the required specific charge of the toner particles 22 on the developer roller 16 To keep constant and thus to meet the requirements for a high print quality, in addition to the tribological charge of the developer mixture 18 a subsequent charging of toner particles 22 with the help of the coronary device 38 , wherein the specific charge of the toner particles 22 is increased when the specific charge of the toner particles 22 is too low. When the specific charge of the on the developer roller 16 existing toner particles 22 is too high, there is a weakening of the specific charge also with the help of the coronary device 38 ,
Beim Ausführungsbeispiel nach 4 ist in Drehrichtung der Entwicklerwalze 16 nach der Tonerübergabestelle 15 zusätzlich die Koronavorrichtung 36 angeordnet, die die ähnliche Funktion wie beim Ausführungsbeispiel nach 2 hat. Alternativ kann auch auf die Koronavorrichtung 36 verzichtet werden. Die auf der Entwicklerwalze 16 verbliebenen restlichen Tonerteilchen 22 werden mit Hilfe dieser Koronavorrichtung 36 durch eine Korona-Entladung umgeladen, wobei sich die Polarität ändert. Die umgeladenen Tonerteilchen 22 werden auf der Oberfläche der Entwicklerwalze 16 weiter transportiert und vom Entwicklergemisch 18 auf der Oberfläche der Einfärbewalze 14 aufgenommen und von dort zurück in den Entwicklergemischvorrat 26 transportiert.According to the embodiment 4 is in the direction of rotation of the developer roller 16 after the toner transfer point 15 in addition, the coronary device 36 arranged according to the similar function as in the embodiment 2 Has. Alternatively, it can also affect the coronary device 36 be waived. The on the developer roller 16 remaining residual toner particles 22 be with the help of this coronary device 36 reloaded by a corona discharge, whereby the polarity changes. The transferred toner particles 22 be on the surface of the developer roller 16 transported further and from the developer mix 18 on the surface of the inking roller 14 and from there back into the developer mix stock 26 transported.
Die Ausführungsbeispiele nach den 2 bis 4 wurden anhand eines Entwicklergemischs 18, umfassend Trägerteilchen 20 und Tonerteilchen 22, beschrieben. Es ist jedoch auch vorstellbar, dass Entwickler verwendet wird, welcher nur aus Toner bzw. Tonerteilchen besteht. Bei dem beschriebenen Beispiel werden die Tonerteilchen durch triboelektrische Aufladung negativ aufgeladen. Es ist jedoch auch vorstellbar, dass Tonerteilchen positiv aufgeladen werden. Die im Zusammenhang mit den Ausführungsbeispielen nach 2 bis 4 beschriebenen Spannungen und Potentiale sind dann entsprechend in der Polarität umzuändern.The embodiments of the 2 to 4 were based on a developer mix 18 comprising carrier particles 20 and toner particles 22 , described. However, it is also conceivable that developers are used which consists only of toner or toner particles. In the example described, the toner particles are negatively charged by triboelectric charging. However, it is also conceivable that toner particles are positively charged. The in connection with the embodiments according to 2 to 4 described voltages and potentials are then correspondingly change in polarity.
Anhand der gezeigten Ausführungsbeispiele nach den 2 bis 4 ist zu erkennen, dass durch das Umladen der Tonerteilchen der Reinigungsprozess vereinfacht wird. Wenn bei dem herkömmlichen Verfahren mit zwei Walzensystemen ein doppelter mechanischer Aufwand betrieben werden muss, da Toner einerseits durch ein erstes System aufgetragen und durch ein zweites System wieder abgereinigt werden muss, ist bei den Ausführungsbeispielen ein einziges Transportsystem vorgesehen, welches den Tonerauftrag und die Tonerabreinigung übernimmt. Der zusätzliche Aufwand mindestens einer Koronavorrichtung, realisiert beispielsweise durch einen Koronadraht mit Abschirmung, ist vergleichsweise gering, da es sich um ein nicht bewegliches Bauteil handelt. Der verringerte mechanische Aufwand hat zufolge, dass die Tonerteilchen geringer mechanisch beansprucht werden und somit länger eingesetzt werden können. Die Betriebszeit für den eingesetzten Toner wird dadurch verlängert. Der Energiebedarf zum Bewegen der verschiedenen beweglichen Teile, wie z. B. der Walzen, wird verringert. Dies führt zu einer geringeren Wärmebelastung der empfindlichen Tonerteilchen innerhalb der Entwicklerstation. Zusätzlich werden Herstellkosten und Wartungskosten der Entwicklerstation reduziert.Based on the embodiments shown in the 2 to 4 It can be seen that the transfer process of the toner particles simplifies the cleaning process. If in the conventional method with two roller systems, a double mechanical effort must be operated because toner must be applied on the one hand by a first system and cleaned by a second system again, a single transport system is provided in the embodiments, which takes over the toner application and toner cleaning , The additional expense of at least one corona device, realized for example by a corona wire with shielding, is comparatively low, since it is a non-moving component. The reduced mechanical complexity has, according to the toner particles are less mechanically stressed and thus can be used longer. The operating time for the toner used is thereby extended. The energy required to move the various moving parts, such as As the rollers is reduced. This leads to a lower heat load of the sensitive toner particles within the developer station. In addition, manufacturing costs and maintenance costs of the developer station are reduced.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
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1010
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Entwicklerstationdeveloper station
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1212
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LadungsbildträgerCharge image carrier
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1313
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Ladungsbildcharge image
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1414
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Einfärbewalzeinking
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1515
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TonerübergabestelleToner transfer point
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1616
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Entwicklerwalzedeveloper roller
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1717
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Drehrichtungdirection of rotation
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1818
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Entwicklergemischdeveloper mixture
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1919
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Pfeilrichtungarrow
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2020
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Trägerteilchencarrier
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2222
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Tonerteilchentoner particles
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2424
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Gemischbaggermixture excavators
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2525
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Drehrichtungdirection of rotation
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2626
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EntwicklergemischvorratDeveloper mixture stock
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2828
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Reinigungswalzecleaning roller
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2929
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Drehrichtungdirection of rotation
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3030
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Magnetstatormagnetic stator
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3232
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Magnetelementmagnetic element
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3434
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Drehrichtungdirection of rotation
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3636
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Aufladevorrichtungcharging
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3737
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Koronadrahtcorona wire
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3838
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Aufladevorrichtungcharging
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3939
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Koronadrahtcorona wire
