DE102009024600B4

DE102009024600B4 - Verfahren und Vorrichtung zum Übertragen einer Menge elektrisch geladener Tonerteilchen zwischen mindestens zwei Tonerträgern

Info

Publication number: DE102009024600B4
Application number: DE102009024600.2A
Authority: DE
Inventors: Dr.rer.nat. Lippok Rüdiger; Dipl.-Ing. Szusdziara Thomas
Original assignee: Oce Printing Systems GmbH and Co KG
Current assignee: Canon Production Printing Germany GmbH and Co KG
Priority date: 2009-06-10
Filing date: 2009-06-10
Publication date: 2015-08-20
Anticipated expiration: 2029-06-11
Also published as: DE102009024600A1

Abstract

Verfahren zum Übertragen einer Menge elektrisch geladener Tonerteilchen zwischen mindestens zwei Tonerträgern, bei dem die elektrisch geladenen Tonerteilchen auf eine erste Mantelfläche einer als erster Tonerträger dienenden umlaufenden Entwicklerwalze (14) übertragen werden, zumindest ein Teil der elektrisch geladenen Tonerteilchen von der ersten Mantelfläche der Entwicklerwalze (14) auf eine zweite Mantelfläche einer als zweiter Tonerträger dienenden umlaufenden Reinigungswalze (18) übertragen werden, ein zwischen der Entwicklerwalze (14) und der Reinigungswalze (18) fließender elektrischer Strom (IRW) ermittelt wird, und bei dem der ermittelte Strom (IRW) als Maß für die zwischen der ersten Mantelfläche und der zweiten Mantelfläche übertragene Menge elektrisch geladener Tonerteilchen verarbeitet wird, wobei eine Regelung unter Berücksichtigung des ermittelten Stroms (IRW) vorhanden ist, durch die die auf die erste Mantelfläche der Entwicklerwalze (14) übertragenen elektrischen Tonerteilchen mit Hilfe der Reinigungswalze (18) vollständig von der Mantelfläche der Entwicklerwalze (14) entfernt werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Übertragen einer Menge elektrisch geladener Tonerteilchen zwischen mindestens zwei Tonerträgern.
Es sind bei elektrografischen Druckern und Kopierern eine Vielzahl von Verfahren und Vorrichtungen bekannt, um die zwischen Tonerträgern übertragene Menge elektrisch geladener Tonerteilchen zu ermitteln. Bei bekannten Vorrichtungen wird dazu ein definiertes Druckbild erzeugt und die durch dieses Druckbild auf einem Fotoleiter oder einem Trägermaterial erzeugte Einfärbedichte ermittelt, um Rückschlüsse auf die übertragene Tonerteilchenmenge zu ziehen. Die speziellen Druckbilder werden auch als Tonermarke bezeichnet. Mit Hilfe solcher Tonermarken kann die Linienbreite und/oder die optische Dichte und somit jeweils die zwischen zwei Tonerträgern übertragene Menge elektrisch geladener Tonerteilchen ermittelt werden. Solche Tonerträger sind insbesondere Einfärbewalzen, Entwicklerwalzen, Fotoleiterbänder, Transferbänder, Reinigungswalzen, Reinigungsbänder und Reinigungsbürsten. Bei der Verwendung von Entwicklerwalzen, die auch als Applikatorwalzen bezeichnet werden, wird eine gleichmäßige Schicht aus elektrisch geladenen Tonerflächen auf die Mantelfläche der Entwicklerwalze aufgebracht, die nachfolgend in einem Umdruckbereich an einem Fotoleiter mit einem Ladungsbild vorbeigeführt wird. Im Umdruckbereich werden elektrisch geladene Tonerteilchen von der Mantelfläche der Entwicklerwalze auf einzufärbende Bereiche des Fotoleiters übertragen. Dadurch bleibt auf der Mantelfläche der Entwicklerwalze ein Tonerbild zurück, das dem Negativ des Druckbildes entspricht. Die Tonerteilchen dieses Druckbildes müssen dann von der Mantelfläche der Entwicklerwalze wieder entfernt werden, bevor nachfolgend erneut eine Tonerschicht auf die Mantelfläche der Entwicklerwalze aufgebracht wird. Zum Entfernen der Tonerteilchen von umlaufenden Tonerträgern sind eine Vielzahl von Anordnungen bekannt, die beispielsweise Reinigungsbürsten, Reinigungswalzen oder Reinigungsklingen, sogenannte Blades, zum Entfernen von Tonerteilchen von der Walzenoberfläche nutzen.
Aus dem Dokument US 7,403,729 B2 ist eine Bilderzeugungseinrichtung bekannt, bei der ein Tonerbild elektrostatisch übertragen wird. Es ist ein erstes und ein zweites Reinigungsmittel zum elektrostatischen Entfernen von Tonerresten vom Transferband vorgesehen. Dabei sind jeweils eine Walze jedes Reinigungsmittels in direktem Kontakt mit der Mantelfläche des umlaufenden Transferbandes, wobei die Tonerreste vom Transferband auf die Reinigungswalzen übertragen werden.
Aus dem Dokument US 5,623,721 A ist eine Reinigungsbürste zum Entfernen von elektrisch geladenen Tonerteilchen von einem Fotoleiterband bekannt, die keine Vorreinigungskorona benötigt.
Aus dem Dokument CA 1 033 405 A1 ist eine elastische Reinigungsvorrichtung für überschüssigen Toner bekannt, der auf der Mantelfläche einer Fotoleitertrommel nach dem Umdrucken eines Tonerbildes auf dieser zurückgeblieben ist. Dazu wird eine Reinigungswalze mit einer Andruckkraft an die Fotoleitertrommel angedrückt. Ferner ist die Mantelfläche der Reinigungswalze mit einer Spannungsquelle verbunden.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, durch die eine zwischen mindestens zwei Tonerträgern übertragene Menge elektrisch geladener Tonerteilchen einfach ermittelt werden kann.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des unabhängigen Vorrichtungsanspruchs gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
Bei dem Verfahren nach Anspruch 1 wird der durch die Übertragung der elektrisch geladenen Tonerteilchen bewirkte Stromfluss ermittelt und als Maß für die zwischen der ersten Mantelfläche und der zweiten Mantelfläche übertragenen Tonerteilchenmenge verarbeitet. Dieser Strom kann auch als Differenz mit weiteren Strömen ermittelt werden. Insbesondere kann ein resultierender Strom ermittelt werden, der sich aus einem Stromfluss beim Übertragen der elektrisch geladenen Tonerteilchen auf der ersten Mantelfläche ergibt abzüglich des Stromflusses, der beim Übertragen eines Teils der elektrisch geladenen Tonerteilchen von der ersten Mantelfläche auf einen Fotoleiter bewirkt wird und abzüglich des Stromflusses, der beim Übertragen der elektrisch geladenen Tonerteilchen von der ersten Mantelfläche auf die zweite Mantelfläche bewirkt wird. Dadurch kann einfach überprüft werden, ob eine Differenz zwischen der der ersten Mantelfläche zugeführter und von dieser abgeführter Tonermenge besteht. Bei einer Regelung des ermittelten resultierenden elektrischen Stroms auf einen voreingestellten Sollwert kann sichergestellt werden, dass die auf die erste Mantelfläche übertragene Tonermenge auch wieder von dieser entfernt wird. Insbesondere dann, wenn der erste umlaufende Tonerträger eine Entwicklerwalze oder ein Entwicklerband, ein sogenanntes Applikatorelement, ist, kann sichergestellt werden, dass eine auf der Mantelfläche der Entwicklerwalze erzeugte Tonerschicht vollständig von dieser wieder entfernt worden ist, bevor auf denselben Bereich der Mantelfläche erneut eine Tonerschicht aufgetragen wird.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln einer zwischen mindestens zwei Tonerträgern übertragenen Menge elektrisch geladener Tonerteilchen. Bei diesem Verfahren werden die elektrisch geladenen Tonerteilchen auf eine erste Mantelfläche eines ersten umlaufenden Tonerträgers übertragen. Zumindest ein Teil der auf die erste Mantelfläche übertragenen Tonerteilchen wird auf eine zweite Mantelfläche eines zweiten umlaufenden Tonerträgers übertragen. Der von einer Stromversorgungseinheit zum ersten Tonerträger fließende Strom wird ermittelt. Der ermittelte Strom wird als Maß für die Differenz von auf die erste Mantelfläche übertragenen Menge elektrisch geladener Tonerteilchen und der von der ersten Mantelfläche abgeführten Menge elektrisch geladener Tonerteilchen verarbeitet. Dadurch kann auf einfache Art und Weise mit Hilfe des ermittelten Stroms festgestellt werden, ob der ersten Mantelfläche mehr oder weniger elektrisch geladene Tonerteilchen zugeführt als von ihr abgeführt werden. Ferner kann der ermittelte Strom als Istwert ermittelt und mit einem Sollwert verglichen werden und die von der Spannungsquelle erzeugte Spannung und/oder die von einer weiteren Spannungsquelle erzeugte Spannung abhängig vom Vergleichsergebnis eingestellt werden, sodass der von der Stromversorgungseinheit zum ersten Tonerträger fließende Strom auf den Sollwert geregelt wird.
Ein dritter Aspekt der Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Ermitteln einer zwischen mindestens zwei Tonerträgern übertragenen Menge elektrisch geladener Tonerteilchen. Die Vorrichtung umfasst einen ersten umlaufenden Tonerträger mit einer ersten Mantelfläche und einen zweiten umlaufenden Tonerträger mit einer zweiten Mantelfläche. Die elektrisch geladenen Tonerteilchen sind von der ersten Mantelfläche auf die zweite Mantelfläche übertragbar. Insbesondere können die elektrisch geladenen Tonerteilchen über einen Luftspalt zwischen der ersten Mantelfläche und der zweiten Mantelfläche übertragen werden. Die Übertragung kann dabei mit Hilfe einer Übertragungshilfsspannung und/oder durch einen Kontakt mit einer auf der zweiten Mantelfläche erzeugten Magnetbürste übertragen werden.
Die Vorrichtung umfasst ferner eine Messanordnung, die den zwischen dem ersten Tonerträger und dem zweiten Tonerträger fließenden Strom ermittelt. Eine Steuereinheit verarbeitet den ermittelten Strom als Maß für die zwischen der ersten Mantelfläche und der zweiten Mantelfläche übertragenen Menge elektrisch geladener Tonerteilchen. Mit Hilfe dieser Vorrichtung kann auf einfache Art und Weise die zwischen der ersten Mantelfläche und der zweiten Mantelfläche übertragene Tonerteilchenmenge ermittelt werden.
Ein vierter Aspekt der Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Ermitteln einer zwischen mindestens zwei Tonerträgern übertragenen Menge elektrisch geladener Tonerteilchen. Die Vorrichtung umfasst einen ersten umlaufenden Tonerträger mit einer ersten Mantelfläche und einen zweiten umlaufenden Tonerträger mit einer zweiten Mantelfläche. Ferner ist eine Anordnung vorgesehen, die elektrisch geladene Tonerteilchen auf die erste Mantelfläche überträgt. Zumindest ein Teil der auf die erste Mantelfläche übertragenen Tonerteilchen ist auf die zweite Mantelfläche des zweiten umlaufenden Tonerträgers übertragbar. Ferner umfasst die Vorrichtung eine Stromversorgungseinheit, die elektrisch mit der Mantelfläche des ersten Tonerträgers verbunden ist. Eine Messanordnung ermittelt den von der Stromversorgungseinheit zum ersten Tonerträger fließenden Strom. Eine Steuereinheit verarbeitet den ermittelten Strom als Maß für die Differenz von der auf die erste Mantelfläche übertragenen Menge elektrisch geladener Tonerteilchen und der von der ersten Mantelfläche abgeführten Menge elektrisch geladener Tonerteilchen weiter. Insbesondere kann die Steuereinheit die durch die Stromversorgungseinheit oder die durch eine weitere mit dem zweiten Tonerträger verbundene Stromversorgungseinheit ausgegebene Spannung abhängig von einem Vergleich des mit Hilfe der Messanordnung ermittelten Stroms mit einem Sollstrom einstellen. Dadurch kann auf einfache Art und Weise sichergestellt werden, dass eine Potenzialdifferenz zwischen der ersten und der zweiten Mantelfläche erzeugt wird, durch die alle im Übertragungsbereich zwischen der ersten Mantelfläche und der zweiten Mantelfläche befindlichen elektrisch geladenen Tonerteilchen von der ersten Mantelfläche auf die zweite Mantelfläche übertragen werden und die erste Mantelfläche dadurch von elektrisch geladenen Tonerteilchen gereinigt wird. Im Inneren des zweiten umlaufenden Tonerträgers kann mindestens ein Magnetelement vorgesehen sein, das im Übertragungsbereich zwischen der ersten Mantelfläche und der zweiten Mantelfläche aus einem Entwicklergemisch aus elektrisch geladenen Tonerteilchen und ferromagnetischen Trägerteilchen eine Magnetbürste erzeugt, die die erste Mantelfläche kontaktiert. Dabei kann zwischen der ersten Mantelfläche und der zweiten Mantelfläche ein Luftspalt vorhanden sein, der durch die Magnetbürste überbrückt wird.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung, welche in Verbindung mit den beigefügten Figuren die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung des Aufbaus einer Entwicklerstation zum Einfärben eines auf einem Fotoleiter vorhandenen Ladungsbildes mit elektrisch geladenen Tonerteilchen;
2 ein Blockschaltbild einer bekannten Steuerung der Tonerübertragung der Entwicklerstation nach 1;
3 ein Blockschaltbild einer ersten Steuerung der Entwicklerstation nach 1;
4 ein Blockschaltbild einer zweiten, erfindungsgemäßen Steuerung der Entwicklerstation nach 1; und
5 ein Blockschaltbild einer dritten, erfindungsgemäßen Ansteuerung der Entwicklerstation nach 1.
1 zeigt eine schematische Darstellung des Aufbaus einer Entwicklerstation 10 zum Einfärben eines auf einem Fotoleiter 12 vorhandenen Ladungsbildes mit elektrisch geladenen Tonerteilchen. In einem Aufnahmebereich 13 der Entwicklerstation 10 befindet sich ein Zwei-Komponenten-Gemisch aus ferromagnetischen Trägerteilchen und elektrisch geladenen Tonerteilchen. Die Tonerteilchen werden im Aufnahmebereich 13 durch eine geeignete Mischanordnung triboelektrisch aufgeladen. Der Aufnahmebereich 13 wird auch als Gemischsumpf bezeichnet. Die Entwicklerstation 10 umfasst eine Entwicklerwalze 14, eine Einfärbewalze 16 und eine Reinigungswalze 18. Sowohl die Einfärbewalze 16 als auch die Reinigungswalze 18 kontaktieren das im Aufnahmebereich 13 befindliche Zwei-Komponenten-Gemisch aus ferromagnetischen Trägerteilchen und elektrisch geladenen Tonerteilchen. Sowohl die Einfärbewalze 16 als auch die Reinigungswalze 18 sind als Magnetwalzen mit einem Magnetstator und einer um diesen Magnetstator in Pfeilrichtung der Richtungspfeile P1 und P2 drehbaren Hohlzylinder ausgebildet. Die drehbaren Hohlzylinder, die Entwicklerwalze 14 und der Fotoleiter 12 werden in Pfeilrichtung der angegebenen Richtungspfeile P1 bis P4 zum Entwickeln eines auf dem Fotoleiter 12 befindlichen Ladungsbildes mit den als Tonerschicht 36 auf der Mantelfläche der Entwicklerwalze 14 vorhandenen elektrisch geladenen Tonerteilchen mit Hilfe einer nicht dargestellten Antriebseinheit angetrieben. In einem Übertragungsbereich 20 zwischen der Mantelfläche der Einfärbewalze 16 und der Mantelfläche der Entwicklerwalze 14 ist ein Luftspalt vorhanden, der durch eine durch den Magnetstator der Einfärbewalze 16 im Übertragungsbereich 20 bewirkten Magnetbürste 22 überbrückt wird. Die Magnetbürste 22 ist aus den ferromagnetischen Trägerteilchen und den an ihnen haftenden Tonerteilchen gebildet, sodass die an den ferromagnetischen Trägerteilchen haftenden elektrisch geladenen Tonerteilchen die Mantelfläche der Entwicklerwalze 14 kontaktieren. In einem Übertragungsbereich 24 zwischen der Mantelfläche der Entwicklerwalze 14 und der Mantelfläche der Reinigungswalze 18 ist ebenfalls ein Luftspalt vorgesehen, der durch eine Magnetbürste 26 überbrückt wird. Die Magnetbürste 26 auf der Oberfläche der rotierenden hohlzylindrischen Hülle der Reinigungswalze 18 wird durch eine geeignete Magnetanordnung des Magnetstators der Reinigungswalze 18 erzeugt und überbrückt den Luftspalt.
Vorzugsweise ist eine Anordnung vorgesehen, die das zum Einfärben der Entwicklerwalze 14 genutzte Zwei-Komponenten-Gemisch von der Einfärbewalze 16 zu Reinigungswalze 18 weiterleitet, wodurch das Zwei-Komponenten-Gemisch der Magnetbürste 26 einen geringeren Tonerteilchenanteil aufweist als das zum Einfärben der Entwicklerwalze 14 genutzte Zwei-Komponenten-Gemisch der Magnetbürste 22. Die Einfärbewalze 16 führt der Entwicklerwalze 14 im Übertragungsbereich 20 ein Zwei-Komponenten-Gemisch zu, wobei zumindest ein Teil der elektrisch geladenen Tonerteilchen des Zwei-Komponenten-Gemischs im Übertragungsbereich 20 auf die Mantelfläche der Entwicklerwalze 14 übertragen werden. Dabei wird eine gleichmäßig dicke Tonerschicht 36 auf der Mantelfläche der Entwicklerwalze 14 erzeugt.
Der Fotoleiter 12 ist mit einer Stromversorgungseinheit 28 und die Entwicklerwalze 14 mit einer Stromversorgungseinheit 30 verbunden. Die Stromversorgungseinheit 28 gibt eine Spannung U_FL aus und ist elektrisch mit einer Schicht des Fotoleiters 12 verbunden, wodurch diese Schicht auf ein erstes Potential U_FL gegenüber dem Massepotential gebracht wird. Die Stromversorgungseinheit 30 gibt eine Spannung U_AW aus und bringt eine Schicht, vorzugsweise die Mantelfläche, der Entwicklerwalze 14 auf ein zweites Potential U_AW gegenüber dem Massepotential. Durch den Potentialunterschied der Spannungen U_FL und U_AW wird eine Übertragungshilfsspannung zum Übertragen der Tonerteilchen im Bereich der einzufärbenden Bereiche des Fotoleiters 12 erzeugt, die eine Übertragung der Tonerteilchen von der Entwicklerwalze 14 auf die einzufärbenden Bereiche des Fotoleiters 12 bewirkt. Die Übertragungshilfsspannung kann dabei Gleichspannungselemente und Wechselspannungselemente umfassen.
Eine Schicht der Magnetwalzenhülle der Einfärbewalze 16 ist elektrisch mit der Stromversorgungseinheit 32 verbunden, die eine Spannung U_EW gegenüber dem Massepotential ausgibt, sodass diese Schicht das Potential U_EW gegenüber dem Massepotential aufweist. Durch die Potentialdifferenz der Spannungen U_AW und U_EW wird eine Übertragungshilfsspannung im Übertragungsbereich 20 erzeugt, die eine Kraft auf die Tonerteilchen der Magnetbürste 22 im Übertragungsbereich 20 in Richtung der Entwicklerwalze 14 ausübt. Abhängig von der Spannungsdifferenz zwischen den Spannungen U_AW und U_EW kann die Schichtdicke der auf der Entwicklerwalze 14 erzeugten Tonerschicht 36 eingestellt werden. Eine Schicht der Magnetwalzenhülle der Reinigungswalze 18 ist mit einer Stromversorgungseinheit 34 verbunden. Die Stromversorgungseinheit 34 gibt eine Spannung U_RW gegenüber Massepotential aus. Die Spannungsdifferenz zwischen der Spannung U_AW und U_RW bewirkt eine Übertragungshilfsspannung im Übertragungsbereich 24 der Magnetbürste 26. Diese Übertragungshilfsspannung übt eine Kraft auf die auf der Mantelfläche der Entwicklerwalze 14 noch vorhandenen elektrisch geladenen Tonerteilchen in Richtung der Mantelfläche der Reinigungswalze 18 aus. Mit Hilfe der durch die Spannungen U_AW und U_RW erzeugte Potentialdifferenz zwischen der Entwicklerwalze 14 und der Reinigungswalze 18 kann die übertragene Tonermenge und somit die Reinigungswirkung gesteuert werden.
Durch die Übertragung der elektrisch geladenen Tonerteilchen von der Einfärbewalze 16 auf die Entwicklerwalze 14 erfolgt ein Ladungstransport und somit ein elektrischer Stromfluss I_EW. Die Größe bzw. der Betrag des Stroms I_EW ist dabei abhängig von der Menge der von der Magnetwalze bzw. der Magnetbürste zur Entwicklerwalze 14 übertragenen Tonerteilchen und deren Ladung. Die zum Einfärben des Ladungsbildes von der Entwicklerwalze 14 auf den Fotoleiter 12 übertragenen Tonerteilchen bewirken einen Stromfluss I_FL. Die nach der Übertragung der Tonerteilchen auf den Fotoleiter 12 auf der Mantelfläche der Entwicklerwalze 14 verbleibenden elektrisch geladenen Tonerteilchen, die nachfolgend im Übertragungsbereich 24 auf die Mantelfläche der Reinigungswalze 18 übertragen werden, bewirken einen Stromfluss I_RW zwischen der Entwicklerwalze 14 und der Reinigungswalze 18. Wird die gesamte Menge elektrisch geladener Tonerteilchen, die von der Einfärbewalze 16 auf die Entwicklerwalze 14 übertragen worden ist, auf den Fotoleiter 12 und auf die Reinigungswalze 18 übertragen, ist die Summe der Ströme I_EW, I_RW und I_FL gleich Null. Der Strom I_AW, der von der Stromversorgungseinheit 30 zur Entwicklerwalze 14 fließt, wäre dann im Idealfall Null. Erfindungsgemäß wird der Strom I_RW und optional der Strom I_AW erfasst und auf einen Sollwert geregelt. Insbesondere kann der Strom I_AW auch auf einen von Null verschiedenen Sollwert geregelt werden, der eine sichere Reinigung der Mantelfläche der Entwicklerwalze 14 durch die Reinigungswalze 18 bewirkt. Als Stellgröße wird dabei vorzugsweise die durch die Stromversorgungseinheit 34 erzeugte Spannung U_RW genutzt, da die Spannung U_AW konstant gehalten werden soll oder abhängig von der erforderlichen Übertragungshilfsspannung zum Übertragen der elektrisch geladenen Tonerteilchen auf den Fotoleiter 12 eingestellt wird.
In 2 ist ein Blockschaltbild einer bekannten Steuerung der Entwicklerstation 10 nach 1 gezeigt. Elemente mit gleichem Aufbau oder gleicher Funktion haben dieselben Bezugszeichen wie in 1.
Mit Hilfe einer Steuereinheit 40 der Entwicklerstation 10 werden die Spannungen U_RW der Reinigungswalze 18, U_EW der Einfärbewalze 16 und U_AW der Entwicklerwalze 14 eingestellt. Die Übertragung von elektrisch geladenen Tonerteilchen von der Einfärbewalze 16 auf die Entwicklerwalze 14 ist durch den Pfeil P5, die von der Entwicklerwalze 14 auf den Fotoleiter 12 übertragenen elektrisch geladenen Tonerteilchen durch den Pfeil P6 und die von der Entwicklerwalze 14 zur Reinigungswalze 18 übertragenen elektrisch geladenen Tonerteilchen durch den Pfeil P7 angegeben. Der Steuereinheit 40 werden als Eingangsgrößen das Fotoleiterpotential U_FL und die Schichtdicke der auf der Mantelfläche der Entwicklerwalze 14 zu erzeugenden Tonerschicht 36 zugeführt. Ausgehend von diesen Eingangsgrößen der benötigten Tonerschicht 36 und dem Fotoleiterpotential U_FL ermittelt die Steuereinheit 40 die durch die Stromversorgungseinheiten 30 bis 34 zu erzeugenden Spannungen U_AW, U_EW, U_RW und stellt diese mit Hilfe der Stromversorgungseinheiten 30 bis 34 ein.
Ein Nachteil dieser bekannten Steuerung der Entwicklerstation 10 ist, dass die Potentiale U_AW, U_EW, U_RW unabhängig von den tatsächlich übertragenen Tonerteilchenmengen eingestellt werden und keine Kontrollmöglichkeit gegeben ist, durch die überprüfbar ist, ob tatsächlich eine ausreichende Menge elektrisch geladener Tonerteilchen von der Mantelfläche der Entwicklerwalze 14 entfernt worden ist, bevor diese wieder im Übertragungsbereich 20 mit elektrisch geladenen Tonerteilchen eingefärbt wird.
Erfindungsgemäß wird daher die Menge elektrisch geladener Tonerteilchen, die von der Entwicklerwalze 14 zur Reinigungswalze 18 übertragen werden, und optional die Differenz der der Entwicklerwalze 14 im Übertragungsbereich 20 zugeführten Tonerteilchen und der von der Entwicklerwalze 14 in dem Übertragungsbereich 24 und in dem Übertragungsbereich zwischen Entwicklerwalze 14 und Fotoleiter 12 abgeführten Tonermenge ermittelt. Diese Differenz gibt insbesondere Aufschluss darüber, wieviel Tonermenge auf der Mantelfläche der Entwicklerwalze 14 in Bewegungsrichtung P3 nach dem Übertragungsbereich 24 verblieben ist. Diese Menge oder eine dieser Menge entsprechende Messgröße kann dann bei einer speziellen Ausführungsform der Erfindung als Istwert von einem Regelalgortihmus mit einem Sollwert verglichen werden. Zumindest eine der Spannungen der Stromversorgungseinheiten 28 bis 34 kann dann abhängig von dem durch den Regelalgortihmus ermittelten Vergleichsergebnis verändert werden, vorzugsweise die Spannung U_RW, mit der die Reinigungswalze 18 beaufschlagt wird. Dabei können mindestens zwei der Stromversorgungseinheiten 28 bis 34 als gemeinsame Baugruppe ausgeführt sein.
In 3 ist ein Blockschaltbild einer ersten Steuerung der Entwicklerstation 10 nach 1 gezeigt. Im Unterschied zur Steuerung nach 2 gibt die Steuereinheit 40 Einstellwerte für die Spannung U_EW und die Spannung U_AW sowie einen Sollwert für den Entwicklungswalzenstrom I_AWsoll aus. Dieser Sollwert I_AWsoll wird einem Regler 42 zugeführt. Diesem Regler 42 wird ferner der Strom I_AW als Istwert I_AWist zugeführt. Abhängig von der Differenz ΔI des Sollstroms I_AWsoll und des Iststroms I_AWist wird nach einem durch eine Funktion angegebenen Regelalgorithmus ein einzustellender Spannungswert U_RW ermittelt. Der so vorgegebene Spannungswert wird dann durch die Stromversorgungseinheit 34 ausgegeben, sodass die Reinigungswalze 18 mit der vorgegebenen Spannung U_RW beaufschlagt wird. Somit wird die Spannung U_RW in Abhängigkeit des ermittelten Entwicklerwalzenstroms I_AWist eingestellt, sodass der Strom I_AW auf den Sollwert I_AWsoll geregelt wird.
In 4 ist ein Blockschaltbild einer zweiten Steuerung der Entwicklerstation 10 nach 1 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Im Unterschied zur ersten Steuerung nach 3 ermittelt der Regler 42 die durch die Stromversorgungseinheit 34 auszugebende Spannung U_RW sowohl in Abhängigkeit der Differenz aus dem Sollstrom I_AWsoll und dem ermittelten Iststrom I_AWist, dem ermittelten Iststrom I_EWist des von der Stromversorgungseinheit 32 zur Einfärbewalze 16 fließenden Stroms I_EW und abhängig von dem ermittelten von der Stromversorgungseinheit 34 fließenden Stroms I_RW-Ist. Dadurch kann gegenüber der Steuerung nach 3 die Reinigungswirkung durch die Reinigungswalze 18 noch exakter eingestellt werden und eine unnötig hohe Reinigungswalzenspannung U_RW vermieden werden. Alternativ können die Ströme I_EWist und I_RWist zur Plausibilisierung des Stroms I_AWist oder der Stromdifferenz ΔI genutzt werden und bei einem plausiblen Strom I_AWist bzw. bei einer plausiblen Stromdifferenz ΔI die Spannung U_RW als Funktion von ΔI ermittelt werden.
In 5 ist ein Blockschaltbild einer dritten Steuerung der Entwicklerstation 10 nach 1 gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung gezeigt. Im Unterschied zur Ausführungsform der Erfindung nach 4 erfolgt die Regelung der Übertragung der elektrisch geladenen Tonerteilchen von der Entwicklerwalze 14 zur Reinigungswalze 18 durch den Strom I_RW als Stellgröße und nicht durch die Spannung U_RW, wobei die Stromversorgungseinheit 34 als Stromquelle und nicht als Spannungsquelle ausgeführt ist.
Bei allen Ausführungsformen der Erfindung kann die von der Stromversorgungseinheit 34 ausgegebene Spannung U_RW mit einem voreingestellten Maximalwert verglichen werden und auf diesen Maximalwert begrenzt werden. Dadurch können insbesondere Überschläge aufgrund der Potentialunterschiede zwischen der Entwicklerwalze 14 und der Reinigungswalze 18 bzw. zwischen der Reinigungswalze 18 und weiteren Elementen der Entwicklerstation 10 vermieden werden.
Bei praktischen Ausführungsformen haben sich Sollwerte für den von einer Stromversorgungseinheit 30 zur Entwicklerwalze 14 fließenden Strom I_AWsoll von größer 0 Ampere, vorzugsweise im Bereich zwischen 10 μA und 20 μA, als vorteilhaft erwiesen. Besonders vorteilhaft ist es, bei Ausführungsformen der Erfindung den Sollwert des Entwicklerwalzenstroms I_AWsoll auf einen Wert im Bereich zwischen 10 bis 20 des Einfärbestroms I_EW voreinzustellen.
Mit Hilfe der Ausführungsformen der Erfindung kann eine präzise Regelung der Reinigungswirkung der Reinigungswalze 18, d. h. der zuverlässigen Übertragung aller im Übertragungsbereich 24 auf der Mantelfläche der Einfärbewalze 14 befindlichen elektrisch geladenen Tonerteilchen, erreicht werden. Der Strom I_AW ändert sich in Abhängigkeit von der Tonermenge, die von der Entwicklerwalze 14 auf den Fotoleiter 12 übertragen wird. Dadurch kann die Spannung U_RW in Abhängigkeit der von der Entwicklerwalze 14 auf den Fotoleiter 12 übertragenen Tonermenge eingestellt werden. Bei der Ermittlung des Differenzstroms I_AW aus den Strömen I_EW – (I_FL + I_RW) ist die Regelung der Spannung U_RW unabhängig von der tatsächlichen Ladung der Tonerteilchen. Diese muss dann zum Festlegen des Potentials der Reinigungswalze 18 bzw. der Potentialdifferenz zwischen der Entwicklerwalze 14 und der Reinigungwalze 18 nicht mehr berücksichtigt werden. Im Unterschied zu bekannten Reinigungssystemen wird die Reinigungswalzenspannung U_RW nicht nur gesteuert sondern geregelt.
Die Spannung U_EW wird vorzugswiese in Abhängigkeit der gewünschten optischen Dichte des Druckbildes und/oder der gewünschten Linienbreite bzw. zur Einstellung der Punktgröße von zu erzeugenden Tonerpunkten eingestellt. Vorzugsweise wird die Spannung U_EW in Abhängigkeit von konkreten eingefärbten Druckbildern, sogenannten Tonermarken, geregelt. Die Spannungen und Ströme der Entwicklerstation 10 nach 1 werden bei einer bevorzugte Ausführungsform so eingestellt, dass gilt:
wobei a der Anteil der von der Entwicklerwalze 14 auf den Fotoleiter 12 übertragenen Tonermenge an der Gesamtmenge der Tonerschicht 36 ist. Dieser Anteil ist der durch den Pfeil P6 angegebene Toneraustrag, d. h. die Tonermenge, die von der Entwicklerwalze 14 auf den Fotoleiter 12 übertragen wird. Der Toneraustrag P6 kann beispielsweise durch den durch die Beleuchtungselemente eines Zeichengenerators zum Erzeugen des Ladungsbildes auf dem Fotoleiter 12 aufgenommenen Strom oder durch eine Analyse des zu erzeugenden Druckbildes ermittelt werden.
Die vorgeschlagene Stromregelung erfolgt unabhängig von vielen variablen Parametern der Entwicklerstation 10 sowie der elektrografischen Bilderzeugungseinheit eines Druckers oder Kopierers, in dem die Entwicklerstation 10 eingesetzt wird. Solche Parameter sind beispielsweise die Druckauslastung, der Einfärbegrad und der Widerstand der Reinigungswalzenoberfläche 18. Ferner wird durch die Stromregelung eine Unabhängigkeit von den Schwankungen der Gemischeigenschaften, wie dem Parameter der elektrischen Ladung der Tonerteilchen pro Masse (Q/m-Wert), dem Gemischwiderstand, dem Gemischalter, dem Gemischverschleiß und den Adhäsionseigenschaften des Toners, erreicht. Ferner wird durch die Stromregelung eine Unabhängigkeit von klimatischen Bedingungen, wie Temperatur und weiteren Klimaeigenschaften, erreicht. Auch werden Überströme durch zu hohe Potentiale vermieden, die unter Umständen zu einer Tonerumladung führen können. Auch werden erhöhte Verlustleistungen, die zu einer Schädigung des Entwicklergemischs führen, vermieden. Auch eine Verfilmung der Reinigungswalze 18 durch eine permanente Ablagerung von Tonerteilchen auf der Oberfläche der Reinigungswalze 18 wird vermieden. Die erfindungsgemäße Steuerung der Reinigung ist sowohl bei Reinigungssystemen mit einer stehenden Magnetbürste, einer Walze mit einem Blade oder einer Walze mit einer Anodenbürste anwendbar, ohne dass die Reinigungswalzenspannung U_RW für Grenzfälle und Schwankungen der konkreten Bedingungen überdimensioniert werden muss. Durch die Stromregelung wird ferner eine zu hohe Potentialdifferenz zwischen der Entwicklerwalze 14 und der Reinigungswalze 18 vermieden, die zu Überschlägen führen könnte. Vielmehr erfolgt durch die Stromregelung eine Unabhängigkeit von Störungen und Gemischschwankungen, da durch die in den Ausführungsbeispielen angegebenen Lösungen sowohl schwankende Q/m-Werte des Zwei-Komponenten-Gemischs als auch Änderungen des ohmschen Widerstandes der Mantelflächen der Entwicklerwalze 14 und/oder der Reinigungswalze 18 nicht zu einer Beeinträchtigung der Stromregelung und somit des Reinigungseffekts führen.
Die Funktionsstabilität der vorgeschlagenen Lösung wird insbesondere durch eine Kompensation von verschiedenen bereits erwähnten Störgrößen, der Berücksichtigung der Einfärbung der Entwicklerwalze 14 und des Toneraustrags P6 erreicht. Dadurch werden auch Überströme vermieden, die zu Störungen der Spannungs- und Stromversorgung führen können. Die in den Ausführungsformen der Erfindung erwähnten Einfärbewalzen 16, Entwicklerwalzen 14 und Reinigungswalzen 18 können auch als andere Tonerträgerelemente, insbesondere als Bänder, ausgeführt werden. In gleicher Weise kann das Fotoleiterband 12 auch als Fotoleitertrommel ausgeführt sein.
Die Reinigungswirkung einer Reinigungswalze beim Entfernen elektrisch geladener Tonerteilchen von einer Entwicklerwalze wird durch den zur Entwicklerwalze fließenden Strom erfasst. Dieser Strom ist ein Maß für die Differenz der der Entwicklerwalze über eine Einfärbewalze zugeführten Tonermenge und der zum Einfärben eines latenten Ladungsbildes eines Fotoleiters sowie zur Reinigungswalze übertragenen Tonermenge. Der ermittelte Strom kann auf einen Sollstrom geregelt werden, um eine konstante Reinigungswirkung zu gewährleisten. Ferner kann die zwischen zwei Tonerträgern, beispielsweise zwischen zwei Walzen, übertragene Menge elektrisch geladener Tonerteilchen durch den zwischen diesen Tonerträgern fließenden Strom ermittelt werden.
Die Erfindung kann vorteilhaft bei elektrografischen Druck- oder Kopiergeräten eingesetzt werden, deren Aufzeichnungsverfahren zur Bilderzeugung insbesondere auf dem elektrofotografischen, magnetografischen oder ionografischen Aufzeichnungsprinzip beruhen. Diese Druck- oder Kopiergeräte können dabei Flüssigtoner oder Trockentoner zur Bilderzeugung nutzen. Ferner können die Druck- oder Kopiergeräte ein Aufzeichnungsverfahren zur Bilderzeugung nutzen, bei dem ein Bildaufzeichnungsträger direkt oder indirekt elektrisch punktweise angesteuert wird. Die Erfindung ist jedoch nicht auf solche elektrografischen Druck- oder Kopiergeräte beschränkt.
Bezugszeichenliste

10: Entwicklerstation
12: Fotoleiter
13: Aufnahmebereich
14: Entwicklerwalze
16: Einfärbewalze
18: Reinigungswalze
20, 24: Übertragungsbereich
22, 26: Magnetbürste
28 bis 34: Stromversorgungseinheit
36: Tonerschicht
40: Steuereinheit
42: Regler
P1 bis P7: Richtungspfeile

Claims

Verfahren zum Übertragen einer Menge elektrisch geladener Tonerteilchen zwischen mindestens zwei Tonerträgern, bei dem die elektrisch geladenen Tonerteilchen auf eine erste Mantelfläche einer als erster Tonerträger dienenden umlaufenden Entwicklerwalze (14) übertragen werden, zumindest ein Teil der elektrisch geladenen Tonerteilchen von der ersten Mantelfläche der Entwicklerwalze (14) auf eine zweite Mantelfläche einer als zweiter Tonerträger dienenden umlaufenden Reinigungswalze (18) übertragen werden, ein zwischen der Entwicklerwalze (14) und der Reinigungswalze (18) fließender elektrischer Strom (I_RW) ermittelt wird, und bei dem der ermittelte Strom (I_RW) als Maß für die zwischen der ersten Mantelfläche und der zweiten Mantelfläche übertragene Menge elektrisch geladener Tonerteilchen verarbeitet wird, wobei eine Regelung unter Berücksichtigung des ermittelten Stroms (I_RW) vorhanden ist, durch die die auf die erste Mantelfläche der Entwicklerwalze (14) übertragenen elektrischen Tonerteilchen mit Hilfe der Reinigungswalze (18) vollständig von der Mantelfläche der Entwicklerwalze (14) entfernt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Tonerteilchen in einem Gemisch aus Tonerteilchen und Trägerteilchen triboelektrisch aufgeladen werden, wobei zumindest ein Teil des von einer ersten Stromversorgungseinheit (30) fließenden Stroms über eine das Gemisch kontaktierende Elektrode zu einer zweiten Stromversorgungseinheit (28) fließt.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass durch die erste Stromversorgungseinheit (30), die erste Mantelfläche, durch die aus dem Gemisch auf die erste Mantelfläche übertragenen elektrisch geladenen Tonerteilchen und die Elektrode ein Stromkreis gebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der zwischen der ersten Stromversorgungseinheit (30) und der Entwicklerwalze (14) fließende Strom (I_AW) auf einen voreingestellten Sollwert (I_AWsoll) geregelt wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Strom (I_AW) als Istwert (I_AWist) ermittelt und mit dem Sollwert (I_AWsoll) verglichen wird, und dass abhängig von dem Vergleichsergebnis eine Übertragungshilfsspannung (U_RW – U_AW) zwischen der Entwicklerwalze (14) und der Reinigungswalze (18) eingestellt wird, die in einem Übertragungsbereich (24) zwischen der ersten Mantelfläche und der zweiten Mantelfläche eine Kraft auf die elektrisch geladenen Tonerteilchen in Richtung der zweiten Mantelfläche ausübt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Ladung der elektrisch geladenen Tonerteilchen ermittelt wird oder bekannt ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch geladenen Tonerteilchen mit Hilfe eines dritten umlaufenden Tonerträgers (16) auf die erste Mantelfläche der Entwicklerwalze (14) übertragen werden, wobei der dritte Tonerträger (16) eine dritte Mantelfläche hat, wobei zwischen der dritten Mantelfläche und der ersten Mantelfläche der Entwicklerwalze (14) ein Luftspalt vorhanden ist und wobei mit Hilfe der ersten Stromversorgungseinheit (30) und/oder einer weiteren Stromversorgungseinheit (32, 34) eine Übertragungshilfsspannung bereitgestellt wird, durch die auf die auf der dritten Mantelfläche in einem Übertragungsbereich (20) vorhandenen elektrisch geladenen Tonerteilchen eine Kraft in Richtung der ersten Mantelfläche ausgeübt wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass mit Hilfe der ersten oder einer der weiteren Stromversorgungseinheiten (30, 32, 34) die Entwicklerwalze (14) mit einer ersten Spannung (U_AW) und die Reinigungswalze (18) mit einer zweiten Spannung (U_RW) beaufschlagt werden, dass die erste Spannung (U_AW) und die zweite Spannung (U_RW) zum Erzeugen einer Potentialdifferenz zum Erzeugen der Übertragungshilfsspannung unabhängig voneinander einstellbar sind und dass die Summe des von der ersten Stromversorgungseinheit (30) zur Entwicklerwalze (14) fließenden Stroms (I_AW) und des von einer der weiteren Stromversorgungseinheiten (32, 34) zum dritten umlaufenden Tonerträger (16) fließenden Stroms (I_EW) als ein weiterzuverarbeitender Strom ermittelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der dritte umlaufende Tonerträger eine Einfärbewalze (16) ist, wobei mit Hilfe der Einfärbewalze (16) eine Tonerschicht (36) auf der Mantelfläche der Entwicklerwalze (14) erzeugt und mit Hilfe der Reinigungswalze (18) die auf der Mantelfläche der Entwicklerwalze (14) vorhandenen Tonerteilchen entfernt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein vierter als Fotoleiter (12) ausgebildeter umlaufender Tonerträger mit einer vierten Mantelfläche vorhanden ist, auf der ein Ladungsbild als latentes Druckbild erzeugt wird, dass das Ladungsbild mit Hilfe der auf der ersten Mantelfläche erzeugten Tonerschicht eingefärbt und die auf der ersten Mantelfläche verbleibenden elektrisch geladenen Tonerteilchen der Tonerschicht von der ersten Mantelfläche auf die zweite Mantelfläche übertragen werden, wobei der zwischen der ersten Stromversorgungseinheit (30) und der Entwicklerwalze (14) fließende Strom (I_AW) als ein Maß für die mit Hilfe des dritten Tonerträgers (16) auf die erste Mantelfläche übertragene Menge elektrisch geladener Tonerteilchen abzüglich der von der ersten Mantelfläche auf die vierte Mantelfläche und abzüglich der von der ersten Mantelfläche auf die zweite Mantelfläche übertragene Menge elektrisch geladener Tonerteilchen dient.
Vorrichtung zum Übertragen einer Menge elektrisch geladener Tonerteilchen zwischen mindestens zwei Tonerträgern, mit einer als erster Tonerträger dienenden Entwicklerwalze (14), die eine erste Mantelfläche hat, auf die elektrisch geladene Tonerteilchen aufbringbbar sind, und mit einer als zweiter Tonerträger dienenden umlaufenden Reinigungswalze (18), die eine zweite Mantelfläche hat, wobei elektrisch geladene Tonerteilchen von der ersten Mantelfläche auf die zweite Mantelfläche übertragbar sind, mit einer Messanordnung zum Ermitteln des zwischen der Entwicklerwalze (14) und der Reinigungswalze (18) fließenden Stroms (I_RW), mit einer Steuereinheit (40, 42), die den ermittelten Strom (I_RW) als Maß für die zwischen der ersten Mantelfläche und der zweiten Mantelfläche übertragene Menge elektrisch geladener Tonerteilchen verarbeitet, wobei die Steuereinheit (40, 42) unter Berücksichtigung des ermittelten Stroms (I_RN) eine Regelung durchführt, durch die die auf die erste Mantelfläche der Entwicklerwalze (14) übertragenen elektrisch geladenen Tonerteilchen mit Hilfe der Reinigungswalze (18) vollständig von der Mantelfläche der Entwicklerwalze (14) entfernt werden.
Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen zwischen einer ersten Stromversorgungseinheit (30) und der Entwicklerwalze (14) fließenden Strom (I_AW) ermittelt und dass die Steuereinheit (40, 42) die durch eine weitere Stromversorgungseinheit (34) ausgegebene Spannung (U_RW) abhängig von einem Vergleich des ermittelten Stroms (I_AW) mit einem Sollstrom (I_AWsoll) einstellt.