DE102011056200B4

DE102011056200B4 - Verfahren zum Betreiben eines mit Flüssigentwickler arbeitenden Drucksystems mit einer Messzelle zur Ermittlung der elektrophoretischen Mobilität sowie zugehöriges Drucksystem

Info

Publication number: DE102011056200B4
Application number: DE201110056200
Authority: DE
Inventors: Christian Kopp
Original assignee: Oce Printing Systems GmbH and Co KG
Current assignee: Canon Production Printing Germany GmbH and Co KG
Priority date: 2011-12-09
Filing date: 2011-12-09
Publication date: 2014-02-13
Anticipated expiration: 2031-12-10
Also published as: DE102011056200A1

Abstract

Verfahren zum Betreiben eines mit Flüssigentwickler (16) arbeitenden Drucksystems, bei dem ein Flüssigentwickler (16) zumindest Trägerflüssigkeit, Tonerpartikel (13) und Ladungssteuerstoff enthält, mittels Zugabe von Ladungssteuerstoff die elektrische Ladung der Tonerpartikel (13) eingestellt wird, die Tonerpartikel (13) in einem Entwicklerprozess auf einen Bildträger entsprechend einem Bildmuster in einem Entwicklernip (76) selektiv übertragen werden, das Drucksystem eine Messzelle (10) und eine Leitfähigkeitsmesszelle (68) umfasst, die vom Flüssigentwickler (16) durchströmt werden, in der Messzelle (10) ein elektrisches Wechselfeld an den Flüssigentwickler (16) angelegt wird, durch das die elektrisch geladenen Tonerpartikel (13) in Schwingungen versetzt werden, die als Druckwelle mit Hilfe eines Drucksensors (34) detektiert werden, vom Drucksensor (34) ein von der Amplitude der Druckwelle abhängiges elektrisches Signal erzeugt wird, abhängig vom elektrischen Signal die gewünschte Konzentration von Ladungssteuerstoff im Flüssigentwickler eingestellt wird, und bei dem in der Leitfähigkeitsmesszelle (68) die elektrische Leitfähigkeit des Flüssigentwicklers (16) ermittelt wird und abhängig davon die Potentialdifferenz im Entwicklernip (76) angepasst wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines mit Flüssigentwickler arbeitenden Drucksystems. Bei diesem Verfahren wird die elektrophoretische Mobilität von Tonerpartikeln im Flüssigentwickler bestimmt und durch Zugabe von Ladungssteuerstoffen in den Flüssigentwickler in einem vorgegebenen Prozessfester eingestellt. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Drucksystem zum Durchführen des Verfahrens.
Drucksysteme mit Flüssigentwickler erzeugen ihr Druckbild im Flachdruckverfahren. Hierzu werden auf eine Entwicklerwalze gleichmäßig Tonerpartikel aufgebracht. Diese Tonerpartikel sind elektrisch geladen und werden selektiv mittels elektrischer Felder über einen mit Entwicklerflüssigkeit gefüllten Entwicklernip zu einem Fotoleiter übertragen. Dabei werden auf den Fotoleiter nur diejenigen Tonerpartikel übertragen, die zur Erzeugung des Druckbildes benötigt werden. Für ein qualitativ hochwertiges Druckbild muss auch die Anzahl der Tonerpartikel gesteuert werden, die pro Bildpunkt den Entwicklernip überqueren. Je mehr Tonerpartikel dabei auf einen Bildpunkt kommen, desto kräftiger wird die Farbe dieses Bildpunkts werden.
Die Anzahl der Tonerpartikel, die bei einer voreingestellten elektrischen Feldstärke den Entwicklernip überqueren, ist von der elektrophoretischen Mobilität der Tonerpartikel abhängig. Daher ist die elektrophoretische Mobilität der Tonerpartikel innerhalb eines vorgegebenen Prozessfensters konstant zu halten. Die elektrophoretische Mobilität von Tonerpartikeln ist ein Maß für die Geschwindigkeit der Tonerpartikel normiert auf eine vorgegebene elektrische Feldstärke.
Aus der WO 2008/157160 A1 und dem in „IS&T NIP20: 2004 International Conference an Digital Printing Technologies” auf den Seiten 586 bis 593 veröffentlichen Artikel „Control Mechanismus for Print Quality Assurance in HP Indigo Presses” von Gilad Tzori ist ein Verfahren bekannt, mit dem in Drucksystemen die elektrische Leitfähigkeit von Flüssigkeiten bestimmt werden kann. Dieses Verfahren unterscheidet nicht zwischen der von den Tonerpartikeln und Ladungssteuerstoffen hervorgerufenen Leitfähigkeit und der von weiteren geladenen und/oder ionisierten Stoffen hervorgerufenen Leitfähigkeit.
US 4,860,924 A beschreibt eine Messzelle zur Ermittlung der elektrischen Leitfähigkeit von Flüssigentwickler in einem Drucker. Entsprechend dem von der Messzelle erzeugten Messwert wird dem Flüssigentwickler Ladungssteuerstoff zugegeben, um die gewünschte Konzentration von Ladungssteuerstoff im Flüssigentwickler zu erhalten.
Die Veröffentlichungen von LARSON, J. R: Advances in liquid toners charging mechanism: Electroacoustic measurement of liquid toner charge. In: Electroacoustics for Characterization of Particulates and Suspensions, Ed. S. G. Malghan, NIST, 1993, S. 301–314 und von HUNTER, Robert J.: Review – Recent developments in the electroacoustic characterisation of colloidal suspensions and emulsions. In: Colloids and Surfaces A, Vol. 141, 1998, S 37–65, beschreiben jeweils die Ermittlung der Mobilität von Partikeln in einer Flüssigkeit auf der Grundlage elektroakustischer Anregung. An eine Messzelle mit darin befindlicher Flüssigkeit wird ein elektrisches Wechselfeld angelegt, um in der Flüssigkeit befindliche elektrisch geladene Partikel in Schwingungen zu versetzen, die als Druckwelle mit Hilfe eines Drucksensors detektiert werden. Abhängig von der Amplitude der Druckwelle wird im Drucksensor ein elektrisches Signal erzeugt.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und ein Drucksystem anzugeben, bei dem eine hohe Qualität der Druckbilder bei einem stabilen Druckprozess erreicht wird.
Diese Aufgabe wird für ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Die elektrophoretische Mobilität der Tonerpartikel wird beim Stand der Technik, wie weiter vorne erläutert, indirekt über eine Leitfähigkeitsmessung der Flüssigkeit ermittelt, die die Tonerpartikel enthält. In einem idealen System, das nur aus Trägerflüssigkeit, Tonerpartikeln und den zur Steuerung der Mobilität der Tonerpartikel zugegebenen Ladungssteuerstoffen besteht, korreliert die Mobilität der Tonerpartikel direkt mit der elektrischen Leitfähigkeit dieser Flüssigkeit und kann daher über die Konzentration von Ladungssteuerstoff, der die Leitfähigkeit der Flüssigkeit einstellt, beeinflusst werden. Umfasst die Trägerflüssigkeit neben den Tonerpartikeln und dem Ladungssteuerstoff jedoch noch weitere geladene und/oder ionisierte Stoffe, so tragen auch diese Stoffe zur elektrischen Leitfähigkeit der Flüssigkeit, aber nicht zur Qualität des Druckbildes bei, was zu einer Fehlsteuerung der Mobilität der Tonerpartikel führen kann und dadurch mit einem Qualitätsverlust des Druckbildes einhergehen kann. Quellen für geladene und/oder ionisierte Stoffe sind beispielsweise Kontaminationen, rückgewonnene Tonerpartikel und/oder Injektionen aus gegenüber der Trägerflüssigkeit geladenen Grenzflächen von Komponenten des Drucksystems.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Betreiben eines mit Flüssigentwickler arbeitenden Drucksystems angegeben, bei dem der Flüssigentwickler eine Trägerflüssigkeit, die Tonerpartikel und Ladungssteuerstoff enthält, mit denen die elektrophoretische Mobilität der Tonerpartikel eingestellt wird. Im Entwicklerprozess werden die Tonerpartikel von einem gleichmäßig mit Flüssigentwickler bedeckten Antragssystem selektiv entsprechend einem zu erzeugenden Bildmuster auf einen vorzugsweise elektrisch geladenen Bildträger übertragen. Die übertragenen Tonerpartikel erzeugen das Bildmuster, während die nicht übertragenen Tonerpartikel zusammen mit einem Teil der Trägerflüssigkeit rückgewonnen und erneut dem Antragsystem zugeführt werden.
Das Drucksystem umfasst eine Messzelle, die vom Flüssigentwickler durchströmt wird. In dieser Messzelle wird mittels mindestens zweier Elektroden ein durch ein periodisches elektrisches Signal erzeugtes elektrisches Wechselfeld an den Flüssigentwickler angelegt, wodurch die Tonerpartikel in Schwingungen versetzt werden. Die Amplitude der Schwingungen ist von der elektrophoretischen Mobilität der Tonerpartikel abhängig, wobei eine Zunahme der elektrophoretischen Mobilität zu einer Zunahme der Schwingungsamplitude führt. Diese Schwingungen der Tonerpartikel um ihre Ruhelage erzeugen eine Druckwelle, die mit Hilfe eines von der Messzelle umfassten Drucksensors detektiert wird. Die Amplitude der Druckwelle ist von der Schwingungsamplitude der Tonerpartikel abhängig. Der Drucksensor erzeugt ein von der Amplitude der Druckwelle und daher von der Schwingungsamplitude der Tonerpartikel abhängiges, elektrisches Signal. Entsprechend diesem elektrischen Signal des Drucksensors wird die Konzentration von Ladungssteuerstoff durch Zugabe von weiterem Ladungssteuerstoff zum Flüssigentwickler gesteuert und dadurch die elektrophoretische Mobilität der Tonerpartikel im Flüssigentwickler eingestellt.
Die elektrophoretische Mobilität der Tonerpartikel ist dabei der Druckgeschwindigkeit anzupassen, was durch Einstellen der Konzentration von Ladungssteuerstoff in der Trägerflüssigkeit erfolgt. Ist die Mobilität der Tonerpartikel im Vergleich zur Druckgeschwindigkeit zu gering, werden blasse und farbarme Druckbilder erzeugt, da zu wenige Tonerpartikel auf den zu bedruckenden Stoff aufgebracht werden. Bei zu hoher elektrophoretischer Mobilität der Tonerpartikel generiert die damit verbundene hohe Ladung der Tonerpartikel eine zu starke Abstoßung der Tonerpartikel untereinander. Dies führt zu Bildfehlern, die die Qualität des Druckbildes beeinträchtigen.
Bevorzugterweise ist die Trägerflüssigkeit eine nichtpolare Flüssigkeit wie beispielsweise Silikonöl und/oder enthält flüssige Kohlenwasserstoffe. In nichtpolaren Flüssigkeiten sind keine elektrischen Dipole enthalten, die sich entsprechend der an den Flüssigentwickler angelegten elektrischen Feldern ausrichten und dadurch diese Felder zumindest teilweise kompensieren würden. Durch die Verwendung einer nichtpolaren Trägerflüssigkeit wird sowohl beim selektiven Übertragen der Tonerpartikel auf den Bildträger als auch beim Erfassen der elektrophoretischen Mobilität der Tonerpartikel in der Messzelle ein effektiver und einfach zu beherrschender Prozess erreicht, was die Erzeugung qualitativ hochwertiger Druckbilder vereinfacht.
In einer Ausführungsform ist das periodische elektrische Signal ein kontinuierliches Signal, wie beispielsweise ein Sinus-Signal, ein Dreiecks-Signal oder ein Rechtecks-Signal. Bei dieser Signalform wird eine besonders hohe Empfindlichkeit der Messzelle erreicht.
In einer weiteren Ausführungsform ist das periodische elektrische Signal eine Abfolge von Spannungspulsen. Bei dieser Signalform wird ein besonders hohes zeitliches Auflösungsvermögen in der Messzelle erreicht.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Prozesses wird die Frequenz des elektrischen Wechselfelds in der Messzelle an die Resonanzfrequenz der Tonerpartikel in der mit Flüssigentwickler gefüllten Messzelle angepasst. Bevorzugterweise liegt die Resonanzfrequenz dabei in einem Frequenzbereich von etwa einem bis zehn Megahertz (MHz). Bei Anregung mit der Resonanzfrequenz führen die Tonerpartikel besonders große Schwingungsamplituden aus, wodurch Änderungen der elekrophoretischen Mobilität der Tonerpartikel besonders einfach zu erfassen sind und daher die elektrophoretische Mobilität der Tonerpartikel mittelbar über die Konzentration von Ladungssteuerstoff mit erhöhter Genauigkeit einstellbar ist.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel dieses Verfahrens kann ein großer Bereich der Tonerpartikelkonzentration von 2% bis 60% bezogen auf Tonerpartikelmasse oder Tonerpartikelvolumen im Flüssigentwickler eingestellt werden. Insbesondere bei einem hohen Anteil an Tonerpartikeln kann beim Druck ein hoher Farbkontrast erzeugt werden, wodurch die Druckqualität verbessert wird. Andererseits können bei niedriger Konzentration von Tonerpartikeln sehr feine Farbnuancen erzeugt werden.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Konzentration der Tonerpartikel im Flüssigentwickler in einem Prozessfenster des Druckprozesses konstant gehalten wird. Das von der Messzelle erzeugte Signal ist von der Konzentration der Tonerpartikel im Flüssigentwickler abhängig. Durch das Vorsehen eines Prozessfensters, in dem die Konzentration der Tonerpartikel innerhalb vorgegebener Grenzen bleibt, kann auf eine Korrektur des von der Messzelle erzeugten elektrischen Signals entsprechend der Tonerpartikelkonzentration im Flüssigentwickler verzichtet werden. Dadurch wird der Steueraufwand für den Druckprozess minimiert.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Druckprozesses wird zusätzlich die elektrische Leitfähigkeit des Flüssigentwicklers erfasst. Durch eine Kombination der erfassten Werte der Leitfähigkeit und des Signals des Drucksensors kann die elektrophoretische Mobilität der Tonerpartikel im Flüssigentwickler noch genauer ermittelt und dadurch ein qualitativ besonders hochwertiges Druckbild erzeugt werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Drucksystem angegeben, mit dem die beschriebenen technischen Vorteile erreicht werden.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Figuren erläutert. Darin zeigen:
1 eine schematische geschnittene Darstellung einer Messzelle zur Ermittlung der elektrophoretischen Mobilität von Tonerpartikeln in einer Flüssigkeit,
2 eine den Zusammenhang zwischen der Amplitude der in der Messzelle erzeugten Druckwelle und der elektrophoretischen Mobilität der Tonerpartikel beschreibende Formel,
3 die Formel nach 2, nach der elektrophoretischen Mobilität der Tonerpartikel umgestellt,
4 eine schematische Darstellung eines Entwicklerkreislaufes in einem Drucksystem für Flüssigentwickler,
5 eine schematische Darstellung des Entwicklerkreislaufes nach 4 mit einer zusätzlichen Leitfähigkeitsmesszelle zum Ermitteln der Leitfähigkeit des Flüssigentwickler, und
6 einen schematischen Aufbau eines Entwicklernips eines Drucksystems für Flüssigentwickler.
1 zeigt eine schematische Darstellung einer Messzelle 10 zur Ermittlung der elektrophoretischen Mobilität von Tonerpartikeln 13 in einer Trägerflüssigkeit in geschnittener Form. Die Messzelle 10 hat einen Innenraum 11, der durch einen Hohlzylinder 12 gebildet ist.
Im Betrieb der Messzelle 10 ist der vom Hohlzylinder 12 begrenzte Innenraum 11 der Messzelle 10 mit Flüssigentwickler 16 gefüllt, der die Tonerpartikel enthält, wovon eines mit 13 bezeichnet ist. Der Flüssigentwickler 16 strömt über einen Zulauf 18 im Zylindermantel des Hohlzylinders 12 in die Messzelle 10 und einem dem Zulauf 18 gegenüberliegenden Ablauf aus der Messzelle 10 ab. An einer Stirnfläche 20 des Hohlzylinders 12 ist eine erste kreisförmige Elektrode 22 aufgebracht. Eine zur ersten Elektrode 22 formgleich ausgeführte zweite Elektrode 24 ist auf der gegenüberliegenden Stirnfläche 26 des Hohlzylinders 12 aufgebracht. Beide Elektroden 22, 24 sind konzentrisch zum Hohlzylinder 12 in einem Abstand von beispielsweise drei Millimetern angeordnet. Die erste Elektrode 22 ist mit einer ersten elektrischen Leitung 28 und die zweite Elektrode 24 ist mit einer zweiten elektrischen Leitung 30 kontaktiert. Die Leitungen 28, 30 führen zu einem Frequenzgenerator 31, der das zum Erzeugen des elektrischen Wechselfeldes notwendige periodische Spannungssignal liefert. Beispielsweise ist das Spannungssignal ein sinusförmiges Signal von etwa 80 Volt mit einer Frequenz ω von einigen Megahertz.
An der Stirnfläche 26 des Hohlzylinders 12 ist ein Drucksensor 34 angebracht. Der Drucksensor 34 ist vorzugsweise als faseroptisches System oder als Piezoelement ausgeführt.
Unter der Mitwirkung des Ladungssteuerstoffs sind die Tonerpartikel 13 positiv geladen. Ein zwischen den Elektroden 22, 24 anliegendes elektrisches Wechselfeld versetzt die im Flüssigentwickler 16 vorhandenen positiv geladenen Tonerpartikel 13 in Schwingungen. Besonders große Amplituden der Schwingungen entstehen, wenn die Tonerpartikel 13 mit der Resonanzfrequenz der mit Flüssigentwickler 16 gefüllten Messzelle 10, im Bereich von z. B. 1 bis 10 MHz, angeregt werden. Diese Schwingungen der Tonerpartikel 13 entsprechen Schallwellen innerhalb des Flüssigentwicklers 16 und können mit Hilfe des Drucksensors 34 detektiert werden. Das vom Drucksensor 34 erzeugte Messsignal wird an der Leitung 36 abgegriffen.
Der Zusammenhang zwischen einer Amplitude der in der Messzelle 10 erzeugten Druckwelle und der elektrophoretischen Mobilität μ_d(ω) der Tonerpartikel 13 wird durch die in 2 dargestellte Formel beschrieben. Hierbei ist ESA die Abkürzung für Electrokinetic Sonic Amplitude, also die in der Messzelle 10 erzeugte Amplitude der Schallwelle. Das elektrische Signal des Drucksensors 34 ist dieser Größe ESA proportional. Von der Frequenz ω des elektrischen Wechselfeldes unabhängige Parameter sind die mit c bezeichnete Schallgeschwindigkeit in dem Flüssigentwickler 16, die mit Δρ bezeichnete Dichtedifferenz zwischen der Trägerflüssigkeit und den Tonerpartikeln 13 und der mit Φ bezeichnete Volumenanteil bzw. der Konzentration bezüglich Masse oder Volumen der Tonerpartikel 13 im Flüssigentwickler 16. Von der Frequenz ω des elektrischen Wechselfeldes abhängige Parameter sind ein mit G(ω) bezeichneter Trägheitsfaktor, in dem alle Material- und Geometrieeigenschaften der Messzelle 10 zusammengefasst sind und der durch Einmessen ermittelbar ist, sowie die elektrophoretische Mobilität μ_d(ω) der Tonerpartikel 13.
Die Formel nach 2 macht deutlich, dass die Größe ESA nicht allein von der dynamischen Mobilität bzw. der elektrophoretischen Mobilität der Tonerteilchen abhängt, sondern noch von weiteren Größen. Solange diese Größen innerhalb eines vorgegebenen Prozessfensters liegen, beispielsweise begrenzt durch Grenzwerte der Tonerpartikelkonzentration, der Temperatur, der Trägerflüssigkeit, etc., so kann von einem direkten Zusammenhang des Wertes ESA und der Mobilität ausgegangen werden. Ein Anstieg des Signals des Drucksensors 34 bedeutet dann, dass auch die elektrophoretische Mobilität der Tonerpartikel 13 angestiegen ist. Umgekehrt bedeutet ein Abfall des Signals, dass die Mobilität abgesunken ist. Um diesem Absinken der Mobilität entgegenzuwirken, wird Ladungssteuerstoff zugegeben, so dass die gewünschte elektrophoretische Mobilität wieder erreicht wird. Vorteilhaft ist es, wenn das Signal des Drucksensors 34 mit einem vorgegebenen Grenzwert verglichen wird. Wenn das Signal diesen Grenzwert unterschreitet, so wird Ladungssteuerstoff dem Flüssigentwickler zugegeben, bis das Signal wieder oberhalb des Grenzwertes liegt.
3 zeigt die Formel von 2 nach der elektrophoretischen Mobilität μ_d(ω) der Tonerpartikel 13 umgestellt. Mittels dieser Formel kann aus der vom Drucksensor 34 detektierten Amplitude ESA der Schallwelle in der Messzelle 10 die elektrophoretische Mobilität μ_d(ω) der Tonerpartikel 13 bestimmt werden.
4 zeigt eine schematische Darstellung eines Flüssigentwicklerkreislaufes in einem Drucksystem für Flüssigentwickler 16. Der Flüssigentwickler 16 wird in einem Mischbehälter 50 gemischt. Dem Mischbehälter 50 werden aus einem Vorratsbehälter 58 für Tonerpartikel 13, einem Vorratsbehälter 60 für Trägerflüssigkeit und einem Vorratsbehälter 62 für Ladungssteuerstoff, Tonerpartikel 13, Trägerflüssigkeit bzw. Ladungssteuerstoff zugeführt. Dazu ist jeder der Vorratsbehälter 58 bis 62 über jeweils eine Dosierpumpe 52, 54, 56 mit dem Mischbehälter 50 verbunden. Ein typischer Ladungssteuerstoff ist beispielsweise mit der Typenbezeichnung OLOA 1200 oder OLOA 11000 von dem Unternehmen Chevron Chemical S. A. erhältlich. Die Tonerpartikel 13 liegen im Vorratsbehälter 58 als hochkonzentrierter Flüssigentwickler vor.
Eine erste Förderpumpe 64 fördert den Flüssigentwickler 16 zu einer ersten Tonerkonzentrationsmesszelle 66. In dieser Tonerkonzentrationsmesszelle 66 wird die Konzentration an Tonerpartikeln 13 im Flüssigentwickler 16 ermittelt. Anschließend gelangt der Flüssigentwickler 16 zur Messzelle 10, in der die elektrophoretische Mobilität μ_d(ω) der Tonerpartikel 13 mittelbar über die gemessene Signalamplitude bestimmt wird. Danach wird der Flüssigentwickler 16 auf ein sich in Richtung eines Richtungspfeiles P1 drehendes Antragssystem 70 aufgebracht und von diesem Antragssystem 70 in einer homogenen Schicht auf eine Entwicklerwalze 72 übertragen. Die Entwicklerwalze 72 transportiert den Flüssigentwickler 16 in Richtung eines Richtungspfeiles P2 zum Entwicklernip 76. Der Entwicklernip 76 wird auf der einen Seite von der Entwicklerwalze 72 und auf der anderen Seite von einem sich in Richtung eines Richtungspfeils P3 drehenden Fotoleiter 74 begrenzt.
Die in diesem Ausführungsbeispiel im Flüssigentwickler 16 positiv geladenen Tonerpartikel 13 werden an den Stellen, an denen der Fotoleiter 74 gegenüber der Entwicklerwalze 72 negativ geladen ist, von der Entwicklerwalze 72 zum Fotoleiter 74 übertragen. An den Stellen, an denen die Oberfläche des Fotoleiters 74 gegenüber der Entwicklerwalze 72 positiv geladen ist, verbleiben die Tonerpartikel 13 auf der Entwicklerwalze 72. Die auf den Fotoleiter 74 übergewechselten Tonerpartikel 13 werden auf einen nicht dargestellten Bedruckstoff, z. B. Papier gedruckt und bilden auf diesem Bedruckstoff das zu erzeugende Druckbild. Der Bedruckstoff ist zwischen dem Entwicklernip 76 und einer zweiten Abrakeleinheit 82 angeordnet. In einer alternativen Ausführungsform ist zwischen dem Entwicklernip 76 und der zweiten Abrakeleinheit 82 eine Transferwalze angeordnet, die die Tonerpartikel 13 auf den Bedruckstoff überträgt.
Die auf der Entwicklerwalze 72 zurückgebliebenen Tonerpartikel 13 werden zusammen mit dem zurückgebliebenen Teil der Trägerflüssigkeit von einem sich in Richtung eines Richtungspfeils P4 drehenden Entwicklerwalzenreinigungssystem 78 von der Entwicklerwalze 72 entfernt. Dadurch wird dem Antragssystem 70 ein gleichbleibender, vom Druckbild des letzten Umlaufs der Entwicklerwalze 72 abgereinigter Oberflächenabschnitt der Entwicklerwalze 72 zugeführt.
Eine erste Abrakeleinheit 80 entfernt den Flüssigentwickler 16 vom Entwicklerwalzenreinigungssystem 78 und führt den Flüssigentwickler 16 mit Hilfe einer zweiten Förderpumpe 84 einem Zwischenbehälter 88 zu. Die zweite Abrakeleinheit 82 entfernt die nach dem Druckprozess auf dem Fotoleiter 74 zurückgebliebenen Tonerpartikel 13 vom Fotoleiter 74 und führt diese über eine dritte Förderpumpe 86 dem Zwischenbehälter 88 zu. Insbesondere bei den vom Fotoleiter 74 rückgeführten Tonerpartikeln 13 ist durch den Kontakt mit diesem der Ladungszustand der Tonerpartikel 13 verändert. Der sich im Zwischenbehälter 88 befindliche rückgeführte Entwickler wird einer zweiten Tonerkonzentrationsmesszelle 90 zugeführt und nach Bedarf in den Mischbehälter 50 zudosiert.
Zur Steuerung dieses Kreislaufs ist eine Steuereinheit 92 vorgesehen. Diese Steuereinheit 92 ist über jeweils eine Datenleitung 102, 104, 106, mit der Messzelle 10, mit der ersten Tonerkonzentrationsmesszelle 66 und der zweiten Tonerkonzentrationsmesszelle 90 verbunden. Die zur Messzelle 10 führende Datenleitung 102 hat dabei zu der in 1 gezeigten Leitung 36 zumindest derartigen Kontakt, dass das von der Messzelle 10 ermittelte elektrische Signal der Steuereinheit 92 zugeführt wird. In einer vorteilhaften Weiterbildung sind die Datenleitungen 102 bis 106 als Datenbus ausgebildet.
Die Steuereinheit 92 ermittelt aus den ihr über die Datenleitung 102 bis 106 übermittelten Daten die Steuergrößen für die Dosierpumpen 52 bis 56 und überträgt diese über die Steuerleitungen 94, 96, 98 zu den Dosierpumpen 52 bis 56. Dabei ist jeweils eine Steuerleitung 94 bis 98 mit einer Dosierpumpe 52 bis 56 verbunden. In einer vorteilhaften Ausführung ist in der Steuereinheit 92 ein Kennlinienfeld hinterlegt, aus dem die entsprechenden Steuergrößen entsprechend der übermittelten Daten einfach ausgelesen werden können.
5 zeigt eine schematische Darstellung des Entwicklerkreislaufes nach 4 mit einer zusätzlichen Leitfähigkeitsmesszelle 68 zum Ermitteln der Leitfähigkeit des Flüssigentwicklers 16. Diese Leitfähigkeitsmesszelle 68 ist in diesem Beispiel zwischen der Messzelle 10 und dem Antragssystem 70 angeordnet. Eine Datenleitung 100 verbindet die Leitfähigkeitsmesszelle 68 mit der Steuereinheit 92. Durch das Ermitteln der Leitfähigkeit des Flüssigentwicklers 16 wird ein weiterer Prozessparameter erfasst, der mit dem Signal des Drucksensors 34 verknüpft wird, um die elektrophoretische Mobilität der Tonerpartikel noch genauer zu ermitteln und entsprechend die Konzentration an Ladungssteuerstoff einzustellen.
Umfasst der Flüssigentwickler 16 neben den Tonerpartikeln 13 und dem Ladungssteuerstoff jedoch noch weitere geladene und/oder ionisierte Stoffe, so können diese Stoffe die elektrische Leitfähigkeit des Flüssigentwickler 16 um mehr als 50% gegenüber einem voreingestellten Sollwert erhöhen. Weiterhin kann eine erhöhte Leitfähigkeit als Folge einer fortlaufenden Zugabe von Ladungssteuerstoff auftreten. Eine Erhöhung der Leitfähigkeit beeinflusst den Druckprozess dahingehend, dass das auf die Tonerpartikel 13 wirkende elektrische Feld im Entwicklernip 76 abnimmt. Dies kann kompensiert werden, indem die Potentialdifferenz im Entwicklernip 76 an die erhöhte Leitfähigkeit des Flüssigentwicklers 16 angepasst wird.
In einer anderen Ausführungsform des Entwicklerkreislaufes ist die Leitfähigkeitsmesszelle 68 zwischen der Messzelle 10 und der ersten Tonerkonzentrationsmesszelle 66 angeordnet, während in einer weiteren Ausführungsform des Entwicklerkreislaufes die Leitfähigkeitsmesszelle 68 zwischen dem Mischbehälter 50 und der ersten Tonerkonzentrationsmesszelle 66 angeordnet ist. Durch die verschiedenen Möglichkeiten, die Leitfähigkeitsmesszelle 68 innerhalb des Entwicklerkreislaufes anzuordnen, ergeben sich konstruktive Freiheiten für die Gestaltung des Drucksystems.
6 zeigt einen schematischen Aufbau eines Entwicklernips 76 eines Drucksystems für Flüssigentwickler 16. Unter der Mitwirkung des Ladungssteuerstoffs in den Flüssigentwickler 16 sind die Tonerpartikel 13 positiv geladen. Der Flüssigentwickler 16 liegt als Flüssigkeitsfilm an der Entwicklerwalze 72 an und wird mit den in ihm enthaltenen Tonerpartikel 13 von der Entwicklerwalze 72 in Richtung Entwicklernip 76 transportiert. Die Oberfläche des Fotoleiters 74 ist gegenüber den Tonerpartikeln 13 an den Stellen 108 negativ geladen, an denen zum Erzeugen des vorgegebenen Druckbildes Tonerpartikel 13 auf den Bedruckstoff aufgebracht werden sollen und an den Stellen 110, an denen keine Tonerpartikel 13 auf den Bedruckstoff aufgebracht werden sollen, gegenüber den Tonerpartikeln 13 positiv geladen. Typischerweise wird für das Potential der negativ geladenen Stellen 108 +80 Volt angesetzt. In diesem Fall weisen die Tonerpartikel 13 vorzugsweise ein Potential von etwa +290 Volt auf, während die positiv geladenen Stellen 110 vorzugsweise ein Potential von etwa +500 Volt aufweisen.
Flüssigentwickler 16 werden in sogenannte Tonerklassen klassifiziert. Aufgrund des in den 2 und 3 beschriebenen Zusammenhanges zwischen der in der Messzelle 10 erzeugten Schallwelle ESA und den Materialeigenschaften des Flüssigentwickler 16, insbesondere die Dichtedifferenz Δρ zwischen der Trägerflüssigkeit und der Tonerpartikel 13, und der Volumenanteil Φ der Tonerpartikel 13 ist für jede Tonerklasse ein Zusammenhang zwischen der elektrophoretischen Mobilität μ_d(ω) der Tonerpartikel 13 und dem von der Messzelle 10 ermittelten elektrischen Signal durch Einmessen herzustellen. Mittels einem Serviceeingriff im Drucksystem oder einer entsprechenden Parametertabelle kann das Drucksystem an einen weiteren Flüssigentwickler mit einer abweichenden Tonerklasse angepasst werden.
Bezugszeichenliste

10: Messzelle
11: Innenraum
12: Hohlzylinder
13: Tonerpartikel
16: Flüssigentwickler
18: Zulauf
20: Stirnfläche
22: erste Elektrode
24: zweite Elektrode
26: Stirnfläche
28: Leitung
30: Leitung
31: Frequenzgenerator
34: Drucksensor
36: Leitung
50: Mischbehälter
52, 54, 56: Dosierpumpe
58, 60, 62: Vorratsbehälter
64: erste Förderpumpe
66: erste Tonerkonzentrationsmesszelle
68: Leitfähigkeitsmesszelle
70: Antragssystem
72: Entwicklerwalze
74: Fotoleiter
76: Entwicklernip
78: Entwicklerwalzenreinigungssystem
80: erste Abrakeleinheit
82: zweite Abrakeleinheit
84: zweite Förderpumpe
86: dritte Förderpumpe
88: Zwischenbehälter
90: zweite Tonerkonzentrationsmesszelle
92: Steuereinheit
94, 96, 98: Steuerleitung
100, 102, 104, 106: Datenleitung
108: negativ geladene Stelle
110: positiv geladene Stelle
P1 bis P4: Richtungspfeil
ESA: Elektronic Sonic Amplitude
ω: Frequenz
c: Schallgeschwindigkeit
Δρ: Dichtedifferenz
Φ: Volumenanteil
G(ω): Trägheitsfaktor
μ_d(ω): elektrophoretische Mobilität

Claims

Verfahren zum Betreiben eines mit Flüssigentwickler (16) arbeitenden Drucksystems, bei dem ein Flüssigentwickler (16) zumindest Trägerflüssigkeit, Tonerpartikel (13) und Ladungssteuerstoff enthält, mittels Zugabe von Ladungssteuerstoff die elektrische Ladung der Tonerpartikel (13) eingestellt wird, die Tonerpartikel (13) in einem Entwicklerprozess auf einen Bildträger entsprechend einem Bildmuster in einem Entwicklernip (76) selektiv übertragen werden, das Drucksystem eine Messzelle (10) und eine Leitfähigkeitsmesszelle (68) umfasst, die vom Flüssigentwickler (16) durchströmt werden, in der Messzelle (10) ein elektrisches Wechselfeld an den Flüssigentwickler (16) angelegt wird, durch das die elektrisch geladenen Tonerpartikel (13) in Schwingungen versetzt werden, die als Druckwelle mit Hilfe eines Drucksensors (34) detektiert werden, vom Drucksensor (34) ein von der Amplitude der Druckwelle abhängiges elektrisches Signal erzeugt wird, abhängig vom elektrischen Signal die gewünschte Konzentration von Ladungssteuerstoff im Flüssigentwickler eingestellt wird, und bei dem in der Leitfähigkeitsmesszelle (68) die elektrische Leitfähigkeit des Flüssigentwicklers (16) ermittelt wird und abhängig davon die Potentialdifferenz im Entwicklernip (76) angepasst wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das elektrische Wechselfeld durch ein periodisches elektrisches Signal erzeugt wird.
Verfahren nach einem vorhergehenden der Ansprüche, wobei das elektrische Wechselfeld durch Spannungspulse erzeugt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Frequenz (μ) des elektrischen Wechselfeldes auf die Resonanzfrequenz der Messzelle (10) eingestellt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Konzentration der Tonerpartikel (13) im Flüssigentwickler (16) im Bereich von 2% bis 60% liegt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Zusammenhang zwischen elektrischem Signal des Drucksensors (34) und Konzentration von Ladungssteuerstoff bei einer vorgegebenen Konzentration an Tonerpartikeln (13) in der Trägerflüssigkeit ermittelt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Konzentration der Tonerpartikel (13) im Flüssigentwickler (16) in einem Prozessfenster konstant gehalten wird, und wobei bei Verlassen des Prozessfensters ein erneutes Einmessen erfolgt, bei dem der Zusammenhang zwischen elektrischem Signal des Drucksensors (34) und Konzentration von Ladungssteuerstoff ermittelt wird.
Drucksystem zum Ausführen des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem ein Flüssigentwickler (16) zumindest Trägerflüssigkeit, Tonerpartikel (13) und Ladungssteuerstoff enthält, mittels Zugabe von Ladungssteuerstoff die elektrische Ladung der Tonerpartikel (13) einstellbar ist, die Tonerpartikel (13) in einem Entwicklerprozess auf einen Bildträger entsprechend einem Bildmuster selektiv übertragbar sind, das Drucksystem eine Messzelle (10) und eine Leitfähigkeitsmesszelle (68) umfasst, die vom Flüssigentwickler (16) durchströmt werden, in der Messzelle (10) ein durch ein elektrisches Signal erzeugtes elektrisches Wechselfeld an den Flüssigentwickler (16) anlegbar ist, durch das die elektrisch geladenen Tonerpartikel (13) in Schwingungen versetzbar sind, die als Druckwelle mit Hilfe eines Drucksensors (34) detektierbar sind, vom Drucksensor (34) ein von der Amplitude der Druckwelle abhängiges elektrisches Signal erzeugbar ist abhängig vom elektrischen Signal die gewünschte Konzentration von Ladungssteuerstoff im Flüssigentwickler (16) einstellbar ist, und bei dem in der Leitfähigkeitsmesszelle (68) die elektrische Leitfähigkeit des Flüssigentwicklers (16) ermittelt wird und abhängig davon die Potentialdifferenz im Entwicklernip (76) angepasst wird.
Drucksystem nach Anspruch 8, wobei die Frequenz (ω) des elektrischen Wechselfeldes auf die Resonanzfrequenz der Messzelle (10) einstellbar ist.
Drucksystem nach einem der Ansprüche 8 oder 9, wobei die Konzentration der Tonerpartikel (13) im Flüssigentwickler (16) im Bereich von 2% bis 60% liegt.