EP0754986A1 - Entwicklervorrichtung und Elektrographiegerät - Google Patents

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EP0754986A1
EP0754986A1 EP96810465A EP96810465A EP0754986A1 EP 0754986 A1 EP0754986 A1 EP 0754986A1 EP 96810465 A EP96810465 A EP 96810465A EP 96810465 A EP96810465 A EP 96810465A EP 0754986 A1 EP0754986 A1 EP 0754986A1
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toner
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EP96810465A
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Günther Jakob Dr. Peter
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Pelikan Hardcopy Production AG
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Pelikan Produktions AG
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    • G03G15/348—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern involving the combination of more than one step according to groups G03G13/02 - G03G13/20 in which the powder image is formed directly on the recording material, e.g. by using a liquid toner by selectively transferring the powder to the recording medium, e.g. by using a LED array using a stylus or a multi-styli array
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    • G03G2215/08—Details of powder developing device not concerning the development directly
    • G03G2215/0855—Materials and manufacturing of the developing device
    • G03G2215/0866—Metering member
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    • G03G2217/00—Details of electrographic processes using patterns other than charge patterns
    • G03G2217/0083—Process using a fixed electrode array behind a moving recording medium

Definitions

  • the toner now adheres electrostatically to the surface of the transport roller or additionally by means of a magnetic field if the toner can be magnetized or carries a permanent magnetic moment.
  • a suitably designed permanent magnet is then mounted inside the transport roller.
  • both the roller and the internal magnet can be rotated for transport.
  • excess toner is wiped off either purely mechanically or magnetically by a kind of blade 4. This results in a well-defined, thin layer of the toner.
  • FIG. 2 Due to the manufacturing process and other influencing factors, the magnetic moment, the mass and the electrical charge of the pigment particles and thus their adhesive force on the surface of the developer roller are subject to a distribution. In practice, a so-called development curve can be found, as shown in FIG. 2.
  • the current of the pigment particles detached from the developer surface and striking the information carrier or an intermediate store depends on the electric field strength at the location of the developer surface. This relationship with the electrical potential difference (voltage) between the developer surface and the information carrier is shown as a parameter in FIG Determine field strength at the location of the developer surface as voltage divided by the distance between the two surfaces in the case of homogeneous electric fields). Analogous to the behavior of a Geiger-Müller counter tube, four areas can be distinguished in FIG.
  • area II In area I one speaks of start-up behavior, area II is called a proportional area (here the applied voltage and the particle flow are proportional to each other), area III one is called the transition area and area IV is called the saturation area. Areas II and IV are particularly interesting for general use. In area II, the number of pigment particles striking the information carrier per unit of time and thus the resulting color tone could be directly controlled by the electrical voltage applied between the developer surface and the information carrier. In area IV, the hue could be controlled by the duration of the applied voltage.
  • the object of the present invention is to optimize the shape of the development curve. This object is achieved by the combination of features of the claims.
  • FIG. 4 shows the modified development curves of the device according to FIG. 3.
  • a developer roller 2 which is known per se, is rotatably mounted in a housing 1. Above the roller 2 there is a storage space 3 for toner. In operation, the roller 2 rotates in the direction of the arrow. In order to produce a defined toner layer on the roller 2, a knife 4 is arranged at a short distance from the roller 2. A second, counter-rotating developer roller 5 is arranged in the housing 1 parallel to the axis of the roller 2 and at a short distance from it. The smallest distance between the rollers 2, 5 is arranged in the direction of rotation of the roller 2 after the knife 4 but before the pressure zone 6 at the opening 7 of the housing 1.
  • a cleaning device 8 for mechanically wiping the toner off the roller 5, for example a felt strip.
  • Sliding contacts 9, 10 rest on the rollers 2, 5 on the inside or outside.
  • a DC voltage is applied between the rollers 2, 5 via a voltage source 11.
  • toner is developed from the roller 2 to the roller 5 at the narrowest point between the rollers 2, 5 and only those toner particles which adhere relatively weakly because, for example, they are weakly electrostatically charged. It is thereby achieved that the toner particles transported on the roller 2 to the development zone 6 have a predetermined minimum adhesive force on the roller 2 have.
  • the rollers 2, 5 can additionally contain magnetic cores (not shown).
  • FIG. 3 shows the device in use for contractographic reproduction.
  • an information carrier e.g. Paper 17 passed.
  • a plurality of printing electrodes 18 are arranged below the paper 17 opposite the printing zone 6. Only two of these electrodes 18 are visible in the illustration according to FIG. 3. The remaining electrodes are arranged offset in a predetermined pattern in the axial direction of the roller 2. The distance between roller 2 and paper 17 or electrodes 18 is exaggerated because of the better overview.
  • electrodes 18 can optionally be applied to one of two voltage sources 20, 21, one voltage being lower than the potential of roller 2 and the other higher than the voltage applied to roller 5 by voltage source 11.
  • the described embodiment ensures that the toner particles with low adhesive force are developed from the roller 2 onto the roller 5, so that only toner particles with a predetermined minimum adhesive force arrive at the roller 2 at the printing location 6.
  • the dashed area I of the original development curve is practically cut off.
  • This Operating mode is suitable if you want to work in proportional range II.
  • you want to work in the saturation range IV a higher voltage is applied to the roller 5, so that the development curve according to FIG. 4b results.
  • the areas I to III of the original development curve are cut off here.

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  • Dry Development In Electrophotography (AREA)

Abstract

Die Vorrichtung hat zwei gegenläufige Entwicklerwalzen (2, 5). Die Walze (2) transportiert eine durch ein Messer (4) dosierte Tonerschicht zu einer Druckzone (6). Zwischen den Walzen (2, 5) ist eine Spannung angelegt, um schwach haftenden Toner von der Walze (2) auf die Walze (5) zu übertragen. Dadurch gelangen nur Tonerteilchen mit einer vorgegebenen Mindesthaftkraft in die Druckzone (6). Damit wird eine bessere Druckqualität erreicht und der Aufwand für die Elektronik bei der Anwendung in der Kontragraphie reduziert. <IMAGE>

Description

  • In der Elektrographie, auch unter dem Namen Xerox-Verfahren bekannt, und bei andern elektrographischen Verfahren (Drucken mittels elektrischem Strom oder elektrischer Spannung) werden elektrisch geladene Pigmentteilchen (Toner) unter dem Einfluss punktueller elektrischer Felder auf einen Zwischenträger entwickelt (Xerox-Verfahren) oder direkt auf den Informationsträger abgebildet. Eine in der Elektrographie gebräuchliche Entwicklungsvorrichtung ist in Figur 1 dargestellt. Damit man Toner auf einen Informationsträger elektrisch entwickeln kann, muss man zunächst diese Pigmentpulver elektrisch laden. Dies geschieht meist durch Reibung des Toners zum Beispiel mit der Oberfläche einer Entwicklerwalze oder einer Transportwalze 2. Bei geeigneter Wahl der triboelektrischen Partner erzielt man so eine definierte Aufladung des Pigmentpulvers. Die Haftung des Toners erfolgt nun elektrostatisch auf der Oberfläche der Transportwalze oder zusätzlich durch ein Magnetfeld, falls der Toner magnetisierbar ist oder ein permanentes magnetisches Moment trägt. In letzterem Fall ist dann innen in der Transportwalze ein entsprechend ausgebildeter Permanentmagnet gelagert. Zum Transport kann in diesem Fall sowohl die Walze als auch der innen gelagerte Magnet gedreht werden. Bevor der Toner in die Entwicklungszone 6 gelangt, wird durch eine Art Klinge 4 überschüssiger Toner entweder rein mechanisch oder magnetisch abgestreift. So resultiert eine wohldefinierte, dünne Schicht des Toners.
  • Bedingt durch den Herstellungsprozess und weitere Einflussgrössen unterliegt das magnetische Moment, die Masse und die elektrische Ladung der Pigmentteilchen und somit deren Haftkraft an der Oberfläche der Entwicklerwalze einer Verteilung. Man findet in der Praxis eine sogenannte Entwicklungskurve, wie sie in Figur 2 dargestellt ist. Der Strom der von der Entwickleroberfläche abgelösten und auf den Informationsträger oder einen Zwischenspeicher auftreffenden Pigmentteilchen hängt von der elektrischen Feldstärke am Ort der Entwickleroberfläche ab. In Figur 2 ist dieser Zusammenhang mit der elektrischen Potentialdifferenz (Spannung) zwischen der Entwickleroberfläche und dem Informationsträger als Parameter dargestellt (durch die physikalische Definition: Elektrische Feldstärke = -grad ϕ, wobei ϕ das elektrische Potential ist, lässt sich die elektrische Feldstärke am Ort der Entwickleroberfläche als Spannung dividiert durch den Abstand der beiden Flächen für den Fall homogener elektrischer Felder bestimmen). Analog zum Verhalten eines Geiger-Müller-Zählrohres kann man in Figur 2 vier Bereiche unterscheiden: Im Bereich I spricht man von Anlaufverhalten, den Bereich II bezeichnet man als Proportionalbereich (hier sind die angelegte Spannung und der Teilchenstrom einander proportional), den Bereich III bezeichnet man als Uebergangsbereich und den Bereich IV nennt man den Sättigungsbereich. Für die allgemeine Anwendung besonders interessant sind die Bereiche II und IV. Im Bereich II könnte man die Zahl der pro Zeiteinheit auf den Informationsträger treffenden Pigmentteilchen und somit den resultierenden Farbton durch die zwischen Entwickleroberfläche und Informationsträger angelegte elektrische Spannung direkt steuern. Im Bereich IV könnte man den Farbton durch die Dauer der angelegten Spannung steuern.
  • Störend ist allerdings die Tatsache, dass man um in diese Bereiche zu gelangen zunächst mit der angelegten Spannung den Bereich I respektive die Bereiche I-III überqueren und der Gestalt abweichungen vom idealen Verlauf in Kauf nehmen muss.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Form der Entwicklungskurve zu optimieren. Diese Aufgabe wird durch die Merkmalskombination der Ansprüche gelöst.
  • Besonders elektrographische Verfahren, bei denen das elektrische Feld zur Abbildung des Toners auf den Informationsträger durch zwangsbeschaltete miniaturisierte Elektroden erzeugt wird, werden durch die vorliegende Erfindung vorteilhaft ergänzt.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand von Figur 3 beschrieben. Figur 4 zeigt die modifizierten Entwicklungskurven der Vorrichtung nach Figur 3.
  • In einem Gehäuse 1 ist eine an sich bekannt Entwicklerwalze 2 drehbar gelagert. Ueber der Walze 2 befindet sich ein Vorratsraum 3 für Toner. Im Betrieb dreht die Walze 2 in Pfeilrichtung. Um eine definierte Tonerschicht auf der Walze 2 zu erzeugen, ist mit geringem Abstand von der Walze 2 ein Messer 4 angeordnet. Achsparallel zur Walze 2 und mit geringem Abstand zu dieser ist im Gehäuse 1 eine zweite, gegenläufig drehende Entwicklerwalze 5 angeordnet. Der geringste Abstand zwischen den Walzen 2, 5 ist in Drehrichtung der Walze 2 nach dem Messer 4 aber vor der Druckzone 6 an der Oeffnung 7 des Gehäuses 1 angeordnet. Ebenfalls stromaufwärts der engsten Stelle zwischen den Walzen 2, 5 ist eine Reinigungseinrichtung 8 zum mechanischen Abstreifen des Toners von der Walze 5 angeordnet, z.B. ein Filzstreifen. An den Walzen 2, 5 liegen innen oder aussen Schleifkontakte 9, 10 an. Ueber eine Spannungsquelle 11 ist zwischen den Walzen 2, 5 eine Gleichspannung angelegt. Dadurch wird an der engsten Stelle zwischen den Walzen 2, 5 Toner von der Walze 2 auf die Walze 5 entwickelt und zwar nur diejenigen Tonerteilchen, welche relativ schwach haften, weil sie z.B. schwach elektrostatisch geladen sind. Dadurch wird erreicht, dass die auf der Walze 2 zur Entwicklungszone 6 transportierten Tonerteilchen eine vorbestimmte Mindesthaftkraft auf der Walze 2 aufweisen. Die Walzen 2, 5 können je nach Art des verwendeten Toners im Innern zusätzlich Magnetkerne enthalten (nicht dargestellt).
  • In Figur 3 ist die Vorrichtung in der Anwendung zur kontragraphischen Reproduktion dargestellt. Dazu ist an der Druckzone 6 mittels Walzen 16 ein Informationsträger, z.B. Papier 17 vorbeigeführt. Unterhalb des Papiers 17 gegenüber der Druckzone 6 ist eine Vielzahl von Druckelektroden 18 angeordnet. In der Darstellung nach Figur 3 sind bloss zwei dieser Elektroden 18 sichtbar. Die übrigen Elektroden sind in einem vorgegebenen Muster in Achsrichtung der Walze 2 versetzt angeordnet. Der Abstand zwischen Walze 2 und Papier 17 bzw. Elektroden 18 ist der besseren Uebersicht wegen übertrieben gross dargestellt. Ueber Schalter 19 können die Elektroden 18 wahlweise an eine von zwei Spannungsquellen 20, 21 angelegt werden, wobei die eine Spannung gegenüber dem Potential der Walze 2 niedriger, die andere höher ist als die an die Walze 5 durch die Spannungsquelle 11 angelegte Spannung.
  • Durch die beschriebene Ausführungsform wird erreicht, dass die Tonerteilchen mit geringer Haftkraft von der Walze 2 auf die Walze 5 entwickelt werden, so dass am Druckort 6 nur Tonerteilchen mit einer vorgegebenen Mindesthaftkraft an der Walze 2 anlangen. Dadurch wird die Entwicklungskurve im Sinne der Darstellung nach Figur 4 verändert. Je nach der an die Walze 5 angelegten Spannung ergibt sich eine Entwicklungskurve nach Figur 4a. Hier ist der gestrichelt gezeichnete Bereich I der ursprünglichen Entwicklungskurve praktisch abgeschnitten. Diese Betriebsweise eignet sich dann, wenn man im Proportionalbereich II arbeiten möchte. Will man hingegen im Sättigungsbereich IV arbeiten, so wird eine höhere Spannung an die Walze 5 angelegt, sodass sich die Entwicklungskurve nach Figur 4b ergibt. Hier werden die Bereiche I bis III der ursprünglichen Entwicklungskurve abgeschnitten.
  • Bei elektrographischen Verfahren, bei denen direkt Spannungspegel geschaltet werden, resultiert aus der erfindungsgemässen Vorrichtung ein weiterer Vorteil: Durch die erzielte Modifikation der Entwicklungskurve kann ein wesentlich geringerer Spannungshub zum Drucken verwendet werden. Wie in Figur 4a dargestellt, braucht die Spannung an den Elektroden 18 nur zwischen U1 und dem Bereich U2 geschaltet zu werden statt zwischen Null und U2. Arbeitet man im Sättigungsbereich IV nach Figur 4b ist zwischen U1 und U2 zu schalten, statt zwischen Null und U2. Dadurch sind die Anforderungen an die Treibelektronik zum Drucken wesentlich reduziert und es können erheblich kostengünstigere Bauteile eingesetzt werden.

Claims (6)

  1. Entwicklervorrichtung für ein Elektrographiegerät, mit einer Toner-Vorratskammer (3), welche auf einer Seite eine Oeffnung (7) hat, die durch eine erste, bewegbare Entwicklerfläche (2) abgeschlossen ist, mit einer Klinge (4) unmittelbar benachbart der ersten Entwicklerfläche (2), um auf der bewegten ersten Entwicklerfläche (2) eine Tonerschicht zu bilden, wobei sich im Betrieb die erste Entwicklerfläche von der Klinge zu einer Entwicklungszone (6) an der Oeffnung (7) bewegt, in welcher die erste Entwicklerfläche (2) benachbart einem Träger (17) vorbeigeführt ist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Klinge (4) und der Entwicklungszone (6) benachbart aber beabstandet zur ersten Entwicklerfläche (2) eine bewegbare zweite Entwicklerfläche (5) angeordnet ist, und dass im Betrieb zwischen den beiden Entwicklerflächen eine elektrische Spannung angelegt ist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei eine Reinigungseinrichtung (8) zum Reinigen der zweiten Entwicklerfläche stromaufwärts der Stelle geringsten Abstandes der beiden Entwicklerflächen (2, 5) angeordnet ist, um die zweite Entwicklerfläche (5) von Tonerteilchen zu reinigen.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die beiden Entwicklerflächen (2, 5) durch die Peripherie je einer zylindrischen, drehbar gelagerten Trommel gebildet sind.
  4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die elektrische Spannung eine Gleichspannung ist.
  5. Kontragraphiegerät mit einer Entwicklervorrichtung gemäss einem der Ansprüche 1 bis 4, umfassend zusätzlich eine Einrichtung (16), um einen Träger (17), insbesondere ein Papier, relativ zur ersten Entwicklerfläche (2) benachbart der Entwicklungszone (6) zu bewegen, eine Vielzahl von Elektroden (18) auf der der ersten Entwicklerfläche (2) abgewandten Seite des Trägers (17) sowie eine Schalteinrichtung (19), um die Elektroden (18) einzeln wahlweise mit einer Spannungsquelle (21) zu verbinden, die eine höhere Spannungsdifferenz zur ersten Entwicklerfläche (2) aufweist als die zweite Entwicklerfläche (5).
  6. Kontragraphiegerät nach Anspruch 5, wobei die Schalteinrichtung (19) die Elektroden (18) zwischen zwei Spannungswerten schaltet, wobei der eine Spannungswert kleiner, der andere grösser als die Spannung der zweiten Entwicklerfläche (5) relativ zur ersten Entwicklerfläche (2) ist.
EP96810465A 1995-07-20 1996-07-15 Entwicklervorrichtung und Elektrographiegerät Ceased EP0754986A1 (de)

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CH213695 1995-07-20

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