EP0993628A2 - Einkomponenten-entwicklungsstation - Google Patents

Einkomponenten-entwicklungsstation

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Publication number
EP0993628A2
EP0993628A2 EP98941261A EP98941261A EP0993628A2 EP 0993628 A2 EP0993628 A2 EP 0993628A2 EP 98941261 A EP98941261 A EP 98941261A EP 98941261 A EP98941261 A EP 98941261A EP 0993628 A2 EP0993628 A2 EP 0993628A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
roller
toner
charge
toner particles
development
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP98941261A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Anton Rodi
Uwe Angst
Gerhard Barischer
Steve Cormier
Kenneth D. Fraser
Carsten SCHÖNFELD
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
RODI, ANTON
Heidelberger Druckmaschinen AG
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Publication of EP0993628A2 publication Critical patent/EP0993628A2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03G—ELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
    • G03G15/00—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern
    • G03G15/06—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for developing
    • G03G15/08—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for developing using a solid developer, e.g. powder developer
    • G03G15/0806—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for developing using a solid developer, e.g. powder developer on a donor element, e.g. belt, roller
    • G03G15/0812—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for developing using a solid developer, e.g. powder developer on a donor element, e.g. belt, roller characterised by the developer regulating means, e.g. structure of doctor blade
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03G—ELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
    • G03G2215/00—Apparatus for electrophotographic processes
    • G03G2215/06—Developing structures, details
    • G03G2215/0602—Developer
    • G03G2215/0604—Developer solid type
    • G03G2215/0614—Developer solid type one-component
    • G03G2215/0617—Developer solid type one-component contact development (i.e. the developer layer on the donor member contacts the latent image carrier)

Definitions

  • the invention relates to an apparatus and a method for developing an electrostatic latent image, which is located on a movable image carrier, with a non-conductive one-component toner.
  • a two-component toner contains toner particles and soft magnetic carrier particles which are mixed together, the toner particles adhering electrostatically to the carrier particles.
  • the carrier particles with the toner particles adhering to them are transported by means of magnetic brushes into a development zone, where they are transferred to the image carrier in accordance with an electrostatic charge pattern on an image carrier, for example a photoconductor.
  • one-component toners made of non-conductive toner particles have significant advantages over two-component toners. No magnetic brushes and the like are required, so that a simple and compact design of the development station is possible.
  • the use of single-component toner eliminates the consumption of carrier particles, which wear out over time and have to be replaced. For this reason, attempts have long been made to develop single-component systems with which high print speeds are possible with good print quality.
  • a development roller also called an inking roller.
  • Some commercially used systems use a regenerating roller made of a foam-like material, which transports toner particles from a toner reservoir to the developing roller. The resulting friction causes the toner particles to become electrically charged, causing them to adhere to the electrically conductive development roller in a more or less thick layer.
  • fixed doctor blades were used, which scrape excess toner off the developing roller.
  • a hard development roller for example made of aluminum or steel, and a rubber lip as a doctor blade, but also systems with a hard doctor blade made of metal and a development roller made of a rubber material.
  • the invention has for its object to provide a one-component development technique that is suitable for high quality, high speed electrographic printing.
  • a device for developing an electrostatic latent image which is located on a movable image carrier, with a non-conductive single-component toner is assumed, the device comprising: a toner supply device for conveying and electrically supplying toner particles from a toner reservoir load, a rotatably mounted development roller for receiving the charged toner particles from the toner supply device and for transporting the picked up toner particles, a layer-thickness-producing metering device (doctor blade) which is arranged on the way of the toner particles from the toner supply device to the image carrier, at least one charge carrier generator which is arranged on the Path of the toner particles on the developing roller between the toner supply device and the developing nip is attached to the image cylinder, to produce a homogeneously charged toner layer with defined charges on the developing roller and / or r rotatable doctor roller of the metering device, which is separated by a defined gap from the developing roller, which is larger than the average diameter of the toner particles
  • a corresponding method of developing an electrostatic latent image formed on a movable image carrier with a one-component non-conductive toner comprising: electrically charging and conveying toner particles to the surface of a rotating developing roller where they are electrostatically adhere to the surface of the developing roller with the adhering toner particles at a layer thickness-producing metering device (doctor blade) and to convey the toner particles into a gap between the developing roller and the image carrier by transferring them to the image carrier, characterized in that further Means for equalizing the toner layer in layer thickness and charge is provided.
  • the invention provides, for example, at least one charge carrier generator in front of the development gap on the image cylinder and / or to be installed in front of the metering device. Surprisingly, it has been shown that higher printing speeds than with the systems described can be achieved in this way and the print quality is improved.
  • the invention makes it possible to subsequently uniformly charge toner particles with an undesired charge which pass through the gap between the metering device to the developing roller and the doctor roller, so that the toner particles all carry a defined charge when they reach the image carrier.
  • Toner particles on the development roller with highly scattering charges, including even oppositely charged toner particles, are homogeneously recharged by the charge carrier generator provided according to the invention. This also largely decouples the layer thickness and charge generation, since the metering device essentially generates the toner layer thickness and subsequently the charges of the toner particles are applied by the charge generator to the desired and defined extent. A desired higher print quality and also a higher printing speed can thus be achieved with the one-component development station described according to the invention.
  • the charge carrier generator is in particular an ion source and can specifically be a corotron or a more suitable and limited to maximum voltage scorotron that radiates onto the surface of the development roller for charging the toner particles, or a plasma generator is used with which the required ion currents are lighter and easier more advantageously and very specifically positive and negative charges can be generated.
  • a plasma generator which generates a plasma in the vicinity of the surface of the development roller 2, should preferably be used as the charge carrier generator 9, for example, without being limited to this. With such a plasma generator it is easier and more targeted to generate larger amounts of charge and more homogeneous charges, as are required at high printing speeds and high printing quality.
  • the plasma must not be so dense that the toner particles 5 are melted.
  • the basic mode of operation for the charge carrier generator is therefore explained on the less known and used plasma generator.
  • the plasma source (FIG. 2) consists of electrodes arranged in a very definite manner, which are fed via an RF generator and which generate a so-called “plasma cloud”.
  • This plasma source has a certain scope and is interspersed with positive and negative ions, electrons and neutral ones Gas particles in the air.
  • Toner particles which are enclosed by this plasma cloud, charge themselves with high uniformity over the plasma voltage surrounding their surface. For example, with spherical particles (spherical shape) the charge is calculated:
  • this particle leaves the plasma cloud, it wants to keep the charge and takes according to its capacity to the electrode, e.g. B. to the metallic surface of the developing roller (2, 12), a corresponding voltage.
  • the exemplary spherical particle can thus have the maximum charge
  • Emax is approx. 30 kV / cm in the air for larger air distances and can be calculated for small distances using the Paaschen law. With small dimensions, much larger breakthrough field strengths are to be expected, so that for
  • the charge carrier generator with the RF plasma is an almost ideal means of charging for the problem posed to equalize charges, which allows the targeted and homogeneous charging of toner layers and materials in a predeterminable manner and in particular the successful use of one-component development stations for future new digital printing machines in high Quality and productivity enables.
  • This ideal plasma ion source opens up completely new possibilities for the targeted electrostatic influencing of toner charge and materials in a printing machine, e.g. B. on the further path of the toner layer on the image carrier of the one-component development station for direct transfer, if possible, of the entire layer to the substrate (paper).
  • An important invention of the further development for the one-component development station of the metering device is characterized in that a fixed distance is set between the surface of the development roller and a rotatably mounted doctor roller, which is larger than the average diameter of the toner particles.
  • a gap between the squeegee roller and the development roller is provided according to the invention, for example by a rigid development roller and a rigid squeegee roller at fixed pivot points on a printing press be stored.
  • a rigid development roller and a rigid squeegee roller at fixed pivot points on a printing press be stored.
  • a possible explanation for the fact that the toner according to the invention only begins to melt at significantly higher speeds than in the prior art is the following:
  • a suitable choice of the materials and speeds of the toner supply device ensures that the toner particles which are in the zone transported in the gap, are predominantly charged with the same polarity.
  • the repulsion between charges of the same name then ensures that only a limited amount of toner particles get into the gap, so that the toner particles in the gap are subjected to relatively little mechanical stress.
  • the toner particles move essentially without friction due to the mutual repulsion, and excess toner is repelled by the electric field formed in the build-up zone and falls back into the toner reservoir.
  • the development roller and the doctor roller are rotated in the same direction of rotation, so that their surfaces move in opposite directions, the respective rotational speeds being set such that the surface speed of the doctor roller is substantially less than the surface speed of the developer roller.
  • the squeegee roller can either rotate continuously or in small steps, with more or less long downtimes between two rotary movements.
  • the doctor roller Since the doctor roller always presents a different surface to the accumulating toner particles, there is no excessive local heating in the build-up zone, which could lead to a melting of the toner particles. Since the toner particles are only in the build-up zone for a relatively short time and since the surface presented to them is constantly renewed, it is harmless if the doctor roller becomes relatively warm during operation.
  • the exact value of the speed of rotation of the doctor roller is not critical. Under Under certain circumstances, the doctor roller can also be made to rotate in the opposite direction of rotation to the developing roller, that is to say that its surfaces move in the gap in the same direction. However, there are indications that higher speeds of rotation of the doctor roller are rather unfavorable.
  • the width of the gap between the surface of the development roller and the surface of the doctor roller is at least twice the average diameter of the toner particles, the toner layer on the development roller passing through the gap consisting of approximately one or two layers of toner particles.
  • the average diameter of the toner particles can be approximately 5 to 15 ⁇ m, and the width of the gap between the surface of the development roller and the surface of the doctor roller can be approximately 15 to 50 ⁇ m.
  • the invention is also applicable to one-component systems with a much finer toner.
  • a correspondingly narrow gap between the development roller and the doctor roller places high demands on the flatness and concentricity of the rollers.
  • the developments of the invention described below make it possible to use a nip, the width of which is a multiple of the average diameter of the toner particles, and yet to obtain a toner layer comprising only one layer or a few layers on the development roller.
  • these further developments make it possible to obtain a particularly uniform toner layer.
  • the doctor roller like the development roller, is electrically conductive, a defined electrical potential difference can be generated between them. If a DC voltage is used with which the polarity of the charge of the doctor roller is opposed to that of the toner particles, the layer thickness of the toner particles on the developing roller is reduced.
  • the DC voltage can, for example, be in the order of 50 to 1000 volts. In this way, a gap can be used that is significantly wider than the average diameter of the toner particles, for example 100 ⁇ m with a diameter of the toner particles of 10 ⁇ m.
  • the electrical voltage between the doctor roller and the developing roller can also be an alternating voltage which has, for example, an amplitude between ⁇ 50 and ⁇ 1000 volts and a frequency between 200 and 50,000 Hertz.
  • a DC voltage can be used, on which such an AC voltage is superimposed.
  • Another measure to produce a uniform and thin toner layer even with the widest possible gap between the doctor roller and the developer roller is to provide several doctor rollers in succession, the width of the gap between the surface of the developer roller and the surfaces of the doctor rollers being either is the same for all squeegee rollers or becomes smaller from squeegee roller to squeegee roller. In both cases the toner layer becomes thinner from doctor roller to doctor roller.
  • both the development roller and the doctor roller have a rigid metal body with a hard, wear-resistant surface.
  • a high precision of the evenness and concentricity of the development roller and the doctor roller can best be achieved.
  • the metallic rollers ensure that the charge generated when the toner particles are charged can flow off again, so that the charge of the subsequent toner particles can continue undisturbed.
  • the transfer of the toner particles from the development roller to the image carrier can either take place via a gap between the image carrier and the development roller, which the toner particles jump over (this technique is called gap development), or by the development roller touching the image carrier (this technique is called contact development) ). Intermediate forms of these development techniques are also possible.
  • an image carrier in the form of a cylinder such as a photoconductor drum or a drum with a large number of mutually insulated microcells, which can be individually charged by the processor, has a rigid structure.
  • the doctor roller has a rigid metal body
  • the development roller has a cylindrical foam-like core with a hollow cylindrical sleeve made of a solid material.
  • the sleeve of the development roller can be made of metal, or it is made of a plastic which is provided on the outside with a hard, wear-resistant surface. If the plastic or the wear-resistant surface is not inherently conductive, an additional conductive layer can optionally be provided in between.
  • Such a flexible development roller is able to nestle against the image cylinder for contact development.
  • the layer structure of the development roller can ensure that it is both elastic and has a suitable internal damping, so that the surface of the development roller pressed in on the image cylinder again reaches its exact rest position before it runs past the doctor roller.
  • the relatively rigid shell ensures that this rest position is precisely defined. In this way, even with a flexible development roller, a precisely defined gap can be maintained between the development roller and the doctor roller, and lubrication is avoided even at high speeds.
  • the toner particles supplied to the developing roller are charged by frictional electricity, which is generated, for example, by a regenerating roller made of a foam-like material, a proven and simple method.
  • the charge of the toner particles can be controlled within certain limits by the materials and speeds used.
  • At least one charge generator on the way of the toner particles from the toner supply device to the metering device e.g. Doctor roller, adjoin the development roller.
  • a conventional elastic doctor blade In order to free the squeegee roller from toner which adheres to the squeegee roller after scraping off excess toner from the developing roller, a conventional elastic doctor blade can be used.
  • ⁇ represent the dielectric constant
  • p the specific conductivity of the material.
  • Fig. 1 Side view of the one-component development station
  • Fig. 2 RF charge carrier generator in principle effect and design
  • Fig. 4 sectional view of a development station for contact development.
  • Fig. 1 shows the basic structure of the one-component development station or the one-component inking unit for an electrographic or electrophotographic.
  • the main components are:
  • Development roller (2) with a conductive outer jacket (12) for transporting the toner particles into the development gap and returning the excess toner to the toner reservoir (4)
  • FIG. 2 shows the principle of operation using the RF charge carrier generator (100) for charging toner particles (5).
  • a plasma source (200) acting in a normal atmosphere (300) is designed so that the voltage potential (210) in the plasma source (200) is almost constant and can be controlled accordingly in the range from 0 ... approx. 100V by the control input (110) can.
  • the intensity of the plasma source is dimensioned such that the> 5 ⁇ A / cm current flow (220) in the plasma is completely sufficient for the desired speeds in the charging process for printing speeds greater than 0.5 m / s.
  • the RF generator works in the frequency range above 40 kHz (up to the megahertz range) and has a power supply input (120) with ground potential (130) in addition to the control input (110) and zone control (140).
  • the range of the plasma source is large, so that distances from the development roller of a few millimeters are still sufficient.
  • the charge carrier generator has its plasma source in effect across the entire width of the development roller, ie printing width of the substrates (paper) up to, for example, DIN A3 across, but is not limited to this.
  • the width of the plasma source can be divided into certain controllable zones so that, for smaller format widths, the development roller (2, 12) is not unnecessarily loaded with plasma, for example, and to make fine adjustments to the desired charge profile over the print width, be it for the sake of the image to be printed or to compensate for other mechanical tolerances.
  • the zoned width of the charge source also offers advantages in the production of charge carrier generators, particularly in the case of wider formats.
  • the zonal charge sources are controlled via the zone control input (140), which works in principle like the control input (110). It is easily possible to control the zone charge sources individually, or to control and regulate them via a data line from a higher-level computer. Since this is obviously familiar to any person skilled in the art, a special drawing and further illustration are dispensed with.
  • 3 shows a development station or an inking unit for a printing press, for developing an electrostatic charge pattern on a rotatable, rigid image cylinder 1 of the printing press.
  • a rotatable rigid development roller 2 is mounted parallel to the axis of the image cylinder 1.
  • the development roller 2 is made of metal, typically steel, with a wear-resistant outer coating.
  • a rotatable regeneration roller 3 which consists of a foam-like material, is mounted axially parallel to the development roller 2.
  • the regeneration roller 3 is firstly connected to a toner reservoir 4, in which it is tightly surrounded by toner particles 5, and secondly it presses against the development roller 2, the regeneration roller 3 being compressed at the point of contact.
  • a rotatable rigid doctor blade roller 6 made of metal is mounted axially parallel at a very small distance from the development roller 2.
  • the doctor roller 6 also has a wear-resistant surface.
  • the gap between the surfaces of the development roller 2 and the doctor roller 6 is slightly larger than the diameter of the toner particles 5 (shown extremely enlarged in the figure).
  • a sealing lip 8 is also attached between the toner reservoir 4 and the developing roller 6 in order to prevent toner particles 5 from escaping from the toner reservoir 4 at this point.
  • the image cylinder 1, the development roller 2, the regeneration roller 3 and the doctor roller 6 are rotated in the directions shown by arrows in the figure, the image cylinder 1 and the developer roller 2 rotating at the same circumferential speed and the doctor roller 6 at a much lower rate Peripheral speed as the developing roller 2 rotates.
  • the rotating regeneration roller 3 transports the toner particles 5 to the development roller 2 and charges them electrostatically due to the resulting friction. Due to the electrical charge, the toner particles 5 adhere to the electrically conductive development roller 2 via mirror charges.
  • the development roller 2 transports the toner particles 5 in several layers up to the doctor roller 6. There, only a limited number of toner particles 5 can pass the narrow gap between the developer roller 2 and the doctor roller 5.
  • the gap is shown only a little wider than the diameter of the toner particles, and exactly one layer of toner particles 5 passes the gap between the developing roller 2 and the doctor roller 5. Due to the electric field, the toner particles transported into the build-up zone in front of the gap 5 generate, excess toner particles 5 are rejected and fall back into the toner reservoir 4. Therefore, the build-up zone in which toner particles 5 accumulate in front of the gap does not grow arbitrarily, but assumes a size-stable state.
  • the toner particles 5, which have passed the gap between the development roller 2 and the doctor blade roller 5, are then drawn into the actual development area, where the toner particles 5 are attracted by the charged image areas of the image cylinder 1.
  • the Development can take place via contact with the image cylinder 1 or via a gap between the image cylinder 1 and the development roller 2. A gap development is shown in FIG.
  • the thickness of the toner layer passed through the gap can be adjusted.
  • the lubrication safety does not deteriorate as long as no significant pressure is exerted that the toner particles 5 can no longer avoid, i.e. as long as the gap between the developing roller 2 and the doctor roller 6 is not smaller than the particle diameter.
  • the printing speed which could be achieved without lubrication, deteriorated to approximately 15 cm / s.
  • the charge carrier generator 9 can also be arranged in front of the doctor roller 6, i.e. on the way of the toner particles 5 from the regeneration roller 3 to the doctor roller 6.
  • the charge carrier generator 9 can be a corotron, for example.
  • a scorotron in which there is a maximum potential to which the toner particles 5 are charged is more suitable.
  • Fig. 4 shows a sectional view of a development station for contact development.
  • components that correspond to the exemplary embodiment in FIG. 1 are identified by the same reference numerals, and only the different components are described below.
  • an image cylinder 11 is arranged directly on a development roller 12, as is necessary for contact development.
  • an inherently elastic development roller 12 is used. The image cylinder 11 and the development roller 12 roll against each other under low pressure, the development roller 12 being pressed in a little at the contact point (not visible in the figure).
  • the development roller 12 has a cylindrical core 13 made of an elastic foam material with a hollow cylindrical sleeve 14 made of metal, which can be additionally hardened on its surface.
  • the thickness and strength of the hollow cylindrical sleeve 14 and the type of foam material are chosen so that the development roller 12 yields at the point of contact with the image cylinder 11, but that the deformation caused resets so quickly that the development roller 12 at the latest on the doctor roller 6 has reached its target radius again. This is possible because elastic foam materials have a relatively high internal damping.
  • the hollow cylindrical sleeve of the development roller 12 can also consist of a suitable plastic, which is provided on the outside with a hard, wear-resistant coating, for example a metallization.
  • a suitable plastic which is provided on the outside with a hard, wear-resistant coating, for example a metallization.
  • a hard, wear-resistant coating for example a metallization.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Entwicklung eines elektrostatischen latenten Bildes, das sich auf einem beweglichen Bildträger (1) befindet, mit einem nichtleitenden Einkomponenten-Toner. Die Vorrichtung enthält eine Tonerzufuhreinrichtung (3), um Tonerteilchen (5) aus einem Tonerreservoir (4) zu fördern und elektrich zu laden, eine drehbar gelagerte Entwicklungswalze (2) zur Aufnahme der geladenen Tonerteilchen von der Tonerzufuhreinrichtung und zum Transport der aufgenommenen Tonerteilchen in einen Spalt zwischen der Entwicklungswalze und dem Bildträger, und einer Schichtdicke erzeugenden Dosiereinrichtung, die auf dem Weg der Tonerteilchen von der Tonerzufuhreinrichtung zum Bildträger angeordnet ist, zur Erzeugung einer gleichmäßigen Tonerschicht mit einer definierten Dicke und Ladung auf der Entwicklungswalze. Gemäß der Erfindung sind weitere Mittel zur Vergleichmäßigung der Tonerschicht in Schichtdicke und Ladung vorgesehen.

Description

Einkomponenten-Entwicklungsstation
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Entwicklung eines elektrostatischen latenten Bildes, das sich auf einem beweglichen Bildträger befindet, mit einem nichtleitenden Einkomponenten-Toner.
Elektrographischer Druck in hoher Qualität und mit hoher Geschwindigkeit ist nach dem derzeitigen Stand der Technik nur mit Zweikomponenten-Toner möglich. Ein Zweikomponenten-Toner enthält Tonerteilchen und weichmagnetische Trägerteilchen, die miteinander vermengt werden, wobei die Tonerteilchen elektrostatisch an den Trägerteilchen haften. Die Trägerteilchen mit den daran haftenden Tonerteilchen werden mittels Magnetbürsten in eine Entwicklungszone transportiert, wo sie entsprechend einem elektrostatischen Ladungsmuster auf einem Bildträger, beispielsweise einem Fotoleiter, auf den Bildträger übertragen werden.
Andererseits haben Einkomponenten-Toner aus nichtleitenden Tonerteilchen erhebliche Vorteile gegenüber Zweikomponenten-Tonern. Man benötigt keine Magnetbürsten und dergleichen, so daß eine einfache und kompakte Bauweise der Entwicklungsstation möglich ist. Außerdem entfällt bei Verwendung von Einkomponenten-Toner der Verbrauch von Trägerteilchen, die mit der Zeit verschleißen und ausgetauscht werden müssen. Aus diesem Grunde versucht man seit langem, Einkomponentensysteme zu entwickeln, mit denen bei guter Druckqualität hohe Druckgeschwindigkeiten möglich sind.
Eine der Hauptschwierigkeiten dabei ist, auf einer Entwicklungswalze, auch Farbauftragswalze genannt, eine gleichmäßige Schicht aus möglichst gleichmäßig geladenen Tonerteilchen zu erzeugen. Einige kommerziell genutzte Systeme verwenden eine Regenerierwalze aus einem schaumstoffartigen Material, welche Tonerteilchen aus einem Tonerreservoir zur Entwicklungswalze transportiert. Durch die dabei entstehende Reibung werden die Tonerteilchen elektrisch aufgeladen, wodurch sie in einer mehr oder weniger dicken Schicht an der elektrisch leitfähigen Entwicklungswalze haften. Um diese Schicht zu vergleichmäßigen, hat man feststehende Rakel verwendet, welche überschüssigen Toner von der Entwicklungswalze abstreifen. Es gibt Systeme/Vorrichtungen mit einer harten Entwicklungswalze, beispielsweise aus Aluminium oder Stahl, und einer Gummilippe als Rakel, aber auch Systeme mit einer harten Rakel aus Metall und einer Entwicklungswalze aus einem Gummimaterial. Nachfolgend werden diese Systeme/V orrichtungen unter dem Begriff „Dosiereinrichtungen" zusammengefaßt.
In beiden vorstehend erwähnten Systemen gibt es eine definierte Andruckkraft zwischen Rakel und Entwicklungswalze, die Scherkräfte auf den Toner zur Folge hat. Für den Fixiervorgang werden verhältnismäßig niedrigschmelzende Toner gewünscht, die daher aus verhältnismäßig elastischen Tonerteilchen bestehen. Solche Tonerteilchen werden durch die Kräfte am Spalt zwischen Rakel und Entwicklungswalze etwas verformt, und es entsteht Wärme. Bei höheren Geschwindigkeiten der Entwicklungswalze entsteht so viel Wärme, daß der Toner lokal anschmelzen kann. Eine einmal gebildete Fehlstelle setzt sich längs des Umfangs der Entwicklungswalze fort und neigt dabei zum Wachsen. Dieser Prozeß, der Filmen oder Schmieren genannt wird, begrenzt die Druckgeschwindigkeiten, die mit so einem System erreichbar sind, auf Geschwindigkeiten unterhalb von 15 cm/s. Außerdem gibt es deutliche Qualitätsmängel beispielsweise im Vergleich zu Offsetdruck.
In der US-PS 4,876,575 wird vorgeschlagen, zum Dosieren und gleichförmigen Laden der Tonerschicht auf der Entwicklungswalze eine längs ihrer Achse drehbare Metallstange oder metallisierte Kunststoffstange zu verwenden, die elastisch gegen die starre Entwicklungswalze gedrückt wird. Die Metallstange bildet eine Rakelwalze, die genau eine Lage Tonerteilchen auf der Entwicklungswalze zurücklassen soll. Ein ähnliches System ist in der US-PS 5,128,723 beschrieben. Wegen der elastischen Aufhängung der Rakelwalze, die ständig gegen die Entwicklungswalze drückt, werden jedoch auch bei diesen Systemen verhältnismäßig große Kräfte auf die Tonerteilchen ausgeübt, wodurch die Druckgeschwindigkeit, bei der noch kein Schmieren auftritt, auf relativ geringe Werte begrenzt wird.
Eine völlig gleichmäßige Aufladung der Tonerteilchen durch Reibungselektrizität, wie sie in den bisher bevorzugten Ausführungsformen verwendet wird, ist jedoch nur unvollkommen zu erreichen. Andererseits ist es für eine gute Druckqualität wünschenswert, auf der Entwicklungswalze Tonerteilchen mit möglichst genau definierter Ladung zu führen. Die Bildung von gewünschter Schichtdicke und gleichzeitiger Erzeugung möglichst gleichförmiger Toneraufladung begrenzt die Druckqualität und Druckgeschwindigkeit bei diesen „Dosiereinrichtungen".
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einkomponenten-Entwicklungstechnik zu schaffen, die für elektrographischen Druck in hoher Qualität und mit hoher Geschwindigkeit geeignet ist.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird ausgegangen von einer Vorrichtung zur Entwicklung eines elektrostatischen latenten Bildes, das sich auf einem beweglichen Bildträger befindet, mit einem nichtleitenden Einkomponenten-Toner, wobei die Vorrichtung folgendes enthält: eine Tonerzufuhreinrichtung, um Tonerteilchen aus einem Tonerreservoir zu fördern und elektrisch zu laden, eine drehbar gelagerte Entwicklungswalze zur Aufnahme der geladenen Tonerteilchen von der Tonerzufuhreinrichtung und zum Transport der aufgenommenen Tonerteilchen, eine Schichtdicke erzeugende Dosiereinrichtung (Rakel), die auf dem Weg der Tonerteilchen von der Tonerzufuhreinrichtung zum Bildträger angeordnet ist, mindestens ein Ladungsträgergenerator, der auf dem Weg der Tonerteilchen auf der Entwicklungswalze zwischen der Tonerzufuhreinrichtung und dem Entwicklungsspalt zum Bildzylinder angebracht ist, zur Erzeugung einer homogen geladenen Tonerschicht mit definierten Ladungen auf der Entwicklungswalze und/oder einer drehbaren Rakelwalze der Dosiereinrichtung, die durch einen definierten Spalt zur Entwicklungswalze getrennt ist, der größer als der mittlere Durchmesser der Tonerteilchen ist, um eine gleichmäßige Tonerschichtdicke auf der Entwicklungswalze zu erzeugen. Gemäß der Erfindung wird dies erreicht, durch weitere Mittel zur Vergleichmäßigung der Tonerschicht in Schichtdicke und Ladung.
Ein entsprechendes Verfahren zur Entwicklung eines elektrostatischen latenten Bildes, das auf einem beweglichen Bildträger erzeugt worden ist, mit einem nichtleitenden Einkomponenten- Toner, wobei das Verfahren folgendes umfaßt: Tonerteilchen elektrisch zu laden und auf die Oberfläche einer rotierenden Entwicklungswalze zu befördern, an der sie elektrostatisch haften, die Oberfläche der Entwicklungswalze mit den daran haftenden Tonerteilchen an einer Schichtdicke erzeugenden Dosiereinrichtung (Rakel) passieren zu lassen und die Tonerteilchen in einen Spalt zwischen der Entwicklungswalze und dem Bildträger zu befördern, indem sie auf den Bildträger übertragen werden, dadurch gekennzeichnet, daß weitere Mittel zur Vergleichmäßigung der Tonerschicht in Schichtdicke und Ladung vorgesehen ist.
Während im Stand der Technik stets davon ausgegangen wird, daß die Tonerschicht auf dem Weg von der Tonerzufuhreinrichtung zum Entwicklungsspalt am Bildzylinder die gleichmäßige Tonerladung mehr oder weniger durch den Transferprozess beherrschbar ist, wird gemäß der Erfindung vorgesehen, beispielsweise mindestens einen Ladungsträgergenerator vor den Entwicklungsspalt am Bildzylinder und/oder vor der Dosiereinrichtung anzubringen. Überraschenderweise hat sich gezeigt, daß auf diese Weise höhere Druckgeschwindigkeiten als mit beschriebenen Systeme erreichbar sind und die Druckqualität verbessert wird.
Durch die Erfindung wird es möglich, Tonerteilchen mit einer nicht gewünschten Ladung, welche den Spalt der Dosierungseinrichtung zur Entwicklungswalze und der Rakelwalze passieren, anschließend auf das gewünschte Potential gleichförmig aufzuladen, so daß die Tonerteilchen alle eine definierte Ladung tragen, wenn sie den Bildträger erreichen.
Tonerteilchen auf der Entwicklungswalze mit stark streuenden Ladungen, darunter auch sogar entgegengesetzt geladene Tonerpartikel, werden durch den erfindungsgemäß vorgesehenen Ladungsträgergenerator homogen neu aufgeladen. Damit wird auch weitestgehend eine Entkopplung von Schichtdicke und Ladungserzeugung herbeigeführt, da die Dosiereinrichtung im wesentlichen die Tonerschichtdicke erzeugt und nachfolgend die Ladungen der Tonerteilchen im gewünschten und definierten Maß durch den Ladungsgenerator aufgebracht werden. Somit ist mit der erfindungsgemäß beschriebenen Einkomponenten- Entwicklungsstation eine gewünschte höhere Druckqualität und auch eine höhere Druckgeschwindigkeit erreichbar.
Nachstehend werden anhand von Beispielen die Erfindung und die Komponenten näher beschrieben.
Der Ladungsträgergenerator ist insbesondere eine lonenquelle und kann speziell ein Corotron oder ein besser geeignetes und auf maximale Spannung begrenztes Scorotron sein, das auf die Oberfläche der Entwicklungswalze zur Aufladung der Tonerteilchen strahlt, oder es wird ein Plasmagenerator verwendet, mit dem sich die benötigten lonenströme leichter und vorteilhafter sowie sehr gezielt positive wie negative Ladungen erzeugen lassen. Bevorzugt sollte als Ladungsträgergenerator 9 beispielsweise ein Plasmagenerator verwendet werden - ohne sich darauf zu beschränken -, der in der Nähe der Oberfläche der Entwicklungswalze 2 ein Plasma erzeugt. Mit einem solchen Plasmagenerator lassen sich leichter und gezielter größere Ladungsmengen und homogenere Ladungen erzeugen, wie sie bei großen Druckgeschwindigkeiten und hoher Druckqualität erforderlich sind.
Allerdings darf das Plasma nicht so dicht sein, daß die Tonerteilchen 5 angeschmolzen werden. Daher wird an dem weniger bekannten und eingesetzten Plasmagenerator die grundsätzliche Wirkungsweise für den Ladungsträgergenerator erläutert.
Es wird bevorzugt von einem RF-Plasmagenerator (RF = radio frequency) ausgegangen, der besondere Vorzüge hat (auf die hier nicht eingegangen werden soll) und in atmosphärischer Umgebung einer idealen Plasmaquelle sehr nahe kommt.
Die Plasmaquelle (Figur 2) besteht aus ganz bestimmt angeordneten Elektroden, die über einen RF-Generator gespeist werden und die eine sogenannte „Plasma- Wolke" erzeugen. Diese Plasmaquelle hat einen bestimmten Umfang und ist durchsetzt mit positiven und negativen Ionen, Elektronen und neutralen Gasteilchen der Luft.
Dieses Plasma hat man sich vereinfacht als mehr oder wenige leitfähigen Raum vorzustellen, der innerhalb der „Wolke" ein von der Steuerspannung bestimmtes, nahezu konstantes Spannungspotential aufweist.
Tonerteilchen, die von dieser Plasmawolke umschlossen werden, laden sich in hoher Gleichmäßigkeit über ihre Oberfläche umgebende Plasmaspannung auf. Z. B. bei sphärischen Partikeln (Kugelform) berechnet sich die Ladung:
Q = C*U = 4*π*ε*ε0*r*UP,asma.
Wenn dieses Partikel die Plasmawolke verläßt, so will es die Ladung beibehalten und nimmt entsprechend seiner Kapazität zur Elektrode, z. B. zu der metallischen Oberfläche der Entwicklungswalze (2, 12), eine entsprechende Spannung an.
Sollte die Spannung über die Durchbruchspannung der Luft hinausreichen, so reduziert sich die Ladung bis die Durchbruchspannung erreicht wird. Das beispielhafte sphärische Teilchen kann somit die maximale Ladung
Qmax = 4π*r2*εo*Emax annehmen.
Emax beträgt in der Luft bei größeren Luftstrecken ca. 30 kV/cm und ist bei kleinen Distanzen durch das Paaschen-Gesetz berechenbar. Bei kleinen Abmessungen sind mit viel größeren Durchbruchfeldstärken zu rechnen, so daß für
Qmaχ/M » 16μ Coulomb/g- Werte erreichbar sind, (M = Masse des Teilchens = δ*4π*r3/3), (r = 5μm, δ = 1 g/cm), die gut mit den experimentellen Werten übereinstimmen.
Wesentlich bei solchen Plasmaquellen ist, daß die Aufladung sehr homogen und schnell über die umschlossene Oberfläche der Teilchen stattfindet und nicht wie bei triboelektrischen Ladungen (Reibungselektrizität, die üblicherweise verwendet wird) die zufällig berührende Oberfläche und Materialzusammensetzungen eine nicht reproduzierbare Aufladung mit hohen Streuwerten ergeben.
Die oben beschriebenen Sachverhalte sind entsprechend auch auf mehrlagige Tonerschichten - entgegen namhafter Expertenmeinungen - übertragbar, so daß mit solchen Ladungsgeneratoren reproduzierbare Ladungszustände und damit hohe Druckqualität und höchste Druckgeschwindigkeiten zu erzielen sind.
Überraschenderweise hat sich auch die Vermutung bestätigt, daß von einer oben beschriebenen RF-Plasmaquelle sehr gezielt Toner und sonstige Materialien (leitfähige und nichtleitfähige) positiv und negativ auf- und entladen werden können.
Der Ladungsträgergenerator mit dem RF-Plasma ist ein nahezu ideales Ladungsmittel für die gestellte Problemstellung zur Vergleichmäßigung von Ladungen, der die gezielte und homogene Aufladung von Tonerschichten und Materialien in vorbestimmbarer Weise gestattet und insbesondere den erfolgreichen Einsatz von Einkomponenten-Entwicklungsstationen für künftige neue Digitaldruckmaschinen in hoher Qualität und Produktivität ermöglicht.
Mit dieser idealen Plasma-Ionenquelle ergeben sich ganz neue Möglichkeiten der gezielten elektrostatischen Beeinflussung von Tonerladung und Materialien in einer Druckmaschine, z. B. auf dem weiteren Weg der Tonerschicht auf dem Bildträger der Einkomponenten- Entwicklungsstation zum direkten Transfer möglichst der ganzen Schicht auf das Substrat (Papier).
Mit den vorteilhaften Plasma-Ladungsgeneratoren ist es möglich, die bestehenden Herstellverfahren zu vereinfachen und ganz neue Technologien und neue Produktionsverfahren von Tonerpartikeln vorteilhaft anzugehen bzw. weiter auszubauen. Da bei den Tonerteilchen so komplizierte Zusätze und Herstellungsverfahren für die bisher geforderten triboelektrischen Aufladungen entfallen können, werden Produktion und Prozeßbeherrschbarkeit vereinfacht. Auch lassen sich jetzt ganz neue Herstellverfahren angehen, da die Aufladung der Toner unabhängig von der Geometrie der Teilchen ist. So sind über Polymerisationsverfahren beherrschbare und feinverteilte Tonerpartikel besser geeignet, gleichmäßige Tonerschichten und Tonerladung mit den erfinderisch kennzeichnenden Mitteln zu erzielen und bieten somit die zusätzliche Unterstützung für die neue Digitaldruckverfahren bezüglich Qualität und Geschwindigkeit.
Neben ganz neuen Verfahrenstechniken, z. B. beim Digitaldruck und Tonererstellung durch Plasmaladungsgeneratoren, werden bei Einkomponenten-Entwicklungsstationen, neben der Entkopplung der Vergleichmäßigung der Ladung von der Schichtdicken-Erzeugung, auch die Schichtdicken-Erzeugung selbst zur Erlangung gleichmäßiger Tonerschichten unterstützt und neue verbesserte Konstruktionen bei Dosiereinrichtungen ermöglicht, auf die nachstehend eingegangen wird.
Wie gesagt, durch die Entkopplung von Ladungs- und Schichtdickenerzeugung, sind vorteilhafte weitere Ausgestaltungen möglich. Eine wichtige Erfindung der weiterführenden Ausgestaltung für die Einkomponenten-Entwicklungsstation der Dosiereinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Oberfläche der Entwicklungswalze und einer drehbar gelagerten Rakelwalze ein fester Abstand eingestellt wird, der größer als der mittlere Durchmesser der Tonerteilchen ist.
Während im Stand der Technik stets davon ausgegangen wird, daß die Rakel oder Rakelwalze elastisch gegen die Entwicklungswalze drückt, wird gemäß der Erfindung ein Spalt zwischen der Rakelwalze und der Entwicklungswalze vorgesehen, beispielsweise indem eine starre Entwicklungswalze und eine starre Rakelwalze in feststehenden Drehpunkten an einer Druckmaschine gelagert werden. Überraschenderweise hat sich gezeigt, daß auf diese Weise wesentlich höhere Druckgeschwindigkeiten als mit irgendeinem anderen der oben beschriebenen Systeme erreichbar sind, ohne daß Schmieren auftritt und ohne daß die Druckqualität verschlechtert wird. Im Versuch sind mit einem niedrigschmelzenden Toner und einer weiterführenden Ausgestaltung der Dosiereinrichtung (Rakel) problemlos Druckgeschwindigkeiten von über 50 cm/s erreicht worden, ohne daß Schmieren auftritt.
Eine mögliche Erklärung dafür, daß der Toner gemäß der Erfindung erst bei wesentlich höheren Geschwindigkeiten als im Stand der Technik anzuschmelzen beginnt, ist die folgende: Durch geeignete Wahl der Materialien und Geschwindigkeiten der Tonerzufuhreinrichtung wird dafür gesorgt, daß die Tonerteilchen, die in die Zone vor dem Spalt transportiert werden, überwiegend mit gleicher Polarität geladen sind. Die Abstoßung zwischen gleichnamigen Ladungen sorgt dann dafür, daß nur eine begrenzte Menge Tonerteilchen in den Spalt gelangt, so daß die Tonerteilchen im Spalt relativ wenig mechanisch belastet werden. In der Aufbauzone vor dem Spalt bewegen sich die Tonerteilchen wegen der gegenseitigem Abstoßung im wesentlichen reibungsfrei, und überschüssiger Toner wird durch das in der Aufbauzone gebildete elektrische Feld abgestoßen und fällt in das Tonerreservoir zurück.
In der bevorzugten Ausfuhrungsform werden die Entwicklungswalze und die Rakelwalze im gleichen Drehsinn drehen gelassen, so daß sich deren Oberflächen gegenläufig bewegen, wobei die jeweiligen Drehgeschwindigkeiten so eingestellt werden, daß die Oberflächengeschwindigkeit der Rakelwalze wesentlich kleiner als die Oberflächengeschwindigkeit der Entwicklungswalze ist. Die Rakelwalze kann sich entweder kontinuierlich oder in kleinen Schritten drehen, mit mehr oder weniger langen Stillstandszeiten zwischen zwei Drehbewegungen.
Da die Rakelwalze den auflaufenden Tonerteilchen immer wieder eine andere Oberfläche darbietet, gibt es keine übermäßige lokale Erwärmung in der Aufbauzone, die zu einem Anschmelzen der Tonerteilchen fuhren könnte. Da sich die Tonerteilchen nur verhältnismäßig kurze Zeit in der Aufbauzone aufhalten und da die ihnen dargebotene Oberfläche ständig erneuert wird, ist es außerdem unschädlich, wenn die Rakelwalze im Betrieb verhältnismäßig warm wird. Der genaue Wert der Drehgeschwindigkeit der Rakelwalze ist unkritisch. Unter Umständen kann die Rakelwalze auch im entgegengesetzten Drehsinn zur Entwicklungswalze drehen gelassen werden, d. h., daß sich deren Oberflächen im Spalt in der gleichen Richtung bewegen. Es gibt allerdings Hinweise, daß höhere Drehgeschwindigkeiten der Rakelwalze eher ungünstig sind. In einer bevorzugten Ausfuhrungsform beträgt die Breite des Spaltes zwischen der Oberfläche der Entwicklungswalze und der Oberfläche der Rakelwalze wenigstens das zweifache des mittleren Durchmessers der Tonerteilchen, wobei die den Spalt durchlaufende Tonerschicht auf der Entwicklungswalze aus ungefähr ein bis zwei Lagen Tonerteilchen besteht.
Speziell kann der mittlere Durchmesser der Tonerteilchen ungefähr 5 bis 15 μm betragen, wobei die Breite des Spaltes zwischen der Oberfläche der Entwicklungswalze und der Oberfläche der Rakel walze ungefähr 15 bis 50 μm betragen kann. Die Erfindung ist aber auch bei Einkomponenten- Systemen mit noch viel feinerem Toner anwendbar.
Ein entsprechend enger Spalt zwischen der Entwicklungswalze und der Rakelwalze stellt hohe Anforderungen an die Ebenheit und Rundlaufgenauigkeit der Walzen. Die nachfolgend beschriebenen Weiterbildungen der Erfindung ermöglichen es, einen Spalt zu verwenden, dessen Breite ein Vielfaches des mittleren Durchmessers der Tonerteilchen beträgt, und dennoch eine nur eine Lage oder wenige Lagen umfassende Tonerschicht auf der Entwicklungswalze zu erhalten. Außerdem ermöglichen es diese Weiterbildungen, eine besonders gleichmäßige Tonerschicht zu bekommen.
Wenn die Rakelwalze, ebenso wie die Entwicklungswalze, elektrisch leitend ist, kann eine definierte elektrische Potentialdifferenz dazwischen erzeugt werden. Wenn eine Gleichspannung verwendet wird, mit der die Polarität der Ladung der Rakelwalze derjenigen der Tonerteilchen entgegengesetzt wird, wird die Schichtdicke der Tonerteilchen auf der Entwicklungswalze verringert. Die Gleichspannung kann beispielsweise in der Größenordnung 50 bis 1000 Volt liegen. Auf diese Weise kann ein Spalt verwendet werden, der wesentlich breiter als der mittlere Durchmesser der Tonerteilchen ist, beispielsweise 100 μm bei einem Durchmesser der Tonerteilchen von 10 μm.
Die elektrische Spannung zwischen der Rakelwalze und der Entwicklungswalze kann auch eine Wechselspannung sein, die beispielsweise eine Amplitude zwischen ±50 und ±1000 Volt und eine Frequenz zwischen 200 und 50.000 Hertz hat. Außerdem kann eine Gleichspannung verwendet werden, der eine solche Wechselspannung überlagert ist.
Eine weitere Maßnahme, um auch mit einem möglichst breiten Spalt zwischen Rakelwalze und Entwicklungswalze eine sowohl gleichmäßige als auch dünne Tonerschicht zu erzeugen, besteht darin, mehrere Rakelwalzen hintereinander vorzusehen, wobei die Breite der Spalte zwischen der Oberfläche der Entwicklungswalze und den Oberflächen der Rakelwalzen entweder bei allen Rakelwalzen gleich ist oder von Rakelwalze zu Rakelwalze kleiner wird. In beiden Fällen wird die Tonerschicht von Rakelwalze zu Rakelwalze dünner.
Mit den vorstehend beschriebenen Maßnahmen oder einer geeigneten Kombination dieser Maßnahmen ist es möglich, auch mit einer Spaltbreite von beispielsweise 200 oder 500 μm, die technisch relativ einfach realisiert werden kann, eine dünne und gleichmäßige Tonerschicht auf der Entwicklungswalze zu erzeugen.
In einer bevorzugten Ausführungsform weisen sowohl die Entwicklungswalze, als auch die Rakelwalze, einen starren Metallkörper mit einer harten, verschleißfesten Oberfläche auf. Auf diese Weise läßt sich eine hohe Präzision der Ebenheit und Rundlaufgenauigkeit der Entwicklungswalze und der Rakelwalze am ehesten erreichen. Außerdem gewährleisten die metallischen Walzen, daß die bei der Aufladung der Tonerteilchen entstehende Ladung wieder abfließen kann, damit die Aufladung der nachfolgenden Tonerteilchen ungestört weitergehen kann.
Die Übertragung der Tonerteilchen von der Entwicklungswalze auf den Bildträger kann entweder über einen Spalt zwischen dem Bildträger und der Entwicklungswalze erfolgen, den die Tonerteilchen überspringen (diese Technik wird Spaltentwicklung genannt), oder dadurch, daß die Entwicklungswalze den Bildträger berührt (diese Technik wird Kontaktentwicklung genannt). Außerdem sind Zwischenformen dieser Entwicklungstechniken möglich.
Ein Bildträger in Form eines Zylinders, etwa eine Fotoleitertrommel oder eine Trommel mit einer Vielzahl von gegeneinander isolierten Mikrozellen, die prozessorgesteuert individuell aufladbar sind, ist aus technischen Gründen meist starr aufgebaut. Um eine Kontaktentwicklung durchführen zu können, müßten die hohen Anforderungen hinsichtlich der Ebenheit und Rundlaufgenauigkeit einer starren Entwicklungswalze und einer starren Rakelwalze auch durch den Bildzylinder erfüllt werden. Um dies zu vermeiden, weist in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung die Rakelwalze einen starren Metallkörper auf, und die Entwicklungswalze weist einen zylindrischen schaumstoffartigen Kern mit einer hohlzylindrischen Hülle aus einem massiven Material auf. Die Hülle der Entwicklungswalze kann aus Metall bestehen, oder sie besteht aus einem Kunststoff, der außen mit einer harten, verschleißfesten Oberfläche versehen ist. Falls der Kunststoff oder die verschleißfeste Oberfläche nicht von sich aus leitend sind, kann gegebenenfalls eine zusätzliche leitende Schicht dazwischen vorgesehen werden.
Eine solche flexible Entwicklungswalze ist in der Lage, sich für eine Kontaktentwicklung an den Bildzylinder anzuschmiegen. Durch den Schichtaufbau der Entwicklungswalze kann dafür gesorgt werden, daß er sowohl elastisch ist als auch eine passende Eigendämpfung hat, so daß die am Bildzylinder eingedrückte Oberfläche der Entwicklungswalze wieder ihre exakte Ruhelage erreicht, ehe sie an der Rakelwalze vorbeiläuft. Die verhältnismäßig steife Hülle gewährleistet, daß diese Ruhelage exakt definiert ist. Auf diese Weise kann auch mit einer flexiblen Entwicklungswalze ein genau definierter Spalt zwischen der Entwicklungswalze und der Rakelwalze eingehalten werden, und ein Schmieren wird auch bei hohen Geschwindigkeiten vermieden.
Anstelle eines zylindrischen Bildträgers kann ein um mehrere rotierende Walzen umlaufendes endloses Band verwendet werden. Es kann dann auch im Falle von Kontaktentwicklung eine starre Entwicklungswalze verwendet werden, an die sich das Bildträgerband elastisch anschmiegt. Wie erwähnt, werden die der Entwicklungswalze zugeführten Tonerteilchen in der bevorzugten Ausführungsform durch Reibungselektrizität aufgeladen, die beispielsweise durch eine Regenerierwalze aus einem schaumstoffartigen Material erzeugt wird, einer bewährten und einfachen Methode. Die Ladung der Tonerteilchen kann in gewissen Grenzen durch die verwendeten Materialien und Geschwindigkeiten gesteuert werden.
Alternativ wird in weiterführender Ausgestaltung mindestens ein Ladungsgenerator auf dem Weg der Tonerteilchen von der Tonerzufuhreinrichtung zur Dosiereinrichtung, z.B. Rakelwalze, an die Entwicklungswalze angrenzen.
Damit sind ebenfalls gezielte Ladungsverhältnisse und definierte Zustände im Spalt erreichbar, die zu definierten Schichtdicken mit verbesserten Ladungsverhältnissen führen. Insbesondere bei der mit erfinderischen Mitteln ausgeführten Dosiereinrichtung mit drehbarer Rakelwalze und kennzeichnender Spaltgeometrie, die reproduzierbare und gezielt beeinflußbare Tonerschichtdicken bei hoher Geschwindigkeit ermöglicht.
Um die Rakelwalze von Toner zu befreien, der nach dem Abrakeln von überschüssigem Toner von der Entwicklungswalze an der Rakelwalze haftet, kann eine konventionelle elastische Abstreifrakel verwendet werden.
Der Begriff "nichtleitend" wird durch den zeitlichen Ablauf des Entwicklungsprozesses und/oder nachfolgender Prozesses definiert. Innerhalb von diesen charakteristischen Zeiten darf eine elektrische Ladung auf den Tonerpartikeln nur in geringem Maße abfließen. Ein Abfließen von Ladung läßt sich über die Zeitkonstante des Materials abschätzen: τ = ε p wobei ε die Dielektrizitätskonstante und p die spezifische Leitfähigkeit des Materials darstellen. Ein Beispiel: Bei einem Walzendurchmesser von 4 cm für die Entwicklungswalze und einer Oberflächengeschwindigkeit von 50 cm/s dauert etwa 0,12 s für eine halbe Umdrehung. Wenn man davon ausgeht, daß etwa eine halbe Umdrehung zwischen Aufladung der Partikel und dem Entwicklungsprozeß vergeht, dann sind die genannten 0,12 s eine charakteristische Zeit. Mit einem typischen Wert von ε = 2*10"" F/m erhält man p<l,7*10"10Ωm.
Es folgt eine Beschreibung der 4 Figuren, daran zwei Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnung. Darin zeigen:
Fig. 1 : Seitensansicht der Einkomponenten-Entwicklungsstation
Fig. 2: RF-Ladungsträgergenerator in prinzipieller Wirkung und Ausgestaltung
Fig. 3 : Schnittansicht einer Entwicklungsstation für Spaltentwicklung; und
Fig. 4: Schnittansicht einer Entwicklungsstation für Kontaktentwicklung.
Fig. 1 zeigt den grundsätzlichen Aufbau der Einkomponenten-Entwicklungsstation oder das Einkomponenten-Farbwerk für ein elektrographisches bzw. elelctrophotographisch.es Druckwerk. Die wesentlichen Komponenten sind dabei:
• Bildzylinder (1), mit der latenten Bildinformation durch elektrostatische Felder
• Tonerreservoir (4), der die Tonerteilchen (5) vorrätig hält
• Tonerzufuhreinrichtung (9), zur Ladung und Zuführung der Tonerteilchen auf die Entwicklungswalze (2)
• Entwicklungs walze (2) mit leitfähigen Außenmantel (12) zum Transport der Tonerteilchen in den Entwicklungsspalt und Rücktransport des überschüssigen Toners in das Tonerreservoir (4)
• Dosiereinrichtung (6) zur Erzeugung von Tonerschichtdicken auf der Entwicklungswalze (2)
• Ladungsträgergenerator (9,19), zur Ladung der Tonerschicht auf der Entwicklungswalze, zwischen Dosiereinrichtung (6) und Bildzylinder (2) bzw. zwischen Tonerzufuhreinrichtung (3) und Dosiereinrichtung (6)
Die detaillierte Beschreibung der einzelnen Komponenten erfolgen in den nachfolgenden Figuren.
In Figur 2 wird die prinzipielle Wirkungsweise anhand des RF-Ladungsträgergenerators (100) zur Ladung von Tonerpartikeln (5) aufgezeigt. Eine in Normalatmosphäre (300) wirkende Plasmaquelle (200) ist so ausgebildet, daß das Spannungspotential (210) in der Plasmaquelle (200) nahezu konstant ist und im Bereich vom 0...ca.l00V durch den Kontrolleingang (110) entspechend gesteuert werden kann. Die Intensität der Plasmaquelle ist so dimensioniert, daß die >5μA/cm Stromfluß (220) im Plasma für die angestrebten Geschwindigkeiten im Ladungsprozeß für Druckgeschwindigkeiten größer 0,5 m/s vollauf ausreichen. Der RF- Generator arbeitet im Frequenzbereich oberhalb 40kHz (bis in Megahertz-Bereich) und hat einen Stromversorgungs-Eingang (120) mit Erdungspotential (130) zusätzlich zum Kontrolleingang (110) sowie Zonensteuerung (140). Die Reichweite der Plasmaquelle ist groß, so daß Abstände zur Entwicklungswalze von einigen Millimetern noch ausreichen. Der Ladungsträgergenerator hat seine Plasmaquelle über die ganze Breite der Entwicklungswalze in Wirkung, d.h. Druckbreite der Substrate (Papier) bis z.B. DIN A3 quer, ist aber nicht darauf beschränkt. Alternativ ist die Plasmaquelle in der Breite auf bestimmte steuerbare Zonen aufzuteilen, um bei kleineren Formatbreiten nicht unnötig die Entwicklungswalze (2,12) z.B. mit Plasma zu beaufschlagen und um Feinanpassungen des gewünschten Ladungsverlaufs über die Druckbreite vorzunehmen, sei es aus Gründen des zu druckenden Bildes oder auch um sonstige mechanische Toleranzen auszugleichen. Auch bietet die in Zonen aufgeteilte Breite der Ladungsquelle Vorteile in der Herstellung von Ladungsträgergeneratoren, insbesondere bei breiteren Formaten. Gesteuert werden die zonalen Ladungsquellen über den Zonensteuerungs- Eingang (140), der im Prinzip wie der Kontrolleingang (110) funktioniert. Es ist einfach möglich, die Zonen-Ladungsquellen jeweils einzeln zu steuern, oder aber über eine Datenleitung von einem übergeordneten Rechner zu kontrollieren und zu regeln. Da dies offensichtlich jedem Fachmann geläufig ist, wird auf eine spezielle Zeichnung und weitere Darstellung verzichtet. Fig. 3 zeigt eine Entwicklungsstation oder ein Farbwerk für eine Druckmaschine, zur Entwicklung eines elektrostatischen Ladungsmusters auf einem drehbaren starren Bildzylinder 1 der Druckmaschine. Achsparallel zum Bildzylinder 1 ist eine drehbare starre Entwicklungswalze 2 gelagert. Die Entwicklungswalze 2 besteht aus Metall, typischerweise Stahl, mit einer verschleißfesten äußeren Beschichtung. Eine drehbare Regenerierwalze 3, die aus einem schaumstoffähnlichen Material besteht, ist achsparallel zur Entwicklungswalze 2 gelagert. Die Regenerierwalze 3 steht erstens mit einem Tonerreservoir 4 in Verbindung, in dem sie dicht von Tonerteilchen 5 umgeben ist, und zweitens drückt sie gegen die Entwicklungswalze 2, wobei die Regenerierwalze 3 an der Berührungsstelle zusammengedrückt wird.
Oberhalb der Entwicklungswalze 2 ist in einem sehr kleinen Abstand zur Entwicklungswalze 2 eine drehbare starre Rakelwalze 6 aus Metall achsparallel gelagert. Die Rakelwalze 6 weist ebenfalls eine verschleißfeste Oberfläche auf. Der Spalt zwischen den Oberflächen der Entwicklungswalze 2 und der Rakelwalze 6 ist etwas größer als der Durchmesser der (in der Figur extrem vergrößert dargestellten) Tonerteilchen 5. Oberhalb der Rakelwalze 6 ist eine Gummirakel 7 angeordnet, die federnd gegen die Rakelwalze 6 drückt. Zwischen dem Tonerreservoir 4 und der Entwicklungswalze 6 ist außerdem eine Dichtlippe 8 angebracht, um zu verhindern, daß an dieser Stelle Tonerteilchen 5 aus dem Tonerreservoir 4 austreten.
Im Betrieb werden der Bildzylinder 1, die Entwicklungswalze 2, die Regenerierwalze 3 und die Rakelwalze 6 in den in der Figur mit Pfeilen eingezeichneten Richtungen gedreht, wobei der Bildzylinder 1 und die Entwicklungswalze 2 mit der gleichen Umfangsgeschwindigkeit rotieren und die Rakelwalze 6 mit einer wesentlich geringeren Umfangsgeschwindigkeit als die Entwicklungswalze 2 rotiert.
Die Tonerteilchen 5, weiche nichtleitende diskrete Partikel mit einer typischen Größe von ungefähr 5 bis 15 μm sind, sind innerhalb des Tonerreservoirs 4 weitgehend elektrisch neutral. Durch die rotierende Regenerierwalze 3 werden die Tonerteilchen 5 zur Entwicklungswalze 2 transportiert und durch die dabei entstehende Reibung elektrostatisch aufgeladen. Durch die elektrische Ladung haften die Tonerteilchen 5 über Spiegelladungen an der elektrisch leitfähigen Entwicklungswalze 2.
Die Entwicklungswalze 2 transportiert die Tonerteilchen 5 in mehreren Lagen nach oben bis zu der Rakel walze 6. Dort kann nur eine begrenzte Anzahl von Tonerteilchen 5 den schmalen Spalt zwischen der Entwicklungswalze 2 und der Rakelwalze 5 passieren. In Figur 1 ist der Spalt nur wenig breiter als der Durchmesser der Tonerteilchen dargestellt, und es passiert genau eine Lage Tonerteilchen 5 den Spalt zwischen der Entwicklungswalze 2 und der Rakelwalze 5. Durch das elektrische Feld, das die in die Aufbauzone vor dem Spalt transportierten Tonerteilchen 5 erzeugen, werden überschüssige Tonerteilchen 5 zurückgewiesen und fallen in das Tonerreservoir 4 zurück. Daher wächst die Aufbauzone, in der sich Tonerteilchen 5 vor dem Spalt ansammeln, nicht beliebig, sondern nimmt einen größenmäßig stabilen Zustand an.
Die Tonerteilchen 5, welche den Spalt zwischen der Entwicklungswalze 2 und der Rakel walze 5 passiert haben, werden dann in den eigentlichen Entwicklungsbereich gezogen, wo die Tonerteilchen 5 durch die geladenen Bildbereiche des Bildzylinders 1 angezogen werden. Die Entwicklung kann über Kontakt mit dem Bildzylinder 1 oder über einen Spalt zwischen dem Bildzylinder 1 und der Entwicklungswalze 2 erfolgen. In Figur 1 ist eine Spaltentwicklung dargestellt.
In einem Versuchsmuster wurde zwischen der Entwicklungswalze 2 und der Rakelwalze 6 ein Spalt von ca. 30 μm Breite eingestellt, wobei sich hinter der Rakel walze 6 noch zwischen ein und zwei Monolagen an Tonerteilchen 5 auf der Entwicklungswalze 2 befanden. Bei dem Rakelprozeß entsteht zwar etwas Reibung, die eine vorteilhafte weitere Aufladung der Tonerteilchen bewirkt, jedoch nicht soviel Reibung, daß der Toner auf der Entwicklungswalze 2 anschmilzt und schmiert. Vielmehr wurde im Versuch bis hin zu Druckgeschwindigkeiten von 50 cm/s eine große Langzeitstabilität bei sehr guter Druckqualität erreicht.
Indem die Breite des Spaltes zwischen der Entwicklungswalze 2 und der Rakelwalze 5 variiert wird, kann die Dicke der durch den Spalt hindurchgelassenen Tonerschicht eingestellt werden. Die Schmiersicherheit verschlechtert sich dabei nicht, solange kein wesentlicher Druck ausgeübt wird, dem die Tonerteilchen 5 nicht mehr ausweichen können, d.h. solange der Spalt zwischen der Entwicklungswalze 2 und der Rakelwalze 6 nicht kleiner als der Teilchendurchmesser ist. Mit zunehmendem Druck der Rakelwalze 6 auf die Entwicklungswalze 2 verschlechterte sich die Druckgeschwindigkeit, die ohne Schmieren erreichbar war, auf ca. 15 cm/s.
Änderungen der Drehgeschwindigkeit oder auch der Drehrichtung der Rakelwalze hatten geringere Auswirkungen. Wesentlich ist, daß sich die Rakelwalze 6 überhaupt wenig dreht, da bei stillstehender Rakel walze 6 bald Schmieren auftrat. Die besten Ergebnisse zeigten sich mit einer relativ langsam und entgegengesetzt zur Entwicklungs walze 2 drehenden Rakelwalze 6.
Um die Ladung der Tonerteilchen 5 zu vergleichmäßigen, welche den Spalt zwischen der Entwicklungswalze 2 und der Rakelwalze 5 passiert haben, ist es vorteilhaft, auf dem Weg der Tonerteilchen 5 von der Rakelwalze 6 zum Bildzylinder 1 einen Ladungsträgergenerator 9 anzuordnen, welcher auf die Entwicklungswalze 2 strahlt. Wenn die von der Regenerierwalze auf der Entwicklungswalze erzeugte Tonerschicht nicht zu dick ist, kann der Ladungsträgergenerator 9 auch vor der Rakelwalze 6 angeordnet werden, d.h. auf dem Weg der Tonerteilchen 5 von der Regenerierwalze 3 zur Rakel walze 6.
Der Ladungsträgergenerator 9 kann beispielsweise ein Corotron sein. Besser geeignet ist ein Scorotron, bei dem es ein maximales Potential gibt, auf das die Tonerteilchen 5 aufgeladen werden.
Fig. 4 zeigt eine Schnittansicht einer Entwicklungsstation für Kontaktentwicklung. In Figur 2 sind mit dem Ausführungsbeispiel von Figur 1 übereinstimmende Bauteile mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet, und nachfolgend werden nur die unterschiedlichen Bauteile beschrieben.
In Figur 4 ist ein Bildzylinder 11 unmittelbar an einer Entwicklungswalze 12 angeordnet, wie es für Kontaktentwicklung erforderlich ist. Um Ungenauigkeiten im Rundlauf des Bildzylinders 11 auszugleichen, wird eine in sich elastische Entwicklungswalze 12 verwendet. Der Bildzylinder 11 und die Entwicklungswalze 12 rollen unter geringem Druck gegeneinander ab, wobei die Entwicklungswalze 12 an der Beriihrungsstelle etwas eingedrückt wird (in der Figur nicht sichtbar).
Die Entwicklungswalze 12 hat einen zylindrischen Kern 13 aus einem elastischen Schaumstoffmaterial mit einer hohlzylindrischen Hülle 14 aus Metall, das an seiner Oberfläche zusätzlich gehärtet sein kann. Die Dicke und die Festigkeit der hohlzylindrischen Hülle 14 sowie die Art des Schaumstoffmaterials werden so gewählt, daß die Entwicklungswalze 12 an der Berührungsstelle mit dem Bildzylinder 11 zwar nachgibt, daß sich aber die hervorgerufene Verformung so schnell zurückstellt, daß die Entwicklungswalze 12 spätestens an der Rakelwalze 6 wieder ihren Sollradius erreicht hat. Dies ist möglich, da elastische Schaumstoffmaterialen eine verhältnismäßig hohe Eigendämpfung haben.
Alternativ kann die hohlzylindrische Hülle der Entwicklungswalze 12 auch aus einem geeigneten Kunststoff bestehen, der außen mit einer harten, verschleißfesten Beschichtung versehen ist, beispielsweise einer Metallisierung. Um hohe Druckgeschwindigkeiten erreichen zu können, ist dann auf geeignete Weise dafür zu sorgen, daß Ladungen von der Metallisierung z.B. zur Erde abfließen können.
Bezugszeichenliste
1 Bildzylinder
2 Entwicklungswalze
3 Regenerierwalze
4 Tonerreservoir
5 Tonerteilchen
6 Rakelwalze
7 Gummirakel
8 Dichtlippe
9 Ladungsträgergenerator
11 Bildzylinder
12 Entwicklungswalze
13 elastischer Kern
14 hohlzylindrische Hülle
19 Ladungsgenerator
100 RF-Ladungsgenerator
110 Kontrolleingang
120 Stromversorgungs-Eingang
130 Erdungspotential
140 Zonensteuerungs-Eingang
200 Plasmaquelle
210 Spannungspotential
220 Sromfluß
300 Normalatmosphäre

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung zur Entwicklung eines elektrostatischen latenten Bildes, das sich auf einem beweglichen Bildträger befindet, mit einem nichtleitenden EinkomponentenToner, wobei die Vorrichtung folgendes enthält: eine Tonerzufuhreinrichtung, um Tonerteilchen aus einem Tonerreservoir zu fördern und elektrisch zu laden, eine drehbar gelagerte Entwicklungswalze zur Aufnahme der geladenen Tonerteilchen von der Tonerzufuhreinrichtung und zum Transport der aufgenommenen Tonerteilchen in einen Spalt zwischen der Entwicklungswalze und dem Bildträger, und einer Schichtdicke erzeugenden Dosiereinrichtung, die auf dem Weg der Tonerteilchen von der Tonerzufuhreinrichtung zum Bildträger angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß weitere Mittel zur Vergleichmäßigung der Tonerschicht in Schichtdicke und Ladung vorgesehen sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als weiteres Mittel mindestens ein Ladungsträgergenerator (9) vorgesehen ist, der auf dem Weg der Tonerteilchen (5) von der Tonerzufuhreinrichtung (6)zum Bildträger (1; 11) an die Entwicklungs walze (2; 12) angrenzt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Ladungsträgergenerator (9) zwischen Dosiereinrichtung und Bildträger und/oder zwischen Tonerzufuhreinrichtung und Dosiereinrichtung an die Entwicklungswalze angrenzt.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ladungsträgergenerator ein Scorotron (9) ist, das auf die Oberfläche der Entwicklungswalze (2; 12) strahlt.
5. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ladungsträgergenerator (9) eine lonenquelle ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ladungsträgergenerator (9) ein Plasmagenerator ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Ladungsträgergenerator über seine Wirkungsbreite insgesamt eine steuernde Ladungsspannung aufweist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß über die Wirkungsbreite sich mehrere aneinanderreihende Zonen von individuell steuerbaren Ladungsquellen befinden und den Ladungsträgergenerator bilden.
9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die weiteren Mittel darin bestehen, daß die Oberfläche der Entwicklungswalze (2; 12) und die Oberfläche der Rakelwalze der Dosiereinrichtung (6) durch einen Spalt voneinander getrennt sind, der breiter als der mittlere Durchmesser der Tonerteilchen (5) ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite des Spaltes zwischen der Oberfläche der Entwicklungswalze (2; 12) und der Oberfläche der Rakelwalze (6) wenigstens das zweifache des mittleren Durchmessers der Tonerteilchen (5) beträgt und daß die den Spalt durchlaufende Tonerschicht auf der Entwicklungswalze aus ungefähr ein bis zwei Lagen Tonerteilchen besteht.
11. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der mittlere Durchmesser der Tonerteilchen (5) ungefähr 5 bis 15 μm beträgt und daß die Breite des Spaltes zwischen der Oberfläche der Entwicklungs walze (2; 12) und der Oberfläche der Rakel walze (6) ungefähr 15 bis 50 μm beträgt.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Rakel walze (6) und der Entwicklungs walze (2; 12) eine elektrische Spannung anliegt.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Rakelwalzen vorgesehen sind, die hintereinander am Umfang der Entwicklungswalze (2; 12) angeordnet sind.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die Entwicklungswalze (2; 12) als auch die Rakel walze (6) eine harte, verschleißfeste Oberfläche haben.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Rakelwalze (6) einen starren Metallkörper aufweist und daß die Entwicklungswalze (12) einen zylindrischen schaumstoffartigen Kern (13) mit einer hohlzylindrischen Hülle (14) aus einem massiven Material aufweist.
16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die hohlzylindrische Hülle (14) der Entwicklungs walze (12) aus Kunststoff besteht, wobei sich außen auf der Hülle die harte, verschleißfeste Oberfläche befindet.
17. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bildträger (1) ein rotierender Zylinder oder ein um rotierende Zylinder umlaufendes Band ist.
18. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß unterschiedliche Mittel gemeinsam zur Anwendung kommen.
19. Verfahren zur Entwicklung eines elektrostatischen latenten Bildes, das auf einem beweglichen Bildträger erzeugt worden ist, mit einem nichtleitenden Einkomponenten-Toner, wobei das Verfahren folgendes umfaßt:
Tonerteilchen elektrisch zu laden und auf die Oberfläche einer rotierenden Entwicklungswalze zu fördern, an der sie elektrostatisch haften, die Oberfläche der Entwicklungswalze mit den daran haftenden Tonerteilchen eine die Schichtdicke erzeugende Dosiereinrichtung passieren zu lassen, und die Tonerteilchen in einen Spalt zwischen der Entwicklungswalze und dem Bildträger zu fordern, in dem sie auf den Bildträger übertragen werden, dadurch gekennzeichnet, daß weitere Mittel zur Vergleichmäßigung der Tonerschicht in Schichtdicke und Ladung vorgesehen sind.
20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Ladung der Tonerteilchen (5) auf dem Weg von der Tonerzufuhreinrichtung (6) zum Bildträger (1) in einem zusätzlichen Schritt vergleichmäßigt wird.
21. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Ladung der Tonerteilchen (5) auf dem Weg von der Dosiereinrichtung zum Bildträger und/oder auf dem Weg von der Tonerzufuhreinrichtung zur Dosiereinrichtung vergleichmäßigt wird.
22. Verfahren nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Ladung der Tonerteilchen (5) durch einen Ladungsträgergenerator (9) vergleichmäßigt wird, der auf die Oberfläche der Entwicklungswalze (2; 12) strahlt.
23. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Ladung der Tonerteilchen (5) durch einen Plasmagenerator vergleichmäßigt wird.
24. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Ladung der Tonerteilchen durch eine Ionenquelle vergleichmäßigt wird.
25. Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß der Ladungsgenerator über seine Wirkungsbreite insgesamt eine steuerbare Ladungsspannung zur Vergleichmäßigung der Ladung der Tonerteilchen aufweist.
26. Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß der Ladungsträgergenerator über seine Wirkungsbreite mehrere aneinandergereihte Zonen von individuell steuerbaren Ladungsquellen zur Vergleichmäßigung der Ladung der Tonerteilchen aufweist.
27. Verfahren nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Tonerschicht dadurch vergleichmäßigt wird, daß zwischen der Oberfläche der Entwicklungswalze (2; 12) und der Oberfläche der Dosiereinrichtung (6) ein fester Abstand eingestellt wird, der größer als der mittlere Durchmesser der Tonerteilchen (5) ist.
28. Verfahren nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Rakelwalze (6) der Dosiereinrichtung entweder kontinuierlich oder schrittweise gedreht wird.
29. Verfahren nach Anspruch 27 oder 28, dadurch gekennzeichnet, daß Tonerteilchen (5) mit einem mittleren Durchmesser von ungefähr 5 bis 15 μm verwendet werden und daß der Abstand zwischen der Oberfläche der Entwicklungswalze (2; 12) und der Oberfläche der Rakelwalze (6) auf ungefähr 15 bis 50 μm eingestellt wird.
30. Verfahren nach Anspruch 27 oder 28, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Rakel walze (6) und der Entwicklungswalze (2; 12) eine elektrische Spannung angelegt wird.
31. Verfahren nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Spannung eine Gleichspannung mit einer überlagerten Wechselspannung ist.
32. Verfahren nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Rakelwalze (6) einen starren Metallkörper aufweist und daß die Entwicklungswalze (12) einen zylindrischen schaumstoffartigen Kern (13) mit einer hohlzylindrischen Hülle (14) aus einem massiven Material aufweist.
33. Verfahren nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, daß die hohlzylindrische Hülle (14) der Entwicklungs walze (12) aus Kunststoff gebildet wird, wobei außen auf der die harte, verschleißfeste Oberfläche gebildet wird.
34. Verfahren nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Rakelwalze (6) einen starren Metallkörper aufweist und daß die Entwicklungswalze (12) einen zylindrischen schaumstoffartigen Kern (13) mit einer hohlzylindrischen Hülle (14) aus einem massiven Material aufweist.
35. Verfahren nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, daß die hohlzylindrische Hülle (14) der Entwicklungswalze (12) aus Kunststoff gebildet wird, wobei außen eine harte, verschleißfeste Oberfläche aufgebracht wird.
36. Verfahren nach Ansprüchen 22 und 27, dadurch gekennzeichnet, daß die unterschiedlichen Mittel gemeinsam für die Vergleichmäßigung der Tonerschicht zur Anwendung kommen.
37. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Tonerschicht auch auf dem Bildträger bis zum Substrat (Papier) dem durch einen oder mehrere Plasmageneratoren erzeugten Plasma ausgesetzt wird.
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