EP1747501A2 - Verfahren und anordnung zum einfärben eines applikatorelements eines elektrofotografischen druckers oder kopierers - Google Patents

Verfahren und anordnung zum einfärben eines applikatorelements eines elektrofotografischen druckers oder kopierers

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Publication number
EP1747501A2
EP1747501A2 EP05747766A EP05747766A EP1747501A2 EP 1747501 A2 EP1747501 A2 EP 1747501A2 EP 05747766 A EP05747766 A EP 05747766A EP 05747766 A EP05747766 A EP 05747766A EP 1747501 A2 EP1747501 A2 EP 1747501A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
applicator element
roller
component mixture
colored
layer thickness
Prior art date
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EP05747766A
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English (en)
French (fr)
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EP1747501B1 (de
Inventor
Martin Schleusener
Uwe HÖLLIG
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Canon Production Printing Germany GmbH and Co KG
Original Assignee
Oce Printing Systems GmbH and Co KG
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Publication date
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    • 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
    • G03G15/09—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for developing using a solid developer, e.g. powder developer using magnetic brush
    • G03G15/0907—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for developing using a solid developer, e.g. powder developer using magnetic brush with bias voltage

Definitions

  • the invention relates to a method and an arrangement for coloring an applicator element of an electrophotographic printer or copier, in which a two-component mixture of electrically charged toner particles and ferromagnetic carrier particles adhering to the outer surface of a roller is guided past a surface of an applicator element to be colored. When the two-component mixture is passed, at least some of the toner particles contained in the two-component mixture are transferred to the surface of the applicator element to be colored.
  • the invention further relates to a printer or copier for producing multicolored images on a carrier material.
  • the charge image is located on a photoconductor, for example on a photoconductor belt or a photoconductor drum.
  • the toner material is usually electrically charged and adheres electrostatically to the surface of the applicator element.
  • the layer thickness of the layer of toner material transferred to the photoconductor is not constant, in particular due to fluctuations in the layer thickness of the toner material layer on the applicator element.
  • the fluctuations are caused by a change in the parameters of the two-component mixture, in particular by changes in the toner concentration, the tiboelectric charge and the two-component mixture resistance.
  • fluctuations in the print quality are dependent on a change in parameters of the electrophotography process, in particular on the charging and discharging of the photoconductor.
  • Such short and long-term fluctuations influence the print quality of the generated print images by different coloring of the print images to be generated. Additional fluctuations in the print quality are possible due to mechanical and electrical device settings of individual printing units or individual printing systems, which also causes fluctuations in the quality of the printed products which are superimposed on the fluctuations described above and can further intensify them.
  • the charge images are not developed via an air gap as described above, but in direct contact with the photoconductor.
  • the surface of the applicator element touches the surface of the photoconductor to be colored.
  • a two-component mixture of electrically charged toner particles and ferromagnetic carrier particles is used to produce a layer of toner particles on the surface of the applicator element, which layer adheres electrostatically to this surface.
  • the two-component mixture is transported with the help of a so-called magnetic roller Inner magnetic elements are arranged stationary. The poles of these magnetic elements are aligned radially so that one pole of each magnetic element faces the roller surface. In the area of these poles, the magnetic field generates collections of the two-component mixture, since the ferromagnetic carrier particles are held in the area of the magnetic elements.
  • Part of the surface of the magnetic roller can be passed through a so-called mixture sump of the developer station, as a result of which two-component mixture still adhering to the roller surface is rubbed off and new two-component mixture is deposited.
  • the amount of the two-component mixture deposited on the roller surface can be limited using a doctor blade.
  • So-called magnetic brushes form in the area of the poles, in particular a magnetic element being arranged in a fixed position opposite a point with the smallest distance between the magnetic roller and the applicator element in order to produce a magnetic brush there which at least touches the surface of the applicator element to be colored.
  • the detachment of the toner particles from the ferromagnetic carrier particles and the attachment of the toner particles to the applicator roller can be promoted by applying a so-called auxiliary transmission voltage between the applicator element and the magnetic roller system.
  • the layer thickness of the areas colored on the photoconductor is achieved by changing the electrophotography parameters, in particular the potential difference in the charge image between charged and discharged areas is increased and the bias voltage is changed.
  • the charge image is then developed with a two-component magnetic brush, which creates a relatively thick toner layer on the photoconductor at the higher potential difference.
  • this influence on the layer thickness inevitably affects other print quality parameters, e.g. Dot diameter, line widths, full-surface homogeneity and balance of negative and positive signs.
  • two-component printing systems which, depending on the layer of toner material produced on the photoconductor, control the amount of toner which is fed to the two-component mixture.
  • toner material is fed into the two-component mixture of the developer station as a function of the toner layer generated on the photoconductor.
  • fresh toner is removed from a storage container, in particular special from a buffer, fed to the developer station.
  • This increases the toner concentration in the two-component mixture in the developer station, which increases the ratio of toner particles and carrier particles in the two-component mixture and contains more toner particles in the magnetic brush that is used to color the photoconductor.
  • this regulation primarily serves to feed the amount of toner material removed from the two-component mixture by coloring the charge images back into this mixture and to achieve a constant coloring of the print images generated.
  • a flexible adjustment of the amount of toner used to develop the charging device is not possible because changes in the print image due to the supply or not supply of toner material only take effect after a large number of print images have been generated, and therefore only a relatively slow control option is given.
  • a change in the inking intensity of the charge image can only be achieved with a simultaneous change in the print quality.
  • the safe and clean depiction of single dots, the depiction of exact lines, the creation of smooth edges and the adherence to exact grids as well as a homogeneous full-surface coloring with an increase in the coloring negatively influences.
  • a homogeneous coloring of areas to be colored can be achieved by a so-called saturated coloring with a high layer thickness of toner particles, dots are displayed too large and grids are not adhered to, so that in particular lines no longer have exactly straight edges.
  • the dot size is adjusted with a rich coloring, the dots are displayed too small with a low coloring.
  • the object of the invention is to provide a method and an arrangement for coloring an applicator element of an electrophotographic see printer or copier to specify, through which a desired preset layer thickness of toner particles on areas to be colored in the photoconductor is generated in a simple manner and a high quality of the printed image is guaranteed.
  • This method according to the invention ensures that the layer thickness of the toner particle layer is set or regulated precisely to a preset value.
  • the optical density of a print image to be generated can be set in a simple manner, in particular with the aid of further electrophotography parameters in further areas.
  • the method according to the invention can also ensure that even when the properties of the two-component mixture change, in particular when the carrier particles age, a layer of toner particles on the surface of the applicator element with a constant, i.e. is generated with a preset layer thickness.
  • a second aspect of the invention relates to a device for producing a toner particle layer with a preset layer thickness on the surface of an applicator element.
  • This device has a roller, on the outer surface of which a two-component mixture of electrically charged toner particles and ferromagnetic carrier particles adheres.
  • the device comprises an applicator element, in the surface of which the two-component mixture adhering to the surface of the roller can be passed.
  • the device comprises means for generating an electric field which exerts at least a force on a portion of the electrically charged toner particles of the two-component mixture, which is located between the surface of the roller and the surface of the applicator element to be inked.
  • the device comprises means for changing the strength of the electric field in order to adjust the layer thickness of the toner particle layer formed by the toner particle transferred to the surface to be colored of the applicator element.
  • a measuring arrangement for determining an actual value is also provided as a measure of the layer thickness.
  • the device comprises means for comparing the determined actual value with a desired value determined by the preset layer thickness. The means for changing the strength of the electric field change and / or adjust the strength of the electric field depending on the deviation of the determined actual value from the target value.
  • Such an arrangement ensures that the layer thickness produced on the surface of the applicator element reaches exactly a preset value.
  • This preset layer thickness is achieved with the aid of the device according to the invention even if the mixture properties of the two-component mixture change due to the aging of the carrier particles or changed material properties of the toner particles.
  • the arrangement according to the invention can thus achieve high print quality over a long period of time.
  • the layer thickness produced on the surface of the applicator element is set or regulated exactly to the preset value, and the layer thickness can also be changed in a simple manner by changing the setpoint.
  • a third aspect of the invention relates to a method for adjusting the degree of coloring one on one side of one Carrier material to be produced toner image in which a two-component mixture of electrically charged toner particles and ferromagnetic carrier particles adhering to the outer surface of a roller is guided past a surface of an applicator element to be colored.
  • the two-component mixture is passed, at least some of the toner particles contained in the two-component mixture are transferred to the surface of the applicator element to be colored.
  • the toner particle layer produced by the transferred toner particles on the surface of the applicator element to be colored preset layer thickness is generated.
  • the degree of coloring of the toner image to be produced on the side of the carrier material is set with the aid of further electrophotography parameters.
  • This method according to the invention ensures that the layer thickness of the toner particle layer produced on the surface of the applicator element always has a constant preset layer thickness, the degree of coloring of the print image, which can be changed and preset in particular by changing the brightness setting of the print image to be generated, using an operating unit , is not set via the layer thickness of the toner particle layer produced on the surface of the applicator element, but rather via the further electrophotography parameters, for example via the dot size, the auxiliary voltage for transferring toner material from the surface of the applicator element to the areas of a photoconductor to be colored and / or from the auxiliary transfer voltage between the photoconductor and a substrate.
  • the auxiliary transmission voltage is between the Photoconductor and this intermediate carrier and between the intermediate carrier and the carrier material also electrophotography parameters, by means of which the degree of coloring of the printed image, ie the brightness of the printed image, can be set and / or changed.
  • the method according to the invention enables simple and more precise control of the brightness of the print image to be generated, ie the degree of coloring of the print image to be generated on the carrier material is easily adjustable.
  • the constant layer thickness also ensures that a constant preset layer thickness can always be assumed for changing the degree of coloring of the toner image to be produced on the carrier material, as a result of which the brightness can be set independently of the layer thickness control or layer thickness regulation and thus more easily. A so-called drifting away of the brightness of the print images generated is avoided.
  • a fourth aspect of the invention relates to a device for adjusting the degree of inking of a toner image to be produced on one side of a carrier material, which has a roller, on the outer surface of which a two-component mixture of electrically charged toner parts and ferromagnetic carrier particles adheres. Furthermore, the device comprises an applicator element, in the surface of which the two-component mixture adhering to the surface of the roller can be passed. Means are provided for generating an electric field with an adjustable field strength, the electric field exerting at least one force on a portion of the electrically charged toner particles of the two-component mixture between the surface of the roller and the surface of the applicator element to be colored.
  • the toner particle layer produced on the surface of the applicator element to be colored by the toner particles transferred on this surface to be colored has a predetermined set layer thickness. Furthermore, the device comprises means for setting further electrophotography parameters for setting the degree of coloring of the toner image to be generated on the side of the carrier material.
  • the degree of coloring of the toner image to be produced or the print image to be generated is changed and adjusted independently of the layer thickness produced on the surface of the applicator element.
  • the layer thickness of the toner particle layer produced on the surface of the applicator element can be set independently of the further electrophotography parameters, as a result of which only the further electrophotography parameters need to be changed in a suitable manner in order to set the degree of coloring or the brightness.
  • a constant preset layer thickness can be assumed. This enables the brightness or the degree of coloring to be set with high precision.
  • the device according to the invention does not have any effects of signs of aging, in particular of the carrier particles of the two-component mixture, on the degree of coloring or on the brightness of the toner image / printed image generated on the carrier material.
  • a fifth aspect of the invention relates to a method for coloring an applicator element of a printer or copier, in which a two-component mixture of electrically charged toner particles and ferromagnetic carrier particles adhering to the outer surface of a roller is guided past a surface of an applicator element to be colored.
  • a two-component mixture of electrically charged toner particles and ferromagnetic carrier particles adhering to the outer surface of a roller is guided past a surface of an applicator element to be colored.
  • the two-component mixture is passed, at least some of the toner particles contained in the two-component mixture are transferred to the surface of the applicator element to be colored. It becomes an electric field generated, which exerts a force on at least a portion of the electrically charged toner particles of the two-component mixture, which is located between the surface of the roller and the surface of the applicator element to be colored.
  • This method according to the invention ensures that the optical density of the printed image produced can be adjusted within wide ranges in a simple manner, without other properties of the print quality, in particular without the dot diameter of individual dots, the line widths, the smoothness of the edges, the homogeneous full-surface coloring and the raster image to influence. Furthermore, the provision of an applicator element ensures that a layer of toner particles which has already been produced on the surface of the photoconductor is not damaged again by carrier particles.
  • the method according to the invention enables, in particular, a continuous adjustment of the layer thickness of the toner particle layer produced on the applicator element and impairment of the printed image by so-called depletion effects is excluded.
  • the change in the layer thickness independently of other printing parameters is achieved in particular by the fact that it is essentially only dependent on the set electric field strength.
  • a constant print quality is achieved with an independent change in the coloring of the print image to be inked, as a result of which a significantly lower toner consumption and thus lower printing costs with a higher quality of the printed material is achieved.
  • the process according to the invention does not require so-called overtoning of the latent charge image in order to ensure reliable coloring even of large areas.
  • the method according to the invention ensures that other parameters of the electrophotography process, in particular the potential difference between charged and discharged areas of the photoconductor and the potential difference can be set between the applicator element and the photoconductor, regardless of the layer thickness of the toner material transferred to the photoconductor on the photoconductor with the aid of the applicator element.
  • the layer thickness can be changed very quickly by changing the potential difference between the roller and the applicator element.
  • the method according to the invention ensures that the electrophotography process is stabilized and that the print image produced is of high quality. Furthermore, the lifespan of the two-component mixture is increased, since an increase in the degree of coloring does not necessarily result in an increase in the proportion of toner particles in the two-component mixture.
  • mixture parameters which change over the long term such as, for example, the mixture resistance
  • the mixture parameters which change over the long term can also be compensated in a simple manner by increasing the electric field strength, as a result of which the period of use of the carrier particles is increased and costs of consumables are reduced.
  • the layer thickness can also advantageously be regulated by detecting the coloring of a colored region of the printed image on the photoconductor or a subsequent carrier material with the aid of a sensor arrangement and adjusting the strength of the electric field depending on the detected degree of coloring.
  • the degree of coloration detected by the sensor arrangement can be used to automatically set the basic coloration in the printer or copier.
  • a sixth aspect of the invention relates to an arrangement for coloring an applicator element of an electrophotographic printer or copier.
  • the arrangement contains a roller, on the outer surface of which a two-component mixture of electrically charged toner particles and ferromagnetic carrier particles adheres.
  • the arrangement also includes an applicator element, on the surface of which the two-component mixture adhering to the surface of the roller can be passed.
  • the arrangement also contains means for generating an electric field which acts at least on the part of the two-component mixture which is located between the surface of the roller and the surface of the applicator element to be colored, the electrical field when passing the two-component mixture at least a part of those present in the two-component mixture Transferring toner particles to the surface of the applicator element to be colored.
  • a control unit controls the strength of the electric field in such a way that the transferred toner particles generate a preset layer thickness on the surface to be colored.
  • the layer thickness of a layer of toner material to be applied to a photoconductor can be adjusted in a simple manner independently of further electrophotography parameters.
  • the layer thickness of the toner layer produced on areas of a charge image to be colored is essentially independent of the potential difference between areas of the photoconductor to be colored and non-colored.
  • carrier particles can also be used in the two-component mixture over a relatively long period of time, since a desired layer thickness of the toner layer generated on the applicator element can still be achieved by changing the strength of the electric field.
  • This arrangement also enables a very rapid and flexible change in the layer thickness of the toner layer produced on the applicator element.
  • a seventh aspect of the invention relates to a printer or copier for producing multicolored printed images on a carrier material which has at least two developer stations.
  • the first developer station contains electrically charged toner particles of a first color and the second developer station contains electrically charged toner particles of a second color different from the first color.
  • an applicator element is provided, on the surface to be colored in each case a toner particle layer is produced from the toner particles contained in the respective developer station with a preset layer thickness by a method according to the invention.
  • Such a printer or copier can easily produce high-quality print images, since in particular in multi-color printing for producing mixed colors, the amounts of toner in the respective color separation are of crucial importance for the color of the mixed color.
  • the applicator element arranged in the respective developer station on the surface to be colored has a defined layer thickness regardless of the aging of the carrier particles contained in the respective developer station.
  • An eighth aspect of the invention relates to a printer or copier for producing multicolored printed images on a carrier material which has at least two developer stations.
  • the first developer station contains electrically charged toner particles of a first color and the second developer station contains electrically charged toner particles of a second color different from the first color. Every developer station comprises an arrangement according to one of the preceding aspects.
  • Such a printer or copier creates constant, preset layer thicknesses on the surface of the respective applicator element, as a result of which high-quality print images are also achieved in multi-color printing when several toner images are printed one above the other.
  • Figure 1 shows an arrangement for coloring a photoconductor tape with the help of an applicator roller according to a first embodiment of the invention
  • Figure 2 shows an arrangement for coloring a photoconductor tape with the help of an applicator roller according to a second embodiment of the invention.
  • FIG. 1 shows a developer unit 10 for developing a charge image contained on a photoconductor belt 12.
  • the photoconductor belt 12 is in the direction of arrow Pl driven at a substantially constant speed.
  • the developer unit 10 contains an applicator roller 14, a magnetic roller 16 and a mixing wheel 18.
  • the lower part of the mixing wheel 18 is located in the so-called mixture sump of the developer unit 10, which contains a two-component mixture of toner particles and carrier particles.
  • the toner particles are electrically charged and adhere to the ferromagnetic carrier particles.
  • the carrier particles essentially serve to transport the toner particles with the aid of the magnetic roller 16.
  • the magnetic elements are permanent magnets, in particular natural magnets, which extend inside the roller 16 over its entire length.
  • the longitudinal axes through the poles of the magnetic elements 22, 24, 26 are oriented radially, the south poles of the magnetic elements 22 and 26 being oriented toward the roller surface and the north pole of the magnetic element 24 toward the roller surface.
  • the opposite poles of the magnetic elements 22, 24, 26 are not shown.
  • so-called magnetic brushes are formed on the surface of the magnetic roller 16, by means of which raised collections of toner particles and carrier particles are formed in these areas.
  • the ferromagnetic carrier particles are held together with the toner particles adhering to them in the area of the magnetic elements by the magnetic field of these magnetic elements 22, 24, 26 and are aligned along the field lines of the magnetic field, whereby the protruding brush shape is generated.
  • the mixing wheel 18 is driven in the direction of the arrow P2, as a result of which the toner particles and carrier particles located in the mixture sump 20 are mixed, the toner particles being charged tiboelectrically by the friction generated during the mixing.
  • the two-component mixture of Chen and carrier particles is flung up to the magnetic roller 16 or whirled up, whereby a part of the two-component mixture hits the surface of the magnetic roller 16 and is held in particular by the magnetic fields of the magnetic elements 22 and 24 on the surface of the magnetic roller 16.
  • the mixture of toner particles and carrier particles is conveyed on the surface of the magnetic roller 16.
  • the layer thickness of the layer of the two-component mixture located on the surface of the magnetic roller 16 is limited by a doctor blade 28.
  • the magnetic roller 16 contains a metal sleeve 30 which is coated with a ceramic layer with a suitable roughness and has good adhesive properties for transporting the two-component mixture.
  • the metal sleeve 30 is connected to a first potential of a DC voltage source DC1.
  • the DC voltage source DC1 is infinitely adjustable, the voltage of the DC voltage source DC1 being set with the aid of a control unit.
  • the applicator roller 14 contains a metal sleeve 32 which is connected to a second potential of the DC voltage source DC1. An electrical field is thus generated between the metal sleeve 32 of the applicator roller 14 and the metal sleeve 30 of the magnet roller 16, the electric field being strongest at the point 46 with the smallest distance between the applicator roller 14 and the magnet roller 16.
  • the electric field between the applicator roller 14 and the magnetic roller 16 leads to the toner particles adhering to the carrier particles becoming detached from the carrier particles and being deposited on the surface of the applicator roller 14.
  • the amount of the toner particles released from the two-component mixture and attached to the applicator roller 14 is dependent on the potential difference between the first potential a1 and the second potential, ie dependent on the voltage generated by the DC voltage source DC1.
  • the toner particles attached to the surface of the applicator roller 14 adhere electrostatically to this surface.
  • the layer thickness of the toner particle layer generated on the applicator roller 14 can be adjusted in a simple manner by the voltage set at the voltage source DC1.
  • the photoconductor belt 12 is moved in the direction of the arrow P1, the applicator roller 14 being simultaneously driven in the direction of the arrow P4.
  • the rotational speed of the photoconductor belt 12 and the rotational speed of the applicator roller 14 are essentially the same, so that there is no speed difference in the area of a transfer printing point 36 between the photoconductor belt 12 and the applicator roller 14.
  • the areas of the charge image 34 to be inked are inked with toner material in the transfer printing area 36, essentially the entire layer of toner material located on the surface of the applicator roller 14, which lies opposite the area to be inked, is transferred to the photoconductor belt.
  • the area 38 of the photoconductor belt 12 there is therefore a toner image on the photoconductor belt, which essentially corresponds to the print image to be produced.
  • a toner image remains in the area 40 on the applicator roller 14, which corresponds to the negative of the printed image in the area 38. With the aid of a doctor blade 42, toner material still on the surface of the applicator roller 14 is scraped off the surface thereof.
  • the photoconductor tape 12 contains an electrically conductive layer 44 which is connected to a second potential of a second DC voltage source DC2.
  • the first potential of the DC voltage source DC1 is connected to the second potential in the DC voltage source DC1 and thus to the metal sleeve 32 of the applicator roller 14.
  • FIG. 2 shows the developer unit 10 according to a second embodiment of the invention. The same elements have the same reference symbols. In contrast to the embodiment according to FIG. 1, in embodiment 2 a stationary counter electrode 48 with two electrode plates 50, 52 is arranged inside the applicator roller 14.
  • the electrode plate 5 is arranged opposite the roller 16.
  • the counter electrode 48 with the electrode plates 50, 52 is connected in the same way as the metal sleeve 32 according to the first embodiment according to FIG. 1 to the second potential of the DC voltage source DC1 and the first potential of the DC voltage source DC2.
  • a plastic roller which does not contain a metal sleeve 32 can also be used as the applicator roller 14.
  • an alternating voltage is superimposed on the direct voltage generated by the direct voltage source DC1, which is generated using an alternating voltage source AC1.
  • the amount of the AC voltage generated by the AC voltage source AC1 is preferably infinitely adjustable with the aid of a control unit.
  • the AC voltage generated by the AC voltage source AC1 serves, in particular, to ensure that the toner particles adhering to the carrier particles are detached from the carrier particles, in particular in the region 46, as a result of which the detached toner particles are drawn towards the surface of the applicator roller 14 with the aid of the DC voltage generated by the DC voltage source DC1 and adhere electrostatically to the surface of the applicator roller 14.
  • the DC voltage generated by the DC voltage source DC2 is one of an AC voltage source. le AC2 generated alternating voltage superimposed.
  • the toner particles are detached from the surface of the applicator roller 14 with the aid of the voltage generated by the AC voltage source AC1.
  • the applicator roller can have a metal sleeve similar to the metal sleeve 32 according to FIG. 1, which serves as an electrode.
  • the second electrode plate 52 is arranged in the interior of the applicator roller 14 in a stationary manner with respect to the transfer printing area 36.
  • only one AC voltage source AC1 or AC2 can be provided.
  • the carrier particles have a diameter of approximately 50 ⁇ m and are shown as circles in FIGS. 1 and 2.
  • the toner particles have a diameter of about 7 ⁇ m and are shown as dots in Figures 1 and 2.
  • the layer thickness generated on the applicator roller 14 can be controlled by changing the DC voltage DC1.
  • the layer thickness of the toner particle layer produced on the applicator roller 14, on the photoconductor belt 12 or a subsequent carrier material, such as an endless transfer belt or a carrier material to be printed is subsequently determined, this determined layer thickness can be compared with a target value and, depending on the comparison result, the height of the DC voltage generated by the DC voltage source DC1 are controlled, whereby the layer thickness is regulated.
  • the degree of inking of the toner particle layer produced on the applicator roller 14, the photoconductor belt 12 or a subsequent carrier material can be determined and compared with a desired value.
  • the voltage source DC1 is driven by that on the applicator roller 14 layer thickness of the toner particle layer to be generated to the desired value.
  • An optical sensor, a capacitive sensor and / or a laser triangulation sensor can be used as the sensor.
  • the developer unit 10 When installed in an electrophotographic printer or copier, the developer unit 10 is preferably enclosed in a suitable housing.
  • the developer stations 10 with applicator rollers 14 according to FIGS. 1 and 2 use a two-component magnetic brush to generate a layer of toner particles on the applicator roller 14 which adheres electrostatically to the applicator roller.
  • the force vector of the electric field generated by the DC voltage DC1, which acts on the toner particles, is directed in the direction of the applicator roller 14.
  • the air gap between applicator roller 14 and photoconductor belt 12 is used in the areas of the photoconductor belt to be developed, i.e. in the areas to be colored, the entire toner particle layer is transferred from the applicator roller 14 to the photoconductor belt 12. Only a very small remnant remains on the surface of the applicator roller 14 in this area, which is constant regardless of the toner layer deposited on the applicator roller 14.
  • the layer thickness of the toner particle layer on the photoconductor belt 12 in the areas 38 to be colored is therefore independent of the auxiliary transmission voltage DC1.
  • the strength of the electrical field of the DC voltage sources DC1 and DC2 is preferably infinitely adjustable, which enables a very variable layer thickness setting in a wide range.
  • the printing material inking produced is preferably determined on the photoconductor belt as the actual inking.
  • the DC voltage generated by the voltage source DC1 is changed with the aid of a control loop until the then determined actual coloring corresponds to the target coloring.
  • the voltage of the DC voltage source DC1 is increased, as a result of which the amount of toner deposited on the surface of the applicator roller 14 and thus the amount developed on the photoconductor belt 12 increases and approaches the target inking.
  • the voltage of the DC voltage source DC1 is reduced accordingly. As a result, process fluctuations can be reacted to quickly and flexibly, which is not possible due to the regulation of the subsequent feeding of toner material into the developer unit 10 described in the introduction to the description.
  • the mixture parameters of the two-component mixture that change as a result of the aging of the carrier particles influence the toner accumulation on the carrier particles, but these are corrected by the described regulation of the layer thickness or the coloring, so that the charge images to be developed are colored in a constant quality.
  • the carrier particles can also be used longer in the electrophotographic process in the developer unit 10 of the printer, as a result of which costs can be reduced.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zum Einfärben eines Applikatorelements (14) eines elektrofotogra­fischen Druckers oder Kopierers. Ein auf der äußeren Oberflä­che einer Walze (16) haftendes Zweikomponentengemisch aus elektrisch geladenen Tonerteilchen und ferromagnetischen Teilchen wird an einer einzufärbenden Oberfläche eines Appli­katorelements (14) vorbeigeführt. Beim Vorbeiführen des Zwei­komponentengemischs wird zumindest ein Teil der im Zweikompo­nentengemisch enthaltenen Tonerteilchen auf die einzufärbende Oberfläche des Applikatorelements (14) übertragen, Es wird ein elektrisches Feld erzeugt, das zumindest auf den Teil des Zweikomponentengemischs wirkt, der sich zwischen der Oberflä­che der Walze (16) und der einzufärbenden Oberfläche des Applikatorelements (14) befindet. Die Stärke des elektrischen Feldes ist mit Hilfe einer Steuereinheit derart steuerbar, dass die übertragenen Tonerteilchen auf der einzufärbenden Oberfläche eine voreingestellte Schichtdicke erzeugt.

Description

Verfahren und Anordnung zum Einfärben eines Applikatorelements eines elektrofotografischen Druckers oder Kopierers
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zum Einfärben eines Applikatorelements eines elektrofotografi- schen Druckers oder Kopierers, bei dem ein auf der äußeren Oberfläche einer Walze haftendes Zweikomponentengemisch aus elektrisch geladenen Tonerteilchen und ferromagnetischen Trägerteilchen an einer einzufärbenden Oberfläche eines Applikatorelements vorbeigeführt wird. Beim Vorbeiführen des Zweikomponentengemischs wird zumindest ein Teil der im Zwei- komponentengemisch enthaltenen Tonerteilchen auf die einzufärbende Oberfläche des Applikatorelements übertragen. Ferner betrifft die Erfindung einen Drucker oder Kopierer zum Erzeugen mehrfarbiger Bilder auf einem Trägermaterial.
Entwicklerstationen in Druck- und KopierSystemen zum Entwickeln von auf einem Fotoleiter erzeugten Ladungsbildern, d.h. zum Entwickeln von latenten Druckbildern, werden Bildentwicklungsverfahren eingesetzt, bei denen das Ladungsbild über einen Luftspalt hinweg mit Toner eingefärbt wird. Solche Verfahren sind z.B. aus dem US-Patent 4,383,497 bekannt. In solchen Entwicklerstationen werden häufig Applikatorelemente, insbesondere Applikatorwalzen oder Endlosbänder, eingesetzt, um Tonermaterial an dem zu entwicklenden Ladungsbild vorbeizuführen. Das Ladungsbild befindet sich auf einem Fotoleiter, z.B. auf einem Fotoleiterband oder einer Fotoleitertrommel. Üblicherweise ist das Tonermaterial elektrisch geladen und haftet elektrostatisch an der Oberfläche des Applikatorelements. Solche Anordnungen zum Einfärben eines Ladungsbildes mit Hilfe eines Applikatorelements sind beispielsweise aus den Dokumenten US 5,734,955; WO 03/036393; US 6,285,837 und US 2004/0002015 bekannt. Ferner ist die Schichtdicke der auf den Fotoleiter übertragenen Schicht Tonermaterial vor allem durch Schwankungen der Schichtdicke der Tonermaterialschicht auf dem Applikatorele- ment nicht konstant. Die Schwankungen werden durch eine Änderung der Parameter des Zweikomponentengemischs hervorgerufen, insbesondere durch Änderungen der Tonerkonzentration, der tiboelektrischen Ladung und des Zweikomponentengemischwider- stands. Ferner sind Schwankungen der Druckqualität durch eine Änderung von Parametern des Elektrofotografieprozesses abhängig, insbesondere von der Aufladung und Entladung des Fotoleiters. Solche kurz- und langfristige Schwankungen beeinflussen durch eine unterschiedliche Einfärbung von zu erzeugenden Druckbildern die Druckqualität der erzeugten Druckbilder. Zusätzliche Schwankungen der Druckqualität sind durch mechanische und elektrische Geräteeinstellungen einzelner Druckwerke oder einzelner Drucksysteme möglich, wodurch ebenfalls Schwankungen in der Qualität der erzeugten Druckerzeugnisse auftreten, die den zuvor beschriebenen Schwankungen überlagert sind und diese noch verstärken können.
Bei anderen Verfahren zum Entwickeln von Ladungsbildern werden die Ladungsbilder nicht wie oben beschrieben über einen Luftspalt sondern im direkten Kontakt mit dem zum Fotoleiter entwickelt. Zum Herstellen des direkten Kontakts berührt die Oberfläche des Applikatorelements die einzufärbende Oberfläche des Fotoleiters. Solche Verfahren sind ebenfalls aus dem bereits genannten US-Patent 4,383,497 bekannt.
Bei den beiden beschriebenen alternativen Entwicklungsverfahren wird ein Zweikomponentengemisch aus elektrisch geladenen Tonerteilchen und ferromagnetischen Trägerteilchen genutzt, um eine Schicht Tonerteilchen auf der Oberfläche des Applikatorelements zu erzeugen, die elektrostatisch auf dieser Oberfläche haftet. Das Zweikomponentengemisch wird dabei mit Hilfe einer sogenannten Magnetwalze transportiert, in deren Inneren Magnetelemente ortsfest angeordnet sind. Die Pole dieser Magnetelemente sind radial ausgerichtet, so dass ein Pol jedes Magnetelements der Walzenoberfläche zugewandt ist. Im Bereich dieser Pole werden durch das Magnetfeld Ansammlungen des Zweikomponentengemischs erzeugt, da die ferromagnetischen Trägerteilchen im Bereich der Magnetelemente gehalten werden.
Ein Teil der Oberfläche der Magnetwalze kann dabei durch einen sogenannten Gemischsumpf der Entwicklerstation geführt werden, wodurch noch auf der Walzenoberfläche anhaftendes Zweikomponentengemisch abgerieben und neues Zweikomponentengemisch angelagert wird. Die Menge des auf der Walzenoberfläche angelagerten Zweikomponentengemischs kann mit Hilfe einer Rakel begrenzt werden. Im Bereich der Pole bilden sich sogenannte Magnetbürsten aus, wobei insbesondere ein Magnetelement ortsfest gegenüber einer Stelle mit dem geringsten Abstand zwischen Magnetwalze und Applikatorelement angeordnet ist, um dort eine Magnetbürste zu erzeugen, die zumindest die einzufärbende Oberfläche des Applikatorelements berührt. Das Lösen der Tonerteilchen von den ferromagnetischen Trägerteilchen und das Anlagern der Tonerteilchen an der Applikatorwal- ze kann durch das Anlegen einer sogenannten Übertragungs- hilfsspannung zwischen Applikatorelement und Magnetwalzensystem begünstigt werden.
Herkömmliche elektrofotografische Hochleistungsdrucksysteme mit ≥ 150 Blatt DIN A4 pro Minute, wie z.B. die Pagestream- Drucker der Anmelderin, bieten die Möglichkeit, einen Grad der Grundeinfärbung des Druckguts insbesondere über eine Kontrasteinstellung einzustellen. Durch diese Einstellung wird die Grundeinfärbung in einer geringen Anzahl von Stufen verändert, wobei dies Auswirkungen auf sämtliche wesentliche Druckqualitätsparameter hat, wie Punktdurchmesser, Strichbreiten, Vollflächenhomogenität und Ausgewogenheit von nega- tiven und positiven Zeichen. Um eine sichere Einfärbung einer Fläche zu erreichen, muß beim Stand der Technik im allgemeinen das Ladungsbild mit einer Schichtdicke von mindestens 1,5 bis zu mehreren Lagen Tonerteilchen übereinander entwickelt werden, damit ein lückenloses konstant eingefärbtes Tonerbild auf einer Papierbahn erzeugt werden kann. Üblich sind Schichtdicken im Bereich vom 1,5 - 3 fachen Tonerteilchendurchmesser. Durch diese hohe Schichtdicke wird eine hohe Maximaleinfärbung des Tonerbildes erreicht. Somit wird beim Stand der Technik eine gute Druckqualität nur bei hoher Maximaleinfärbung erreicht.
Bei den bekannten Druckern wird die Schichtdicke der auf dem Fotoleiter eingefärbten Bereiche durch eine Änderung der Elektrofotografieparameter erreicht, insbesondere wird die Potentialdifferenz des Ladungsbildes zwischen geladenen und entladenen Bereichen erhöht sowie die Biasspannung verändert. Das Ladungsbild wird dann mit einer Zweikomponentenmagnet- bürste entwickelt, wodurch bei der höheren Potentialdifferenz eine relativ dicke Tonerschicht auf dem Fotoleiter erzeugt wird. Diese Beeinflussung der Schichtdicke hat jedoch zwangsläufig eine Beeinflussung anderer Druckqualitätsparameter, wie z.B. Punktdurchmesser, Strichbreiten, Vollflächenhomoge- nität sowie Ausgewogenheit von negativen und positiven Zeichen, zur Folge.
Ferner sind Zweikomponentendrucksysteme bekannt, die in Abhängigkeit der auf dem Fotoleiter erzeugten Schicht Tonermaterial die Tonermenge steuern, die dem Zweikomponentengemisch zugeführt wird. Bei den Druckern der Pagestream- Druckerfamilie der Anmelderin erfolgt die Zufuhr von Tonermaterial in das Zweikomponentengemisch der Entwicklerstation in Abhängigkeit von der erzeugten Tonerschicht auf dem Fotoleiter. Beim Unterschreiten einer voreingestellten Regelschwelle wird sogenannter Frischtoner aus einem Vorratsbehälter, ins- besondere aus einem Zwischenspeicher, der Entwicklerstation zugeführt. Dadurch steigt die Tonerkonzentration im Zweikomponentengemisch in der Entwicklerstation, wodurch das Verhältnis von Tonerteilchen und Trägerteilchen im Zweikomponentengemisch steigt und mehr Tonerteilchen in der Magnetbürste enthalten sind, die zum Einfärben des Fotoleiters benutzt wird. Jedoch dient diese Regelung vor allem dazu, die durch das Einfärben der Ladungsbilder aus dem Zweikomponentengemisch abgeführten Menge Tonermaterial diesem Gemisch wieder zuzuführen und eine konstante Einfärbung der erzeugten Druckbilder zu erreichen. Eine flexible Einstellung der zum Entwickeln des Ladungsgeräts benutzten Tonermenge ist dadurch nicht möglich, da Änderungen im Druckbild durch Zuführen bzw. nicht Zuführen von Tonermaterial erst nach einer Vielzahl von erzeugten Druckbildern wirksam werden und somit nur eine relativ träge Regelungsmöglichkeit gegeben ist.
Somit kann beim Stand der Technik eine Änderung der Einfär- bungsintensität des Ladungsbildes nur bei gleichzeitiger Änderung der Druckqualität erreicht werden. So werden z.B. die sichere und saubere Abbildung von Einzelpunkten, die Abbildung exakter Striche, das Erzeugen von glatten Kanten und das Einhalten exakter Raster sowie eine homogene Vollflächeneinfärbung bei einer Erhöhung der Einfärbung negativ beeinflußt. So kann zwar eine homogene Einfärbung von einzufärbenden Flächen durch eine sogenannte satte Einfärbung mit hoher Schichtdicke an Tonerteilchen erreicht werden, jedoch werden Punkte zu groß dargestellt und Raster nicht eingehalten, wodurch insbesondere Striche keine exakt geraden Kanten mehr haben. Bei einer Justage der Punktgröße bei satter Einfärbung werden die Punkte bei geringer Einfärbung hingegen zu klein dargestellt.
Aufgabe der Erfindung ist es, Verfahren und Anordnung zum Einfärben eines Applikatorelements eines elektrofotografi- sehen Druckers oder Kopierers anzugeben, durch die eine gewünschte voreingestellte Schichtdicke an Tonerteilchen auf einzufärbenden Bereichen des Fotoleiters auf einfache Art und Weise erzeugt wird und eine hohe Qualität des Druckbildes gewährleistet ist.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Erzeugen einer Tonerteilchenschicht mit einer voreingestellten Schichtdicke auf der Oberfläche eines Applikatorelements mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
Durch dieses erfindungsgemäße Verfahren wird erreicht, dass die Schichtdicke der Tonerteilchenschicht präzise auf einen voreingestellten Wert eingestellt bzw. geregelt wird. Dadurch kann die optische Dichte eines zu erzeugenden Druckbildes auf einfache Art und Weise insbesondere mit Hilfe weiterer Elektrofotografieparameter in weiteren Bereichen eingestellt werden. Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann ferner sichergestellt werden, dass auch bei Änderungen der Eigenschaften des Zweikomponentengemischs, insbesondere bei einer Alterung der Trägerteilchen, eine Tonerteilchenschicht auf der Oberfläche des Applikatorelements mit einer gleich bleibenden, d.h. mit einer voreingestellten, Schichtdicke erzeugt wird.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erzeugen einer Tonerteilchenschicht mit einer voreingestellten Schichtdicke auf der Oberfläche eines Applikatorelements. Diese Vorrichtung hat eine Walze, auf deren äußeren Oberfläche ein Zweikomponentengemisch aus elektrisch geladenen Tonerteilchen und ferromagnetischen Trägerteilchen haftet. Ferner umfasst die Vorrichtung ein Applikatorelement, in dessen einzufärbender Oberfläche das auf der Oberfläche der Walze haftende Zweikomponentengemisch vorbeiführbar ist. Weiterhin umfasst die Vorrichtung Mittel zum Erzeugen eines elektrischen Feldes, das zumindest eine Kraft auf einen Teil der elektrisch geladenen Tonerteilchen des Zweikomponentengemischs ausübt, der sich zwischen der Oberfläche der Walze und der einzufärbenden Oberfläche des Applikatorelements befindet. Die Vorrichtung umfasst Mittel zum Verändern der Stärke des elektrischen Feldes, um die Schichtdicke der durch die auf die einzufärbende Oberfläche des Applikatorelements übertragen Tonerteilchen gebildete Tonerteilchenschicht einzustellen. Weiterhin ist eine Messanordnung zum Ermitteln eines Ist-Wertes als Maß für die Schichtdicke vorgesehen. Ferner umfasst die Vorrichtung Mittel zum Vergleichen des ermittelten Ist-Werts mit einem durch die voreingestellte Schichtdicke bestimmten Sollwert. Die Mittel zum Verändern der Stärke des elektrischen Feldes verändern und/oder stellen die Stärke des elektrischen Feldes abhängig von der Abweichung des ermittelten Ist-Werts vom Sollwert ein.
Durch eine solche Anordnung wird erreicht, dass die auf der Oberfläche des Applikatorelements erzeugte Schichtdicke exakt einen voreingestellten Wert erreicht. Diese voreingestellte Schichtdicke wird mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung auch dann erreicht, wenn sich die Gemischeigenschaften des Zweikomponentengemischs aufgrund der Alterung der Trägerteilchen oder veränderten Materialeigenschaften der Tonerteilchen ändern. Durch die erfindungsgemäße Anordnung kann somit eine hohe Druckqualität über einen langen Zeitraum erreicht werden. Die auf der Oberfläche des Applikatorelements erzeugte Schichtdicke wird auf den voreingestellten Wert exakt eingestellt bzw. geregelt, wobei auch die Schichtdicke durch Verändern des Sollwerts auf einfache Art und Weise geändert werden kann.
Ein dritter Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einstellen des Einfärbegrades eines auf einer Seite eines Trägermaterials zu erzeugenden Tonerbildes, bei dem ein auf der äußeren Oberfläche einer Walze haftendes Zweikomponentengemisch aus elektrisch geladenen Tonerteilchen und ferromagnetischen Trägerteilchen an einer einzufärbenden Oberfläche eines Applikatorelements vorbeigeführt wird. Beim Vorbeiführen des Zweikomponentengemischs wird zumindest ein Teil der im Zweikomponentengemisch enthaltenen Tonerteilchen auf die einzufärbende Oberfläche des Applikatorelements übertragen. Mit Hilfe der einstellbaren Stärke eines elektrischen Feldes, das eine Kraft auf zumindest einen Teil der elektrisch geladenen Tonerteilchen des Zweikomponentengemischs zwischen der Oberfläche der Walze und der einzufärbenden Oberfläche des Applikatorelements ausübt, die auf der einzufärbenden Oberfläche des Applikatorelements durch die übertragenen Tonerteilchen erzeugte Tonerteilchenschicht mit einer voreingestellten Schichtdicke erzeugt wird. Der Einfärbegrad des auf der Seite des Trägermaterials zu erzeugenden Tonerbildes wird mit Hilfe weiterer Elektrofotografieparameter eingestellt.
Durch dieses erfindungsgemäße Verfahren wird erreicht, dass die Schichtdicke der auf der Oberfläche des Applikatorelements erzeugten Tonerteilchenschicht immer eine konstante voreingestellte Schichtdicke hat, wobei der Einfärbegrad des Druckbilds, der insbesondere durch eine Veränderung der Helligkeitseinstellung des zu erzeugenden Druckbildes mit Hilfe einer Bedieneinheit änderbar und voreinstellbar ist, nicht über die Schichtdicke der auf der Oberfläche des Applikatorelements erzeugten Tonerteilchenschicht eingestellt wird, sondern über die weiteren Elektrofotografieparameter, z.B. über die Punktgröße, der Hilfsspannung zum Übertragen von Tonermaterial von der Oberfläche des Applikatorelements auf die einzufärbenden Bereiche eines Fotoleiters und/oder von der Übertragungshilfsspannung zwischen dem Fotoleiter und einem Trägermaterial. Wird ein Tonerbildzwischenträger verwendet, so ist die Übertragungshilfsspannung zwischen dem Fotoleiter und diesem Zwischenträger sowie zwischen dem Zwischenträger und dem Trägermaterial auch Elektrofotografieparameter, durch die der Einfärbegrad des Druckbildes, d.h. die Helligkeit des Druckbildes, eingestellt und/oder verändert werden kann. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht eine einfache und genauere Steuerung der Helligkeit des zu erzeugenden Druckbildes, d.h. der Einfärbegrad des auf dem Trägermaterial zu erzeugenden Druckbildes ist einfach einstellbar. Durch die konstante Schichtdicke wird ferner erreicht, dass zum Ändern des Einfärbegrades des auf dem Trägermaterial zu erzeugenden Tonerbildes immer von einer konstanten voreingestellten Schichtdicke ausgegangen werden kann, wodurch das Einstellen der Helligkeit unabhängig von der Schichtdickensteuerung bzw. Schichtdickenregelung und dadurch einfacher erfolgen kann. Ein sogenanntes Wegdriften der Helligkeit der erzeugten Druckbilder wird dadurch vermieden.
Ein vierter Aspekt der Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Einstellen des Einfärbegrades eines auf einer Seite eines Trägermaterials zu erzeugenden Tonerbildes, die eine Walze hat, auf deren äußeren Oberfläche ein Zweikomponentengemisch aus elektrisch geladenen Tonerteilen und ferromagnetischen Trägerteilchen haftet. Ferner umfasst die Vorrichtung ein Applikatorelement, in dessen einzufärbender Oberfläche das auf der Oberfläche der Walze haftende Zweikomponentengemisch vorbeiführbar ist. Es sind Mittel zum Erzeugen eines elektrischen Feldes mit einer einstellbaren Feldstärke vorgesehen, wobei das elektrische Feld zumindest eine Kraft auf einen Teil der elektrisch geladenen Tonerteilchen des Zweikomponentengemischs zwischen der Oberfläche der Walze und der einzufärbenden Oberfläche des Applikatorelements ausübt. Durch das Einstellen einer geeigneten elektrischen Feldstärke hat die auf der einzufärbenden Oberfläche des Applikatorelements durch die auf dieser einzufärbenden Oberfläche übertragenen Tonerteilchen erzeugte Tonerteilchenschicht eine voreinge- stellte Schichtdicke. Weiterhin umfasst die Vorrichtung Mittel zum Einstellen weiterer Elektrofotografieparameter zum Einstellen des Einfärbegrades des auf der Seite des Trägermaterials zu erzeugenden Tonerbildes.
Durch eine solche Vorrichtung wird erreicht, dass der Einfärbegrad des zu erzeugenden Tonerbildes bzw. des zu erzeugenden Druckbildes unabhängig von der auf der Oberfläche des Applikatorelements erzeugten Schichtdicke verändert und eingestellt wird. Dadurch kann die Schichtdicke der auf der Oberfläche des Applikatorelements erzeugten Tonerteilchenschicht unabhängig von den weiteren Elektrofotografieparametern eingestellt werden, wodurch zum Einstellen des Einfärbegrades bzw. der Helligkeit nur die weiteren Elektrofotografieparame- ter auf geeignete Art und Weise verändert werden müssen. Bei der Veränderung der weiteren Elektrofotografieparameter kann somit von einer konstanten voreingestellten Schichtdicke ausgegangen werden. Dadurch kann die Helligkeit bzw. der Einfärbegrad mit hoher Präzision eingestellt werden. Auswirkungen von Alterungserscheinungen insbesondere der Trägerteilchen des Zweikomponentengemischs auf den Einfärbegrad bzw. auf die Helligkeit des auf dem Trägermaterial erzeugten Tonerbildes/Druckbildes treten bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung nicht auf .
Ein fünfter Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einfärben eines Applikatorelements eines Druckers oder Kopierers, bei dem ein auf der äußeren Oberfläche einer Walze haftendes Zweikomponentengemisch aus elektrisch geladenen Tonerteilchen und ferromagnetischen Trägerteilchen an einer einzufärbenden Oberfläche eines Applikatorelements vorbeigeführt wird. Beim Vorbeiführen des Zweikomponentengemischs wird zumindest ein Teil der im Zweikomponentengemisch enthaltenen Tonerteilchen auf die einzufärbende Oberfläche des Applikatorelements übertragen. Es wird ein elektrisches Feld erzeugt, das eine Kraft zumindest auf einen Teil der elektrisch geladenen Tonerteilchen des Zweikomponentengemischs ausübt, der sich zwischen der Oberfläche der Walze und der einzufärbenden Oberfläche des Applikatorelements befindet.
Durch dieses erfindungsgemäße Verfahren wird erreicht, dass die optische Dichte des erzeugten Druckbildes auf einfache Art und Weise in weiten Bereichen einstellbar ist, ohne andere Eigenschaften der Druckqualität, insbesondere ohne den Punktdurchmesser von Einzelpunkten, die Strichstärken, die Kantenglätte, die homogene Vollflächeneinfärbung sowie die Rasterabbildung zu beeinflussen. Ferner wird durch das Vorsehen eines Applikatorelements erreicht, dass eine bereits auf der Oberfläche des Fotoleiters erzeugte Schicht Tonerteilchen nicht wieder durch Trägerteilchen beschädigt wird. Durch das erfindungsgemäße Verfahren ist insbesondere eine stufenlose Einstellung der auf dem Applikatorelement erzeugten Schichtdicke der Tonerteilchenschicht möglich und eine Druckbildbeeinträchtigung durch sogenannte Verarmungseffekte ausgeschlossen sind. Die Änderung der Schichtdicke unabhängig von anderen Druckparametern wird insbesondere dadurch erreicht, dass sie im wesentlichen nur von der eingestellten elektrischen Feldstärke abhängig ist. Dadurch wird eine konstante Druckqualität bei einer unabhängigen Änderung der Einfärbung des einzufärbenden Druckbildes erreicht, wodurch ein deutlich geringerer Tonerverbrauch und somit geringe Druckkosten bei höherer Qualität des Druckguts erreicht wird. Insbesondere muß durch das erfindungsgemäße Verfahren keine sogenannte Übertonerung des latenten Ladungsbildes erfolgen, um eine sichere Einfärbung auch von großen Flächen sicherzustellen.
Ferner wird durch das erfindungsgemäße Verfahren erreicht, dass andere Parameter des Elektrofotografieprozesses, insbesondere die Potentialdifferenz zwischen geladenen und entladenen Bereichen des Fotoleiters und die Potentialdifferenz zwischen Applikatorelement und Fotoleiter, unabhängig von der auf dem Fotoleiter mit Hilfe des Applikatorelements erzeugten Schichtdicke des auf den Fotoleiter übertragenen Tonermaterials eingestellt werden können. Die Schichtdicke kann sehr schnell durch Änderung der Potentialdifferenz zwischen Walze und Applikatorelement geändert werden. Ferner wird durch das erfindungsgemäße Verfahren erreicht, dass der Elektrofotogra- fieprozeß stabilisiert und eine hohe Qualität des erzeugten Druckbilds erreicht wird. Weiterhin wird die Lebensdauer des Zweikomponentengemischs erhöht, da eine Erhöhung des Einfärbegrades nicht zwingend eine Erhöhung des Tonerteilchenanteils im Zweikomponentengemisch zur Folge hat. Auch können mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens sich langfristig ändernde Gemischparameter, wie z.B. der Gemischwiderstand, auf einfache Art und Weise durch Vergrößern der elektrischen Feldstärke ausgeglichen werden, wodurch der Nutzungszeitraum der Trägerteilchen vergrößert wird und Kosten von Verbrauchsmaterial gesenkt werden.
Auch kann vorteilhafterweise eine Regelung der Schichtdicke erfolgen, indem mit Hilfe einer Sensoranordnung die Einfärbung eines eingefärbten Bereichs des Druckbildes auf dem Fotoleiter oder einem nachfolgenden Trägermaterial erfasst und abhängig von dem erfassten Einfärbungsgrad die Stärke des elektrischen Feldes eingestellt wird. Alternativ oder zusätzlich kann der durch die Sensoranordnung erfasste Einfärbungsgrad zum automatischen Einstellen der Grundeinfärbung im Drucker oder Kopierer genutzt werden.
Ein sechster Aspekt der Erfindung betrifft eine Anordnung zum Einfärben eines Applikatorelements eines elektrofotografi- schen Druckers oder Kopierers. Die Anordnung enthält eine Walze, auf deren äußeren Oberfläche ein Zweikomponentengemisch aus elektrisch geladenen Tonerteilchen und ferromagnetischen Trägerteilchen haftet. Ferner enthält die Anordnung ein Applikatorelement, an dessen einzufärbender Oberfläche das auf der Oberfläche der Walze haftende Zweikomponentengemisch vorbeiführbar ist. Die Anordnung enthält ferner Mittel zum Erzeugen eines elektrischen Feldes, das zumindest auf den Teil des Zweikomponentengemischs wirkt, der sich zwischen der Oberfläche der Walze und der einzufärbenden Oberfläche des Applikatorelements befindet, wobei das elektrische Feld beim Vorbeiführen des Zweikomponentengemischs zumindest einen Teil der im Zweikomponentengemisch vorhandenen Tonerteilchen auf die einzufärbende Oberfläche des Applikatorelements überträgt. Eine Steuereinheit steuert die Stärke des elektrischen Feldes derart, dass die übertragenen Tonerteilchen auf der einzufärbenden Oberfläche eine voreingestellte Schichtdicke erzeugen.
Durch eine solche erfindungsgemäße Anordnung wird erreicht, dass die Schichtdicke von einer auf einen Fotoleiter aufzubringenden Schicht Tonermaterial unabhängig von weiteren Elektrofotografieparametern auf einfache Art und Weise eingestellt werden kann. So ist die Schichtdicke der auf einzufärbenden Bereichen eines Ladungsbildes erzeugten Tonerschicht im wesentlichen unabhängig von der Potentialdifferenz zwischen einzufärbenden und nicht einzufärbenden Bereichen des Fotoleiters. Durch Steuern der Übertragungsspannung können Trägerteilchen auch über einen relativ langen Zeitraum im Zweikomponentengemisch verwendet werden, da durch Ändern der Stärke des elektrischen Feldes weiterhin eine gewünschte Schichtdicke der auf dem Applikatorelement erzeugten Tonerschicht erreicht werden kann. Auch ist durch diese Anordnung eine sehr schnelle und flexible Änderung der Schichtdicke der auf dem Applikatorelement erzeugten Tonerschicht möglich.
Ein siebenter Aspekt der Erfindung betrifft einen Drucker oder Kopierer zum Erzeugen mehrfarbiger Druckbilder auf einem Trägermaterial, der mindestens zwei Entwicklerstationen hat. Die erste Entwicklerstation enthält elektrisch geladene Tonerteilchen einer ersten Farbe und die zweite Entwicklerstation elektrisch geladene Tonerteilchen einer von der ersten Farbe verschiedenen zweiten Farbe. In jeder der Entwicklerstationen ist ein Applikatorelement vorgesehen, auf dessen einzufärbender Oberfläche jeweils eine Tonerteilchenschicht aus den in der jeweiligen Entwicklerstation enthaltenen Tonerteilchen mit einer voreingestellten Schichtdicke nach einem erfindungsgemäßen Verfahren erzeugt wird.
Ein solcher Drucker oder Kopierer kann auf einfache Art und Weise Druckbilder in einer hohen Qualität erzeugen, da insbesondere bei Mehrfarbendruck zum Erzeugen von Mischfarben die Tonermengen des jeweiligen Farbauszugs für den Farbton der Mischfarbe von entscheidender Bedeutung sind. Die auf der einzufärbenden Oberfläche des in der jeweiligen Entwicklerstation angeordneten Applikatorelements hat eine definierte Schichtdicke unabhängig von der Alterung der in der jeweiligen Entwicklerstation enthaltenen Trägerteilchen. Somit können insbesondere bei Druckern mit mehreren Entwicklerstationen durch das Ausführen der Verfahrensschritte der erfindungsgemäßen Verfahren Entwicklerstationen eingesetzt werden, die Trägerteilchen mit unterschiedlichen AIterungszuständen haben, wobei auch bei diesen Entwicklerstationen eine hohe Druckqualität durch das Erzeugen einer konstanten voreingestellten Schichtdicke auf der Oberfläche des jeweiligen Applikatorelements erreicht wird.
Ein achter Aspekt der Erfindung betrifft einen Drucker oder Kopierer zum Erzeugen mehrfarbiger Druckbilder auf einem Trägermaterial, der mindestens zwei Entwicklerstationen hat. Die erste Entwicklerstation enthält elektrisch geladene Tonerteilchen einer ersten Farbe und die zweite Entwicklerstation elektrisch geladene Tonerteilchen einer von der ersten Farbe verschiedenen zweiten Farbe. Jede Entwicklerstation umfasst eine erfindungsgemäße Anordnung nach einem der vorhergehenden Aspekte.
Durch einen solchen Drucker oder Kopierer werden konstante voreingestellte Schichtdicken auf der Oberfläche des jeweiligen Applikatorelements erzeugt, wodurch hochwertige Druckbilder auch im Mehrfarbendruck bei Übereinanderdrucken mehrerer Tonerbilder erreicht werden.
Zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung wird im folgenden auf die in den Zeichnungen dargestellten bevorzugten Ausführungsformen bezuggenommen, die anhand spezifischer Terminologie beschrieben sind. Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass der Schutzumfang der Erfindung dadurch nicht eingeschränkt werden soll, da derartige Veränderungen und weitere Modifizierungen an den gezeigten Vorrichtung und/oder dem beschriebenen Verfahren sowie derartige weitere Anwendungen der Erfindung, wie sie darin aufgezeigt sind, als übliches, derzeitiges oder künftiges Fachwissen eines zuständigen Fachmannes angesehen werden. Die Figuren zeigen Ausführungsbei- spiele der Erfindung, nämlich:
Figur 1 eine Anordnung zum Einfärben eines Fotoleiterbandes mit Hilfe einer Applikator- walze gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung; und
Figur 2 eine Anordnung zum Einfärben eines Fotoleiterbandes mit Hilfe einer Applikator- walze gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung.
In Figur 1 ist eine Entwicklereinheit 10 zum Entwickeln eines auf einem Fotoleiterband 12 enthaltenen Ladungsbildes dargestellt. Das Fotoleiterband 12 wird in Richtung des Pfeils Pl mit im wesentlichen gleich bleibender Geschwindigkeit angetrieben. Die Entwicklereinheit 10 enthält eine Applikatorwalze 14, eine Magnetwalze 16 und ein Mischrad 18. Der untere Teil des Mischrads 18 befindet sich in dem sogenannten Gemischsumpf der Entwicklereinheit 10, in dem ein Zweikomponentengemisch aus Tonerteilchen und Trägerteilchen enthalten ist. Die Tonerteilchen sind elektrisch geladen und haften an den ferromagnetischen Trägerteilchen. Die Trägerteilchen dienen im wesentlichen dazu, die Tonerteilchen mit Hilfe der Magnetwalze 16 zu transportieren.
Im Inneren der Magnetwalze 16 sind drei Magnetelemente 22, 24, 26 ortsfest angeordnet. Die Magnetelemente sind Permanentmagnete, insbesondere Naturmagnete, die sich im Inneren der Walze 16 über deren gesamte Länge erstrecken. Die Längsachsen durch die Pole der Magnetelemente 22, 24, 26 sind radial ausgerichtet, wobei die Südpole der Magnetelemente 22 und 26 zur Walzenoberfläche hin und der Nordpol des Magnetelements 24 zur Walzenoberfläche hin ausgerichtet ist. Die Gegenpole der Magnetelemente 22, 24, 26 sind nicht dargestellt. Im Bereich der Magnetelemente 22, 24, 26 werden auf der Oberfläche der Magnetwalze 16 sogenannte Magnetbürsten ausgebildet, durch die in diesen Bereichen erhabene Ansammlungen aus Tonerteilchen und Trägerteilchen gebildet sind. Die ferromagnetischen Trägerteilchen werden zusammen mit an diesen haftenden Tonerteilchen im Bereich der Magnetelemente durch das Magnetfeld dieser Magnetelemente 22, 24, 26 gehalten und werden entlang der Feldlinien des Magnetfeldes ausgerichtet, wodurch die abstehende Bürstenform erzeugt wird.
Das Mischrad 18 wird in Richtung des Pfeils P2 angetrieben, wodurch die im Gemischsumpf 20 befindlichen Tonerteilchen und Trägerteilchen durchmischt werden, wobei die Tonerteilchen durch die beim Durchmischen erzeugte Reibung tiboelektrisch aufgeladen werden. Das Zweikomponentengemisch aus Tonerteil- chen und Trägerteilchen wird bis zu der Magnetwalze 16 hinauf geschleudert bzw. hinauf gewirbelt, wodurch ein Teil des Zweikomponentengemischs an der Oberfläche der Magnetwalze 16 auftrifft und insbesondere durch die Magnetfelder der Magnetelemente 22 und 24 auf der Oberfläche der Magnetwalze 16 gehalten wird. Durch die Bewegung der Magnetwalze 16 in Richtung des Pfeils P2 wird das Gemisch aus Tonerteilchen und Trägerteilchen auf der Oberfläche der Magnetwalze 16 gefördert. Die Schichtdicke der auf der Oberfläche der Magnetwalze 16 befindlichen Schicht des Zweikomponentengemischs wird durch eine Rakel 28 begrenzt.
Die Magnetwalze 16 enthält eine Metallhülse 30, die mit einer keramischen Schicht mit einer geeigneten Rauhigkeit beschichtet ist und gute Hafteigenschaften zum Transport des Zweikomponentengemischs hat. Die Metallhülse 30 ist mit einem ersten Potential einer Gleichspannungsquelle DC1 verbunden. Die Gleichspannungsquelle DC1 ist stufenlos einstellbar, wobei die Spannung der Gleichspannungsquelle DCl mit Hilfe einer Steuereinheit eingestellt wird.
Die Applikatorwalze 14 enthält eine Metallhülse 32, die mit einem zweiten Potential der Gleichspannungsquelle DCl verbunden ist. Somit wird zwischen der Metallhülse 32 der Applikatorwalze 14 und der Metallhülse 30 der Magnetwalze 16 ein elektrisches Feld erzeugt, wobei das elektrische Feld an der Stelle 46 mit dem geringsten Abstand zwischen der Applikatorwalze 14 und der Magnetwalze 16 am stärksten ist. Das elektrische Feld zwischen der Applikatorwalze 14 und der Magnetwalze 16 führt dazu, dass sich die an den Trägerteilchen anhaftenden Tonerteilchen von den Trägerteilchen lösen und auf der Oberfläche der Applikatorwalze 14 angelagert werden. Die Menge der aus dem Zweikomponentengemisch herausgelösten und an die Applikatorwalze 14 angelagerten Tonerteilchen ist dabei von der Potentialdifferenz zwischen dem ersten Potenti- al und dem zweiten Potential abhängig, d.h. Von der durch die Gleichspannungsquelle DCl erzeugten Spannung.
Die an die Oberfläche der Applikatorwalze 14 angelagerten Tonerteilchen haften auf dieser Oberfläche elektrostatisch. Somit kann durch die eingestellte Spannung an der Spannungsquelle DCl die auf der Applikatorwalze 14 erzeugte Schichtdicke der Tonerteilchenschicht auf einfache Art und Weise eingestellt werden. Im Bereich 34 befindet sich auf dem Fotoleiterband 12 ein Ladungsbild, d.h. ein latentes Druckbild. Das Fotoleiterband 12 wird in Richtung des Pfeils Pl bewegt, wobei gleichzeitig die Applikatorwalze 14 in Richtung des Pfeils P4 angetrieben wird. Die Umlaufgeschwindigkeit des Fotoleiterbands 12 und die Umlaufgeschwindigkeit der Applikatorwalze 14 sind im wesentlichen gleich, so dass keine Geschwindigkeitsdifferenz im Bereich einer Umdruckstelle 36 zwischen Fotoleiterband 12 und Applikatorwalze 14 auftritt.
Die einzufärbenden Bereiche des Ladungsbildes 34 werden im Umdruckbereich 36 mit Tonermaterial eingefärbt, wobei im wesentlichen die gesamte auf der Oberfläche der Applikatorwalze 14 befindliche Tonermaterialschicht, die dem einzufärbenden Bereich gegenüberliegt, auf das Fotoleiterband übertragen wird. Im Bereich 38 des Fotoleiterbands 12 befindet sich somit ein Tonerbild auf dem Fotoleiterband, das im wesentlichen dem zu erzeugenden Druckbild entspricht. Auf der Applikatorwalze 14 bleibt im Bereich 40 ein Tonerbild zurück, das dem Negativ des Druckbilds im Bereich 38 entspricht. Mit Hilfe einer Rakel 42 wird noch auf der Oberfläche der Applikatorwalze 14 befindliches Tonermaterial von dessen Oberfläche abgeschabt. Das abgeschabte Tonermaterial fällt zurück in den Gemischsumpf und wird dadurch dem Elektrofotografieprozeß wieder zugeführt. Mit Hilfe der Rakel 42 wird das gegebenenfalls noch auf der Oberfläche der Applikatorwalze 14 in den Bereichen, von denen die Schicht Tonermaterial auf das Fotoleiterband 12 übertragen worden ist, vorhandenes Tonermaterial von der Oberfläche der Applikatorwalze 14 entfernt. Zum Entfernen des auf der Applikatorwalze 14 verbleibenden Tonermaterials und zum Reinigen der Oberfläche der Magnetwalze 16 können weitere Reinigungsvorrichtungen zusätzlich oder alternativ zur Rakel 42 vorgesehen sein, wie sie insbesondere aus der internationalen Patentanmeldung WO 03/036393 A2 bekannt sind. Die in dieser Patentanmeldung enthaltene Offenbarung wird hiermit durch Bezugnahme in die vorliegende Beschreibung aufgenommen. Ferner ist in dieser Anmeldung der Aufbau der Magnetwalze 16 ausführlich beschrieben. Auch diese Offenbarung wird hiermit durch Bezugnahme in die vorliegende Beschreibung aufgenommen.
Im Umdruckbereich 36 ist ein Luftspalt zwischen der Oberfläche der Applikatorwalze 14 und des Fotoleiterbands 16 vorgesehen, so dass die Entwicklung des im Bereich 34 enthaltenen Ladungsbilds mit Tonermaterial über einen Luftspalt erfolgt. Das Fotoleiterband 12 enthält eine elektrisch leitende Schicht 44, die mit einem zweiten Potential einer zweiten Gleichspannungsquelle DC2 verbunden ist. Das erste Potential der Gleichspannungsquelle DCl ist in dem zweiten Potential in der Gleichspannungsquelle DCl und somit mit der Metallhülse 32 der Applikatorwalze 14 verbunden. Mit Hilfe der Gleichspannungsquelle DC2 wird somit ein elektrisches Feld zwischen der elektrisch leitenden Schicht 44 und der Metallhülse 32 erzeugt, wodurch der Umdruck der Tonerteilchen von der Applikatorwalze 14 auf die einzufärbenden Bereiche 34 des Fotoleiterbands 12 zumindest begünstigt wird. Vorzugsweise ist auch die Gleichspannungsquelle DC2 stufenlos einstellbar, so dass die Stärke des elektrischen Feldes zwischen der Metallhülse 32 und der elektrisch leitenden Schicht 44 in einem großen Bereich geregelt werden kann. In Figur 2 ist die Entwicklereinheit 10 gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Gleiche Elemente haben gleiche Bezugszeichen. Im Unterschied zu der Ausführungsform nach Figur 1 ist bei der Ausführungsform 2 eine ortsfeste Gegenelektrode 48 mit zwei Elektrodenplatten 50, 52 im Inneren der Applikatorwalze 14 angeordnet. Im Bereich 46 mit dem geringsten Abstand zwischen der Applikatorwalze 14 und der Magnetwalze 16 ist die Elektrodenplatte 5 gegenüber der Walze 16 angeordnet. Die Gegenelektrode 48 mit den Elektrodenplatten 50, 52 ist in gleicher Weise wie die Metallhülse 32 gemäß der ersten Ausführungsform nach Figur 1 mit dem zweiten Potential der Gleichspannungsquelle DCl und dem ersten Potential der Gleichspannungsquelle DC2 verbunden. Somit kann bei der Ausführungsform nach Figur 2 auch eine Kunststoffwalze als Applikatorwalze 14 eingesetzt werden, die keine Metallhülse 32 enthält.
Bei der Ausführungsform nach Figur 2 ist eine WechselSpannung der durch die Gleichspannungsquelle DCl erzeugten Gleichspannung überlagert, die mit Hilfe einer WechselSpannungsquelle AC1 erzeugt wird. Der Betrag der durch die Wechselspannungs- quelle AC1 erzeugten WechselSpannung ist vorzugsweise stufenlose mit Hilfe einer Steuereinheit einstellbar. Die durch die Wechselspannungsquelle ACl erzeugte WechselSpannung dient insbesondere dazu, dass die an den Trägerteilchen haftenden Tonerteilchen von den Trägerteilchen insbesondere im Bereich 46 gelöst werden, wodurch die gelösten Tonerteilchen mit Hilfe der von der Gleichspannungsquelle DCl erzeugten Gleichspannung in Richtung der Oberfläche der Applikatorwalze 14 gezogen werden und auf der Oberfläche der Applikatorwalze 14 elektrostatisch haften.
In gleicher Weise ist der durch die Gleichspannungsquelle DC2 erzeugten Gleichspannung eine von einer Wechselspannungsquel- le AC2 erzeugten WechselSpannung überlagert. Mit Hilfe der durch die Wechselspannungsquelle AC1 erzeugten Spannung werden die Tonerteilchen von der Oberfläche der Applikatorwalze 14 gelöst. Alternativ zur in Figur 2 dargestellten Ausführungsform kann die Applikatorwalze eine Metallhülse ähnlich der Metallhülse 32 nach Figur 1, die als Elektrode dient. Die zweite Elektrodenplatte 52 ist im Inneren der Applikatorwalze 14 ortsfest gegenüber dem Umdruckbereich 36 angeordnet ist.
Bei anderen Ausführungsformen kann auch nur eine Wechselspan- nungsquelle ACl oder AC2 vorgesehen sein.
Die Trägerteilchen haben bei den beschriebenen Auführungsformen einen Durchmesser von etwa 50 um und sind in den Figuren 1 und 2 als Kreise dargestellt. Die Tonerteilchen haben einen Durchmesser von etwa 7 um und sind in den Figuren 1 und 2 als Punkte dargestellt. Sowohl bei der Ausführungsform nach Figur 1 als auch bei der Ausführungsform nach Figur 2 kann durch das Ändern der Gleichspannung DCl die auf der Applikatorwalze 14 erzeugte Schichtdicke gesteuert werden.
Wird nachfolgend die Schichtdicke der erzeugten Tonerteilchenschicht auf der Applikatorwalze 14, auf dem Fotoleiterband 12 oder einem nachfolgenden Trägermaterial, wie z.B. einem endlosen Transferband oder ein zu bedruckendes Trägermaterial, ermittelt, so kann diese ermittelte Schichtdicke mit einem Sollwert verglichen und abhängig vom Vergleichsergebnis die Höhe der durch die Gleichspannungsquelle DCl erzeugte Gleichspannung gesteuert werden, wodurch die Schichtdicke geregelt wird. Alternativ oder zusätzlich kann der Einfärbungsgrad der auf der Applikatorwalze 14, dem Fotoleiterband 12 oder einem nachfolgenden Trägermaterial erzeugten Tonerteilchenschicht ermittelt und mit einem Sollwert verglichen werden. Abhängig vom Vergleichsergebnis wird die Spannungsquelle DCl angesteuert, um die auf der Applikatorwalze 14 zu erzeugenden Schichtdicke der Tonerteilchenschicht dem Sollwert anzupassen. Als Sensor kann dabei ein optischer Sensor, ein kapazitiver Sensor und/oder ein Lasertriangulationssensor verwendet werden.
Beim Einbau in einen elektrofotografischen Drucker oder Kopierer ist die Entwicklereinheit 10 vorzugsweise von einem geeigneten Gehäuse umschlossen.
Die Entwicklerstationen 10 mit Applikatorwalzen 14 nach den Figuren 1 und 2 erzeugen mit Hilfe einer Zweikomponenten- Magnetbürste eine Tonerteilchenschicht auf der Applikatorwalze 14, die elektrostatisch auf der Applikatorwalze haftet. Der Kraftvektor des durch die Gleichspannung DCl erzeugten elektrischen Feldes, der auf die Tonerteilchen wirkt, ist in Richtung der Applikatorwalze 14 gerichtet. Über den Luftspalt zwischen Applikatorwalze 14 und Fotoleiterband 12 wird in den zu entwickelnden Bereichen des Fotoleiterbands, d.h. in den einzufärbenden Bereichen, die gesamte Tonerteilchenschicht von der Applikatorwalze 14 auf das Fotoleiterband 12 übertragen. Auf der Oberfläche der Applikatorwalze 14 verbleibt in diesem Bereich nur ein sehr geringer Rest, der unabhängig von der auf der Applikatorwalze 14 angelagerten Tonerschicht konstant ist.
Die Schichtdicke der Tonerteilchenschicht auf dem Fotoleiterband 12 in den einzufärbenden Bereichen 38 ist somit unabhängig von der Übertragungshilfsspannung DCl. Die Stärke des elektrischen Feldes der Gleichspannungsquellen DCl und DC2 ist vorzugsweise stufenlos einstellbar, wodurch eine sehr variable Schichtdickeneinstellung in weiten Bereichen möglich ist .
Wie bereits erwähnt, können vorhandene ProzessSchwankungen des Elektrofotografieprozesses durch eine Regelung der Schichtdicke weitestgehend ausgeglichen werden, da die Schichtdicke mit Hilfe der Gleichspannungsquelle DCl einfach und schnell geändert werden kann. Zunächst wird mit Hilfe einer geeigneten Sensoranordnung die erzeugte Druckguteinfär- bung vorzugsweise auf dem Fotoleiterband als Ist-Einfärbung ermittelt. Bei einer Abweichung dieser ermittelten Ist- Einfärbung von einer Solleinfärbung wird mit Hilfe eines Regelkreises die von der Spannungsquelle DCl erzeugte Gleichspannung so lange verändert, bis die dann ermittelte Ist- Einfärbung der Solleinfärbung entspricht.
Ist z.B. die ermittelte Ist-Einfärbung geringer als die Solleinfärbung, so wird die Spannung der Gleichspannungsquelle DCl erhöht, wodurch die auf der Oberfläche der Applikatorwalze 14 abgelagerte und somit die auf dem Fotoleiterband 12 entwickelte Tonermenge zunimmt und sich der Solleinfärbung annähert. Ist die ermittelte Ist-Einfärbung jedoch höher als die Solleinfärbung, so wird die Spannung der Gleichspannungs- quelle DCl entsprechend reduziert. Dadurch kann schnell und flexibel auf ProzessSchwankungen reagiert werden, die durch die in der Beschreibungseinleitung beschriebene Regelung des Nachförderns von Tonermaterial in die Entwicklereinheit 10 nicht möglich ist.
Die infolge der Alterung der Trägerteilchen veränderten Gemischparameter des Zweikomponentengemischs beeinflussen zwar die Toneranlagerung an den Trägerteilchen, jedoch werden diese durch die beschriebene Regelung der Schichtdicke bzw. der Einfärbung ausgeregelt, so dass eine gleich bleibende Einfärbung der zu entwickelnden Ladungsbilder in gleich bleibender Qualität erfolgt. Dadurch können auch die Trägerteilchen länger im elektrofotografischen Prozeß in der Entwicklereinheit 10 des Druckers genutzt werden, wodurch Kosten reduziert werden können. Obgleich in den Zeichnungen und in der vorhergehenden Beschreibung bevorzugte Ausführungsbeispiele aufgezeigt und detailliert beschrieben sind, so sollte dies als rein beispielhaft und die Anmeldung nicht einschränkend angesehen werden. Es wird darauf hingewiesen, dass nur die bevorzugten Ausführungsbeispiele dargestellt und beschrieben sind und sämtliche Veränderungen und Modifizierungen, die derzeit und künftig im Schutzumfang der Erfindung liegen, geschützt werden sollen.
Bezugszeichenliste
10 Entwicklereinheit
12 Fotoleiterband
14 Applikatorwalze
16 Magnetwalze
18 Mischrad
20 Gemischsumpf
22, 24,26 Magnete1ement
28, 42 Rakel
30, 32 Metallhülse
34 Bereich Ladungsbild
36 Bereich Umdruck
38 Bereich Tonerbild
40 Druckbild (negativ)
44 elektrisch leitende Schicht
46 Übertragungsbereich
48 Gegenelektrode
50, 52 Elektrodenplatte
Pl, P2,
P3, P4 Richtungspfeile

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zum Erzeugen einer Tonerteilchenschicht mit einer voreingestellten Schichtdicke auf der Oberfläche eines Applikatorelements, bei dem ein auf der äußeren Oberfläche einer Walze (16) haftendes Zweikomponentengemisch aus elektrisch geladenen Tonerteilchen und ferromagnetischen Trägerteilchen an einer einzufärbenden Oberfläche eines Applikatorelements (14) vorbeigeführt wird, beim Vorbeiführen des Zweikomponentengemischs zumindest ein Teil der im Zweikomponentengemisch enthaltenen Tonerteilchen auf die einzufärbende Oberfläche des Applikato- relements (14) übertragen wird, ein elektrisches Feld erzeugt wird, das zumindest eine Kraft auf einen Teil der elektrisch geladenen Tonerteilchen des Zweikomponentengemischs ausübt, der sich zwi- sehen der Oberfläche der Walze (16) und der einzufärbenden Oberfläche des Applikatorelements (14) befindet, die Stärke des elektrischen Feldes zum Einstellen der Schichtdicke der durch die auf die einzufärbende Oberflä- ehe des Applikatorelements (14) übertragenen Tonerteilchen gebildeten Tonerteilchenschicht verändert wird, ein Ist-Wert als Maß für die Schichtdicke ermittelt wird, der ermittelte Ist-Wert mit einem durch eine voreingestellte Schichtdicke bestimmten Soll-Wert verglichen wird, und bei dem die Stärke des elektrischen Feldes abhängig von der Abweichung des ermittelten Ist-Werts vom Soll- Wert eingestellt und/oder verändert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ist-Wert mit Hilfe einer Messanordnung ermittelt wird, die die Schichtdicke der Tonerteilchenschicht auf der Oberfläche des Applikatorelements (14) erfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ist-Wert mit Hilfe einer Messanordnung ermittelt wird, die die Schichtdicke zumindest eines Bereichs eines mit Hilfe des Applikatorelements (14) auf der Oberfläche eines Fotoleiters eingefärbten Tonerbildes als Ist-Wert erfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ist-Wert mit Hilfe einer Messanordnung ermittelt wird, die die Schichtdicke zumindest eines Bereichs eines auf einem Trägermaterial erzeugten Tonerbildes als Ist- Wert erfasst.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ist-Wert mit Hilfe eines kapazitiven Schichtdicken-Sensors, eines optischen Schichtdicken-Sensors oder eines Sensors zum Erfassen der optischen Dichte des eingefärbten Tonerbildes ermittelt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stärke des elektrischen Feldes stufenlos zum stufenlosen Verändern der Schichtdicke verändert wird. Vorrichtung zum Erzeugen einer Tonerteilchenschicht mit einer voreingestellten Schichtdicke auf der Oberfläche eines Applikatorelements,
mit einer Walze (16) , auf deren äußeren Oberfläche ein Zweikomponentengemisch aus elektrisch geladenen Tonerteilchen und ferromagnetischen Trägerteilchen haftet,
mit einem Applikatorelement (14) , an dessen einzufärben- der Oberfläche das auf der Oberfläche der Walze (16) haftende Zweikomponentengemisch vorbeiführbar ist,
mit Mitteln zum Erzeugen eines elektrischen Feldes, das zumindest eine Kraft auf einen Teil der elektrisch gela- denen Tonerteilchen des Zweikomponentengemischs ausübt, der sich zwischen der Oberfläche der Walze (16) und der einzufärbenden Oberfläche des Applikatorelements (14) befindet,
mit Mitteln zum Verändern der Stärke des elektrischen
Feldes, um die Schichtdicke der durch die auf die einzufärbende Oberfläche des Applikatorelements (14) übertragenen Tonerteilchen gebildeten Tonerteilchenschicht einzustellen,
mit einer Messanordnung zum Ermitteln eines Ist-Wertes als Maß für die Schichtdicke,
mit Mitteln zum Vergleichen des ermittelten Ist-Wertes mit einem durch eine voreingestellte Schichtdicke bestimmten Soll-Wert,
wobei die Mittel zum Verändern der Stärke des elektrischen Feldes die Stärke des elektrischen Feldes abhängig von der Abweichung des ermittelten Ist-Werts vom Soll- Wert einstellen und/oder verändern.
8. Verfahren zum Einstellen des Einfärbegrades eines auf einer Seite eines Trägermaterials zu erzeugenden Tonerbildes, bei dem ein auf der äußeren Oberfläche einer Walze (16) haftendes Zweikomponentengemisch aus elektrisch geladenen Tonerteilchen und ferromagnetischen Trägerteilchen an einer einzufärbenden Oberfläche eines Applikatorelements (14) vorbeigeführt wird, beim Vorbeiführen des Zweikomponentengemischs zumindest ein Teil der im Zweikomponentengemisch enthaltenen Tonerteilchen auf die einzufärbende Oberfläche des Applikatorelements (14) übertragen wird, mit Hilfe der einstellbaren Stärke eines elektrischen Feldes, das eine Kraft auf zumindest dem Teil der elektrisch geladenen Tonerteilchen des Zweikomponentengemischs zwischen der Oberfläche der Walze (16) und der einzufär- benden Oberfläche des Applikatorelements (14) ausübt, die auf der einzufärbenden Oberfläche des Applikatorelements (14) durch die übertragenen Tonerteilchen erzeugte Tonerteilchenschicht mit einer voreingestellten Schichtdicke erzeugt wird, und bei dem der Einfärbegrad des auf der Seite des Trägermaterials zu erzeugenden Tonerbildes mit Hilfe mindestens eines weiteren Elektrofotografieparameters eingestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die weiteren Elektrofotografieparameter das elektrische Feld zwischen der Oberfläche des Applikatorelements (14) und des Fotoleiters, das elektrische Feld zwischen der Oberfläche des Fotoleiters und dem Trägermaterial, von der Beleuchtungsstärke, dem mit Hilfe des Zeichengenerators erzeugten Punktdurchmessers und/oder von dem Potential des aufgeladenen Fotoleiters umfasst.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Stärke des auf zumindest den Teil des Zweikomponentengemischs zwischen der Oberfläche der Walze (16) und der einzufärbenden Oberfläche des Applikatorelements (14) wirkenden elektrischen Feldes zum Ausgleich von veränderten Eigenschaften des Zweikomponentengemischs verändert wird, um eine im wesentlichen gleich bleibende Schichtdicke der auf der einzufärbenden Oberfläche des Applikatorelements (14) erzeugten Tonerteilchenschicht zu erzeugen.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet dass die voreingestellte Schichtdicke der auf der einzufärbenden Oberfläche des Applikatorelements (14) erzeugten Tonerteilchenschicht unabhängig vom voreingestellten Einfärbegrad des zu erzeugenden Tonerbildes konstant ist.
12. Vorrichtung zum Einstellen des Einfärbegrades eines auf einer Seite eines Trägermaterials zu erzeugenden Tonerbildes, mit einer Walze (16) , auf deren äußeren Oberfläche ein Zweikomponentengemisch aus elektrisch geladenen Tonerteilchen und ferromagnetischen Trägerteilchen haftet, mit einem Applikatorelement (14) , an dessen einzufärbender Oberfläche das auf der Oberfläche der Walze (16) haftende Zweikomponentengemisch vorbeiführbar ist, mit Mitteln zum Erzeugen eines elektrischen Feldes mit einer einstellbaren Feldstärke, wobei das elektrische Feld zumindest eine Kraft auf einen Teil der elektrisch geladenen Tonerteilchen des Zweikomponentengemischs zwischen der Oberfläche der Walze (16) und der einzufärben- den Oberfläche des Applikatorelements (14) ausübt, wobei die auf der einzufärbenden Oberfläche des Applikatorelements (14) durch die auf diese einzufärbende Oberfläche übertragenen Tonerteilchen erzeugte Tonerteilchenschicht durch Einstellen einer geeigneten elektrischen Feldstärke eine voreingestellte Schichtdicke hat, mit Mitteln zum Einstellen weiterer Elektrofotografieparameter zum Einstellen des Einfärbegrades des auf der Seite des Trägermaterials zu erzeugenden Tonerbildes.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die voreingestellte Schichtdicke der auf der einzufärbenden Oberfläche des Applikatorelements (14) erzeugten Tonerteilchenschicht unabhängig vom voreingestellten Einfärbegrad des zu erzeugenden Tonerbildes konstant ist.
14. Verfahren zum Einfärben eines Applikatorelements eines Druckers oder Kopierers, bei dem ein auf der äußeren Oberfläche einer Walze (16) haftendes Zweikomponentengemisch aus elektrisch geladenen Tonerteilchen und ferromagnetischen Trägerteilchen an einer einzufärbenden Oberfläche eines Applikatorelements (14) vorbeigeführt wird, beim Vorbeiführen des Zweikomponentengemischs zumindest ein Teil der im Zweikomponentengemisch enthaltenen Tonerteilchen auf die einzufärbende Oberfläche des Applikatorelements (14) übertragen wird, ein elektrisches Feld erzeugt wird, das eine Kraft zumindest auf einen Teil der elektrisch geladenen Tonerteilchen des Zweikomponentengemischs ausübt, der sich zwischen der Oberfläche der Walze (16) und der einzufärben- den Oberfläche des Applikatorelements (14) befindet, und bei dem die Stärke des elektrischen Feldes derart gesteuert wird, dass die übertragenen Tonerteilchen auf der einzufärbenden Oberfläche des Applikatorelements (14) ei- ne voreingestellte Schichtdicke erzeugen.
15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die einzufärbende Oberfläche des Applikatorelements (14) an der Oberfläche der Walze (16) vorbeigeführt wird, dass die Drehrichtung der Walze (16) vorzugsweise gleich der Förderrichtung des Applikatorelements (14) ist, und dass die Umlaufgeschwindigkeiten der Walze (16) und des Applikatorelements (14) im wesentlichen gleich sind.
16. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Applikatorelement (14) eine Applikatorwalze oder ein Applikatorband ist.
17. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Inneren der Walze (18) mindestens ein Magnetelement (22, 24, 26) ortsfest angeordnet wird, dessen Magnetfeld auf die Trägerteilchen derart einwirkt, dass auf der Oberfläche der Walze (16) eine er- habene Ansammlung des Zweikomponentengemischs, insbesondere eine Magnetbürste, gebildet wird.
18. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da- durch gekennzeichnet, dass mit Hilfe der auf dem Applikatorelement (14) erzeugten Schicht aus Tonerteilchen ein auf einem Fotoleiter (16) befindliches Ladungsbild eingefärbt und entwickelt wird.
19. Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Magnetelement (22, 24, 26) an der Stelle (46) mit dem geringsten Abstand zwischen dem Applikatorelement (14) und der Walze (16) angeordnet wird, und dass die Achse der Pole (N, S) des Magnetelements (22, 24, 26) radial zur Walze (16) ausgerichtet wird.
20. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Zweikomponentengemisch mit Hilfe einer Gemischaufbereitungseinrichtung derart aufbe- reitet wird, dass es einen voreingestellten Anteil Tonerteilchen enthält.
21. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass das Magnetelement (22, 24, 26) ein Permanentmagnet und/oder einen Elektromagnet enthält.
22. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichtdicke auf dem Applikatorelement (14), auf einem Fotoleiter (12) und/oder einem Trägermaterial mit Hilfe einer Sensoranordnung erfasst wird, wobei durch die Sensoranordnung insbesondere der Einfärbungsgrad und/oder die Schichtdicke der durch die Tonerteilchen gebildeten Schicht erfasst wird.
23. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass als Sensoranordnung ein optischer Sensor zum Erfassen des Einfärbungsgrades , ein Lasertriangulationssensor und/oder ein kapazitiver Sensor verwendet wird.
24. Verfahren nach einem der Ansprüche 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, dass die ermittelte Schichtdicke mit einem Sollwert verglichen wird, und dass abhängig vom Vergleichsergebnis die Stärke des elektrischen Feldes einge- stellt wird.
25. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die durch die auf das Applikatorelement (14) übertragenen Tonerteilchen erzeugten Schichtdicke geregelt wird.
26. Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Stärke des elektrischen Feldes als Stellgröße verwendet wird, wobei das elektrische Feld vorzugsweise durch Ändern der Potentialdifferenz bzw. der angelegten Spannung zwischen der Oberfläche der Walze (16) und der Oberfläche des Applikatorelements (14) eingestellt wird.
27. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da- durch gekennzeichnet, dass mit Hilfe des Vergleichs zwischen dem von der Sensoranordnung ermittelten Messwerts und dem Sollwert eine Regelabweichung ermittelt wird.
28. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da- durch gekennzeichnet, dass die Walze (16) eine düsenför- mige metallische Schicht (32) enthält, die sich im wesentlichen über die gesamte Länge der Walze (16) erstreckt, wobei die Schicht (32) als Elektrode dient, vorzugsweise ist der Grundkörper der Walze (16) eine Metall- hülse (32) .
29. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Applikatorelement (14) eine elektrisch leitende Schicht (30) enthält, die sich in einer parallelen Ebene zur Oberfläche des Applikatorelements (14) erstreckt und die als Elektrode dient.
30. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass im Applikatorelement (14) und/oder in der Walze (16) ortsfeste Elektroden angeordnet sind, die einander gegenüberliegend angeordnet sind.
31. Verfahren einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mischwalze (18) vorgesehen wird, durch die die im Zweikomponentengemisch enthaltenen Trägerteilchen und Tonerteilchen gleichmäßig durchmischt werden und mit deren Hilfe das Zweikomponentengemisch aufbereitet wird.
32. Verfahren nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, dass das aufbereitete Zweikomponentengemisch der Walze (16) zugeführt wird, wobei die Höhe der auf der Oberfläche der Walze erzeugten Schicht des Zweikomponentengemischs mit Hilfe einer Dosierrakel (28) begrenzt wird.
33. Anordnung zum Einfärben eines Applikatorelements eines elektrofotografischen Druckers oder Kopierers, mit einer Walze (16) , auf deren äußeren Oberfläche ein Zweikomponentengemisch aus elektrisch geladenen Tonerteilchen und ferromagnetischen Trägerteilchen haftet, mit einem Applikatorelement (14) , an dessen einzufärbender Oberfläche das auf der Oberfläche der Walze (16) haf- tende Zweikomponentengemisch vorbeiführbar ist, mit Mitteln zum Erzeugen eines elektrischen Feldes, das zumindest eine Kraft auf einen Teil des Zweikomponentengemischs ausübt, der sich zwischen der Oberfläche der Walze (16) und der einzufärbenden Oberfläche des Applikatorelements (14) befindet, wobei das elektrische Feld beim Vorbeiführen des Zweikomponentengemischs zumindest auf einen Teil der im Zweikom- ponentengemisch vorhandenen Tonerteilchen eine Kraft in Richtung der einzufärbenden Oberfläche des Applikatorelements ausübt , und mit einer Steuereinheit, die die Stärke des elektri- sehen Feldes derart steuert, dass die übertragenen Tonerteilchen auf der einzufärbenden Oberfläche des Applikatorelements (14) eine voreingestellte Schichtdicke erzeugen.
34. Drucker oder Kopierer zum Erzeugen mehrfarbiger Druckbilder auf einem Trägermaterial, der mindestens zwei Entwicklerstationen hat, wobei die erste Entwicklerstation elektrisch geladene Tonerteilchen einer ersten Farbe und die zweite Entwickler- Station elektrisch geladene Tonerteilchen einer von der ersten Farbe verschiedenen zweiten Farbe enthält, und wobei in jeder der Entwicklerstationen ein Applikatorelement vorgesehen ist, auf dessen einzufärbender Oberfläche jeweils eine Tonerteilchenschicht aus den in der jeweiligen Entwicklerstation enthaltenen Tonerteilchen mit einer voreingestellten Schichtdicke nach einem Ver- fahren der vorhergehenden Verfahrensansprüchen erzeugt wird.
35. Drucker oder Kopierer zum Erzeugen mehrfarbiger Druckbil- der auf einem Trägermaterial , der mindestens zwei Entwicklerstationen hat, wobei die erste Entwicklerstation elektrisch geladene To- nerteilchen einer ersten Farbe und die zweite Entwicklerstation elektrisch geladene Tonerteilchen einer von der ersten Farbe verschiedenen zweiten Farbe enthält, und wobei jede Entwicklerstation eine Anordnung nach ei- nem der vorhergehenden Anordnungsansprüchen umfasst.
36. Drucker oder Kopierer nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, dass nur eine Messanordnung zum Erfassen der Schichtdicke der Tonerteilchenschicht vorgesehen ist, die die Schichtdicke der Schichten nacheinander ermittelt.
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