EP1955116A1 - Vorrichtung und verfahren zur entwicklung von auf einem zwischenbildträger erzeugten potentialbilder bei einer elektrografischen druck- oder kopiereinrichtung - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zur entwicklung von auf einem zwischenbildträger erzeugten potentialbilder bei einer elektrografischen druck- oder kopiereinrichtung

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Publication number
EP1955116A1
EP1955116A1 EP06829990A EP06829990A EP1955116A1 EP 1955116 A1 EP1955116 A1 EP 1955116A1 EP 06829990 A EP06829990 A EP 06829990A EP 06829990 A EP06829990 A EP 06829990A EP 1955116 A1 EP1955116 A1 EP 1955116A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
roller
cleaning
applicator
developer liquid
chamber
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP06829990A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Martin Berg
Volkhard Maess
Andreas Wirtz
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Production Printing Germany GmbH and Co KG
Original Assignee
Oce Printing Systems GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Oce Printing Systems GmbH and Co KG filed Critical Oce Printing Systems GmbH and Co KG
Publication of EP1955116A1 publication Critical patent/EP1955116A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03G—ELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
    • G03G15/00—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern
    • G03G15/06—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for developing
    • G03G15/10—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for developing using a liquid developer
    • G03G15/104—Preparing, mixing, transporting or dispensing developer

Definitions

  • a recording medium e.g. a single sheet or a tape-shaped recording medium made of various materials, e.g. Paper or thin plastic or metal foils
  • an intermediate image carrier e.g. a photoconductor
  • potential images charge images
  • the areas of the potential images to be colored are made visible by toner with a developer station (inking station). Subsequently, the toner image is transferred to the recording medium.
  • developer liquid containing toner particles and carrier liquid may be used.
  • the carrier liquid has a resistance of greater than 10 8 ohm * cm.
  • Possible carrier fluids include silicone oil and hydrocarbons.
  • a process for electrophoretic liquid development (electrographic development) in digital printing systems is known e.g. from WO 2005/013013 A2.
  • a silicone oil-containing carrier liquid with dispersed therein color particles (toner particles) is used as the developer liquid. Further details can be taken from WO 2005/013013 A2, which is part of the disclosure of the present application.
  • the supply of the developer liquid to the intermediate image carrier can be effected by means of an applicator roller, to which the developer liquid is fed through an anilox roller, on which a chamber doctor blade is arranged.
  • an applicator roller to which the developer liquid is fed through an anilox roller, on which a chamber doctor blade is arranged.
  • the use of chamber doctor blades for ink supply is known (EP 1 097 813 A2).
  • the use of a chamber doctor blade in electrophoretic see pressure can be taken from WO 2005/013013 A2.
  • a disadvantage of the known chamber doctor blades is that the flow of the developer liquid in the chamber doctor blade is not guided deliberately. As a result, vortices can occur and air bubbles can be introduced.
  • the filling of the cells of the anilox roller takes place without potential assistance, so that the transition of the toner particles to the anilox roller is restricted.
  • the achievable toner application per area element is limited and thus the inking area or the speed of the transition of the developer liquid to the anilox roller and thus the achievable
  • a voltage is applied to the chambered doctor blade and the anilox roller.
  • the anilox roller is constructed such that the shape of the wells can be changed by an electrical voltage.
  • an elastic coating of the applicator roll which is required for nip formation to form the intermediate image carrier, quickly fades. sen.
  • the pressure of the squeegee is too weak, a low cleaning efficiency is accepted, which leads to memory effects at high print load (areal coverage of the printed image) since not every spot of the applicator roll has the same amount of toner / area after one cycle ,
  • the cleaning of the applicator can also be done by a cleaning roller with doctor.
  • the problem to be solved by the invention is to provide a device and a method with which a stable, uniformly high coloring of the potential images on an intermediate image carrier with high transfer efficiency can be achieved. In this case, a high printing speed should be possible.
  • the process involved in the transfer process of the developer liquid on the way to the intermediate image carrier Ligten functional elements are designed such that during each transfer process, the deposition time of the toner particles on the participating functional elements due to an electric field effect and the distance between the participating functional elements is less than the respective transmission time of the toner particles from functional element to functional element.
  • the functional elements involved in the intermediate image carrier are designed in such a way that at each participating functional element in the cyclic process of the transition of the developer liquid from functional element to functional element in each cycle a force action is generated towards and away from the respective functional element.
  • the force effect can be generated by acting on the charged toner particles electric field o- by a flow, d. H. a shearing action.
  • the transition of the toner particles can also be assisted in the electric force effect by the fact that the functional elements involved have alternately a high-resistance and low-resistance.
  • the device for developing potential images of images to be printed on an intermediate image carrier initially comprises, as the first component, a supply device which extracts developer liquid from a mixing device.
  • the component can be used as functional elements - an anilox roller,
  • the second component is an applicator device which is used as a functional element, e.g. an applicator roll or applicator belt is provided, which takes over the developer liquid from the supply device, and from which the developer liquid is transferred to the intermediate image carrier as a function of the potential images.
  • an electrical voltage is applied between the feed device and the applicator device that the extent of the toner particle transition from the feed device to the applicator device is thereby defined. In addition, this can increase the toner concentration in the developer liquid.
  • a cleaning device which cleans the residual image remaining after the development of the potential images on the applicator device.
  • the cleaning device may comprise the functional elements cleaning roller, cleaning blade and cleaning flow element.
  • roller and cleaning flow element is applied an electrical voltage, which facilitates the detachment of the toner particles of the residual image from the cleaning roller.
  • the consequence is that the cleaning of the cleaning roller by the applied cleaning blade does not lead to a strong mechanical load on the toner particles.
  • anilox roller of the feed device or the cleaning roller of the cleaning device have a high resistance, only a minimal electrical current transition of preferably ⁇ 1000 ⁇ A / Im, preferably ⁇ 100 ⁇ A / Im occurs at the transition area for the developer liquid between the supply device and applicator device or cleaning device and applicator device on. Then potential fluctuations over their surfaces are preferably ⁇ 10 V and the different potentials can be kept stable.
  • the applicator device (applicator roller) transporting the developer liquid can have a small resistance and thus the voltage drop across its surface can be small, so that the potential difference present in the developer gap between applicator device and intermediate image carrier (eg photoconductor) (this results from the distance between charge potential or Discharge potential of the photoconductor and the symmetrically arranged therebetween bias potential of the applicator) is converted into a large electric field strength over the developer liquid.
  • the surface layer of the applicator device may be chosen such that the resistance is ⁇ 10 8 ⁇ * cm, preferably 10 5 to 10 7 ⁇ * cm.
  • the functional elements of the cleaning device, supply device or applicator device which transport the developer liquid may in each case be at least one roller which has a surface coating for determining its specific resistance according to the criteria given above.
  • the resistance of the surface coating of the roller in the cleaning device (cleaning roller) and the roller in the feeding device (anilox roller) in the range of 10 6 ⁇ * cm to 10 10 ⁇ * cm, preferably 5 * 10 8 to 5 * 10 9 ⁇ cm and that of the roller in the applicator (applicator) at least factor 10 more conductive.
  • Functional element may also be a band, but in the following is assumed in the explanation of rollers, without limiting the invention thereto.
  • a conditioning device is arranged adjacent to the applicator device in the direction of movement of the developer liquid in front of the intermediate image carrier.
  • the developer liquid to be supplied to the intermediate image carrier can be influenced in such a way that the toner particles in the developer liquid move to the surface of the applicator device.
  • a layer which consists predominantly of carrier liquid forms on the surface of the developer liquid, with the result that the undesired coloring of non-image areas on the intermediate image carrier is reduced.
  • the conditioning means may consist of a corotron at a potential, e.g. Drahtkorotron, or consist of a lying at an electrical potential roller (conditioning roller). The potential should be chosen so that charges are applied to the applicator roll as compared to toner particles of the same polarity.
  • the diameter of the conditioning roll and the applicator roll are selected such that a separation flow between the applicator roll and conditioning roll is formed, the liquid surface on the applicator roll can be smoothed with the result that the toner particles are distributed more uniformly on the surface of the applicator roll. This leads to an improved print image.
  • the feed device has an anilox roller with cups and webs and one at the Ras- ter roller arranged on chamber doctor blade.
  • the chamber doctor blade can contain a chamber open to the anilox roller with an inlet and an overflow for the developer liquid, wherein the feed is designed such that the supplied amount of developer liquid is greater than or equal to the amount that passes to the anilox roller and the excess amount flows over the overflow.
  • the sufficient and uniform supply of toner particles in the wells of the anilox roll is achieved by a sufficient supply and distribution of the Ent- Wicklertler crampkeit in the chamber doctor blade and by an electric field support within the chamber doctor blade.
  • the function of the chamber doctor blade is further improved by providing in the chamber a first flow element adjacent to the anilox roller for distributing the developer fluid, inter alia, transversely to the pressure direction in the region of the transition of the developer fluid to the anilox roller.
  • a first flow element adjacent to the anilox roller for distributing the developer fluid, inter alia, transversely to the pressure direction in the region of the transition of the developer fluid to the anilox roller.
  • a further improvement in the function of the chambered doctor blade is achieved by a second flow element, which is arranged adjacent to the first flow element in the chamber and is located at an electrical voltage whose polarity is opposite to that of the first flow element. This serves to mix the developer liquid of the chamber with the residual liquid present in the wells of the anilox roll (which remains after the developer liquid has transferred to the applicator roll).
  • the second flow element is therefore arranged in front of the first flow element in the direction of rotation of the anilox roller and lies adjacent to the anilox roller.
  • the two flow elements are arranged and shaped to the anilox roller and the inner contour of the chamber such that a flow of the developer liquid is formed in the gap between the flow elements and the anilox roller, which is rectified to the direction of movement of the anilox roller surface.
  • the Strömungsele- elements can be designed as electrically conductive profile elements, which are arranged in the chamber adjacent the opening parallel to the anilox roller and extend across the width of the chamber and are fixed electrically isolated, for example on the side walls of the chamber.
  • the flow elements can be flattened in the direction of the anilox roller.
  • the distance of the flow elements to the anilox roller can be adjusted to 10 to 2000 .mu.m, preferably 100 to 1000 .mu.m.
  • the cleaning device may have a cleaning roller and a cleaning blade resting against the cleaning roller.
  • the cleaning blade can be part of a half-chamber into which the istrakelte residual image flows. From there, the residual liquid can be discharged into a mixing device.
  • the half-chamber which is at an electrical potential, is designed such that the level of the developer liquid is always above the cleaning blade to allow the toner particles present on the cleaning roller to disperse into the half-chamber.
  • a fill level sensor can be provided, which controls a discharge pump, or the adjustment of the level in the half-chamber can be effected by an overflow, which is arranged above the cleaning blade.
  • the function of the cleaning device can be improved by a cleaning flow element, which is arranged in the half-chamber adjacent to the cleaning roller, and is shaped so that a flow in the region between the cleaning flow element and the cleaning roller is formed, which is rectified to the direction of movement of the surface of the cleaning roller and having no discontinuities in the flow cross-section.
  • the distance between the cleaning roller and the cleaning flow element should be set to 10 to 2000 ⁇ m, preferably 100 to 1000 ⁇ m. It is optimal if the cleaning flow element is arranged above the cleaning blade, but partially or completely below the level of the developer liquid in the half-chamber. Furthermore, it is expedient to apply an electric potential to the cleaning flow element, the z. B.
  • the electrical voltage between the cleaning roller and the cleaning flow element should be selected such that the toner particles are detached from the surface of the cleaning roller, but deposition of the toner particles on the cleaning flow element is prevented.
  • the electrical voltage between the cleaning roller and cleaning flow element can be between 10 V and 5000 V, preferably between 200 V and 2000 V.
  • the tub In the lower part of the half-chamber, the tub, a movable element, eg. Example, a spiral-shaped spindle, are arranged below the liquid level, which can be actively moved by a drive.
  • a movable element eg. Example, a spiral-shaped spindle
  • the toner particles are deposited or removed within the developer liquid on the functional elements (anilox roller, applicator roller, cleaning roller). This compensates for fluctuations in the toner particles (charge, diameter).
  • the wells of the anilox roller are defined by the field support between the first flow element and anilox roll filled with toner particles. The toner concentration is only increased during filling, so it can be previously dosed a low-concentration and thus better flowable developer liquid.
  • 1 is a schematic diagram of an electrographic printing system
  • FIG. 2 shows the construction of the device with indication of the voltage applied to the functional elements electrical potentials
  • Figure 3 shows a further structure of the feeder
  • Fig. 4 shows the structure of the conditioning within the
  • FIG. 5 shows a second embodiment of the conditioning device within the developer device.
  • Fig. 1 shows the components of a printing system DS, as z. B. from WO 2005/013013 A2 is known, this is hereby included in the disclosure.
  • an intermediate image carrier 1 in FIG. 1 of a photoconductive drum, is a regeneration exposure 2, a charging station 3, an imagewise exposure element 4, a developing device 5, a transfer unit 6 for transferring the developed potential images onto a recording medium 7, an element 8 arranged for cleaning the photoconductor drum.
  • the transfer unit 6 has an elastic transfer roller 60, a counterpressure roller 61 and a cleaning unit 62.
  • the developer device 5 is treated in more detail below, the structure and the function of the other components are known and can be found, for example, in WO 2005/013013 A2.
  • the developer device 5 has a feed device 51, an applicator device 52, a cleaning device 53 and optionally a conditioning device 54, FIG. 2.
  • the applicator device 52 may be an applicator roller 520 or a developer belt, which is arranged in contact with the intermediate image carrier 1.
  • the applicator roller 520 develops the potential images on the intermediate image carrier 1.
  • the applicator roller 520 supplies a developer liquid at least from a carrier liquid and charged toner particles to the intermediate image carrier 1. The development takes place in a known manner.
  • the developer liquid is supplied to the applicator roller 520 by a feeder 51.
  • This feeding device 51 has an anilox roller 510 with cups and webs and a chamber doctor blade 511 arranged on the anilox roller 510.
  • the chamber doctor blade 511 consists of at least one chamber 512, an inlet 513 and an overflow 514.
  • the chamber doctor blade 511 according to FIG. 1 is described in the function in WO 2005/013013 A2.
  • the developer liquid is taken from a mixing device MS and supplied by a first pump 515 of the cam blade 511.
  • the excess liquid developer in the chamber 512 is passed via the overflow 514 in a collecting trough 516 and from there, the developer liquid can be pumped by means of a second pump 517 in the mixing device MS.
  • FIGS. 2 and 3 The more detailed structure of the feeder 51 can be seen in FIGS. 2 and 3.
  • This contains the chamber doctor blade 511 with the chamber 512, the inlet 513, the overflow 514 and the anilox roller 510 with the wells and webs.
  • a first insulated flow element 518 is arranged adjacent to the anilox roller 510, to which an electric poWer 510 is arranged.
  • tential U RW _p o t-eiement can be placed.
  • a second insulated flow element 519 is arranged in the chamber 512, which can be supplied with an electrical potential U RW _p o t-Eiement2 independently of the first flow element 518.
  • the flow elements 518, 519 are parallel to the anilox roller 510 and extend across the width of the chamber 512. They may be secured to sidewalls of the chamber 512 electrically isolated and may consist of an electrically conductive profile element.
  • the chamber 512 may also be at an electrical potential U K ammer, as well as the anilox roller 510 at a potential U RW .
  • the sufficient supply of toner particles in the developer liquid into the wells of the anilox roller 510 which is necessary for a high coloration of the potential images on the intermediate image carrier 1 at high printing speed, is achieved by a sufficient supply and distribution of the developer liquid in the chambered doctor blade 511 and achieved by an electric field support within the chambered doctor blade 511.
  • an optimum of throughflowing volume of the developer liquid along the anilox roller 510 and the achievable electric field strength is achieved due to the distance between the anilox roller 510 and the potential U RW _p o t element provided first flow element 518.
  • the supplied developer liquid is distributed via the inlet 513 in the chamber doctor blade 511 such
  • the electrical field support is achieved by the electrical voltage between the first flow element 518 and the anilox roller 510.
  • the voltage may optionally have a superposed AC voltage component.
  • the arrangement and contour of the first flow element 518 thereby causes no field strength peaks arise and the area between the first flow element 518 and the anilox roller 510 is always filled with developer liquid. Accordingly, the achievable field strength is significantly higher than the air breakdown field strength and is in the range between 10 to 5 * 10 4 V / cm.
  • the second flow element 510 can be used, to which a pure AC voltage or an AC voltage superimposed in combination with a DC voltage of the opposite polarity can be applied. It is arranged in front of the first flow element 518, seen in the direction of rotation of the anilox roller 510.
  • the electric field between the second flow element 519 and the anilox roller 510 thus serves to mix the developer liquid with the residual liquid present in the wells of the anilox roller 510.
  • the field between the first flow element 518 and the anilox roller 510 serves to increase the toner concentration in the wells of the anilox roller 510.
  • the wells of the anilox roller 510 by field support between the first flow element 518 and the anilox roller 510 defined filled with toner particles.
  • the toner concentration is only increased during the filling of the wells of the anilox roller 510, so it can be previously dosed a low-concentration and therefore better flowable developer liquid.
  • the cleaning device 53 has, according to FIG. 2, a cleaning element realized as a cleaning roller 530 or a cleaning belt, which rests against the applicator roller 520; in the following, the cleaning roller is used as an example in the discussion.
  • a cleaning blade 531 abuts, which wipes off the remaining image cleaned by the cleaning roller 530 from the applicator roller 520.
  • the cleaning blade 531 is part of a half-chamber 532 having a trough 533 and a drain 534.
  • a level sensor 537 may be provided in the half-chamber 532.
  • an electrically insulated cleaning flow element 535 may be arranged in the half-chamber 532.
  • the half-chamber 532 is designed such that a level of developer liquid is maintained, which lies above the cleaning blade 531, with the result that toner particles located on the cleaning roller 530 disperse into the amount of developing fluid present.
  • a level of developer liquid is maintained, which lies above the cleaning blade 531, with the result that toner particles located on the cleaning roller 530 disperse into the amount of developing fluid present.
  • a drainage pump (not shown in FIG. 2) which can be set via a filling level sensor 537 are provided.
  • the cleaning flow element 535 may be near the cleaning roller 530 above the cleaning blade 531, but be arranged partially or completely below the level of the developer liquid.
  • the distance may be in the range of 10 to 2000 microns, preferably 100 to 1000 microns.
  • the voltage applied to the cleaning flow element 535 electric potential U Re w_p o t-Eiement3 is negative for a positive toner particles polarity than the potential U H is aibhunt on the cleaning blade 531 and the potential U Re w on the cleaning roller 530.
  • the derived electric voltage sufficiently large to detach the toner particles from the surface of the cleaning roller 530, but low enough that the flow in the nip between the cleaning roller 530 and the cleaning flow member 535 prevents deposition of the toner particles on the cleaning flow member 535.
  • the electrical voltage is between 10 V and 5000 V, preferably between 200 and 2000 V.
  • the cleaning flow element 535 is shaped in such a way that discontinuities in the gap between the cleaning flow element 535 and the cleaning roller 530 in the flow cross-section can not occur and thus a flow in the flow
  • Gap between the cleaning flow member 535 and the cleaning roller 530 is formed, which is rectified to the moving direction of the surface of the cleaning roller 530.
  • a movable element for. B. a spiral spindle, are arranged below the desired liquid level.
  • This element can be actively moved by a drive and serves to prevent deposits or the dissolution of deposits, e.g. after longer breaks due to
  • the conditioning device 54 may be made of either a corotron, e.g. A wire corotron 540 (Fig. 4) to which an electric potential in the polarity of the toner particles is applied, or a conditioning roller 541 (Fig. 5). Charges of the same polarity as the toner particles are applied to the applicator roller 520 via the Korotron 540. Due to the insulating carrier liquid, the charges remain on the surface of the developer liquid. As a result, the toner particles are displaced from the surface of the developer liquid film in the direction of the applicator roll 520, there is a cover layer of carrier liquid on the developer liquid, which serves in the subsequent development step to avoid toner deposits on non-image areas on the intermediate image carrier 1.
  • a corotron e.g. A wire corotron 540 (Fig. 4) to which an electric potential in the polarity of the toner particles is applied
  • a conditioning roller 541 Fig. 5
  • FIG. 5 shows the structure of the conditioning device 54 with conditioning roller 541. This is in contact with the developer liquid film on the applicator roller
  • the conditioning roller 541 is provided with a separate electrical potential U Kon which is higher than the electrical potential of the applicator roller U A w.
  • the resulting tension between conditioning roller 541 and applicator roller 520 is in the range of 10 V to 2000 V, preferably in the range from 200 V to 1000 V.
  • the applicator roller 520 and the conditioning roller 541 roll off each other.
  • the surface speed of the conditioning roller 541 is 0.8: 1 to 1: 0.8, preferably 1: 1 compared to the applicator roller 520.
  • the toner particles are also displaced from the surface of the developer liquid film to the applicator roller 520 here.
  • the suitable choice of the diameter of the conditioning roller 541 additionally generates a separation flow between the conditioning roller 541 and the applicator roller 520.
  • the diameter of the conditioning roller 541 is selected to be in the range of 0.1 to 0.7 of the diameter of the applicator roller 520, preferably 0.2 to 0.5. Due to the small diameter of the conditioning roller 541, the separation flow has a pronounced velocity vector perpendicular to the surface of the applicator roller 520.
  • the at the film cleavage after Disturbance of the liquid layer thickness arising from the roller contact has a short period length ( ⁇ 100 ⁇ m) and at the same time low amplitude. This causes a macroscopic smoothing of the liquid surface, correspondingly a uniform distribution of the toner particles on the applicator roller 520 and subsequently in the printed image.
  • a conditioning blade 542 can be arranged on the conditioning roller 541.
  • the conditioning blade 542 removes the carrier liquid located on the conditioning roller 541, which is depleted of toner particles due to the applied electric field and returns them to the mixer MS. Accordingly, the film of developer liquid remaining on the applicator roll 520 has an increased concentration of toner particles while having a lower total layer thickness.
  • the field strength in the gap is determined by the unchanged applied potentials and the distance between them. The distance is reduced in accordance with the reduced layer thickness of the developer liquid and therefore leads to an advantageous for the development process higher field strength in the gap between insectsträ- ger 1 and applicator 520.
  • it is possible to use a lower-concentrated and thus better flowable developer liquid to the conditioner
  • the rollers used in the devices each have a surface coating.
  • the coatings are selected such that no or only such a small electrical current flows via direct contact (eg webs of the anilox roller 510 on applicator roller 520, cleaning roller 530 or conditioning roller 541 on applicator roller 520) that different electrical potentials of the Rolls can be kept stable by the connected power supplies
  • the coating of the elastic applicator roller 520 may have a specific resistance in the range between 10 4 to 10 8 ⁇ * cm, preferably between 10 5 to 10 7 , the resistance fluctuations may be ⁇ +/- 20% (preferably ⁇ +/- 10%). ), the layer thickness is between 3 and 12 mm, preferably 7 to 10 mm.
  • the material used can be NBR rubber, PUR rubber. If the coating of the applicator roll 520 has two layers, the outer layer may consist of PVDF, ECO, fluoroelastomer, Teflon and have a layer thickness ⁇ 0.7 mm, the inner consist of the above-mentioned materials.
  • the coating of the anilox roller 510 and the cleaning roller 530 may have a resistance between 10 8 ⁇ * cm and 10 10 ⁇ * cm and a layer thickness between 10 and 400 .mu.m, preferably between 50 and 200 .mu.m.
  • the material used may include hard coat, ceramic (Al oxide, chromium oxide, titanium oxide or a mixture thereof).
  • each share can be zero;
  • the chamber doctor blade 511 preferably has the same potential as the anilox roller 510, optionally also higher potential compared to the anilox roller 510;
  • the cleaning blade 531 and the half chamber 532 lateral sealing preferably have the same potential as the cleaning roller 530, optionally also a higher potential;
  • the potentials at the flow elements 518, 519, 535 have been described above.
  • the potentials are applied to the core of the rolls (510, 520, 530, 541) and of the inside of the strips.
  • the surface coatings of the rollers form a system of matched resistances p.
  • p anilox roller
  • p applicator roller

Landscapes

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  • General Physics & Mathematics (AREA)
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  • Cleaning In Electrography (AREA)

Abstract

Bei der Vorrichtung ist eine aus einer Kammerrakel (511), einem Rasterelement (510) und mindestens einem in der Kammerrakel (511) angeordneten ersten Strömungselement (518) bestehende Zuführeinrichtung (51) vorgesehen, die aus einer Mischeinrichtung geladene To- nerteilchen und Trägerflüssigkeit aufweisende Entwicklerflüs- sigkeit entnimmt und einer Applikatorwalze (520) zuführt. Von der Applikatorwalze (520) geht die Entwicklerflüssigkeit in Abhängigkeit der Potentialbilder auf den Zwischenbildträger (1) über. Zwischen dem Strömingselement (518) und dem Rasterelement (510) liegt eine derartige Spannung ann, dass die Tonerteilchenkonzentration in den Näpfchen des Rasterelementes (510) erhöht wird.

Description

Vorrichtung und Verfahren zur Entwicklung von auf einem Zwi- schenbildträger erzeugten Potentialbilder bei einer elektro- grafischen Druck- oder Kopiereinrichtung
Zum ein- oder mehrfarbigen Bedrucken eines Aufzeichnungsträgers z.B. eines Einzelblattes oder eines bandförmigen Aufzeichnungsträgers aus verschiedensten Materialien, z.B. Papier oder dünnen Kunststoff- oder Metallfolien, ist es bekannt, auf einem Zwischenbildträger, z.B. einem Fotoleiter, bildabhängig Potentialbilder (Ladungsbilder) zu erzeugen, die den zu druckenden Bildern, bestehend aus einzufärbenden und nicht einzufärbenden Bereichen, entsprechen. Die einzufärbenden Bereiche der Potentialbilder werden mit einer Entwicklerstation (Einfärbestation) durch Toner sichtbar gemacht. An- schließend wird das Tonerbild auf den Aufzeichnungsträger umgedruckt .
Zum Einfärben der Potentialbilder kann dabei Tonerteilchen und Trägerflüssigkeit enthaltende Entwicklerflüssigkeit ver- wendet werden. Die Trägerflüssigkeit weist dabei einen Widerstand von größer 108 Ohm*cm auf. Mögliche Trägerflüssigkeiten sind u.a. Silikonöl und Kohlenwasserstoffe.
Ein Verfahren zur elektrophoretischen Flüssigentwicklung (e- lektrografische Entwicklung) in digitalen Drucksystemen ist z.B. aus WO 2005/013013 A2 bekannt. Dabei wird als Entwicklerflüssigkeit eine Silikonöl enthaltende Trägerflüssigkeit mit darin dispergierten Farbteilchen (Tonerteilchen) verwendet. Näheres hierzu ist aus WO 2005/013013 A2 entnehmbar, die Bestandteil der Offenbarung der vorliegenden Anmeldung ist.
Die Zufuhr der Entwicklerflüssigkeit zu dem Zwischenbildträger kann durch eine Applikatorwalze erfolgen, der die Entwicklerflüssigkeit durch eine Rasterwalze zugeführt wird, an der eine Kammerrakel angeordnet ist. Aus dem Offsetdruck ist der Einsatz von Kammerrakeln zur Farbzufuhr bekannt (EP 1 097 813 A2) . Der Einsatz einer Kammerrakel beim elektrophoreti- sehen Druck kann WO 2005/013013 A2 entnommen werden. Ein Nachteil der bekannten Kammerrakeln besteht darin, dass die Strömung der Entwicklerflüssigkeit in der Kammerrakel nicht gezielt geführt wird. Daher können Wirbel auftreten und Luft- bläschen eingeschleppt werden. Zudem erfolgt die Befüllung der Näpfchen der Rasterwalze ohne Potentialunterstützung, so dass der Übergang der Tonerteilchen auf die Rasterwalze eingeschränkt ist. Dadurch ist der erzielbare Tonerantrag pro Flächenelement eingeschränkt und damit der Einfärbebereich bzw. die Geschwindigkeit des Übergangs der Entwicklerflüssigkeit auf die Rasterwalze und damit die erreichbare Prozessgeschwindigkeit bei konstanter Einfärbung.
Aus DE 44 08 615 Al ist der Aufbau einer Rasterwalze bekannt, die mit einer Kammerrakel zusammenarbeitet. Um die Form der
Näpfchen der Rasterwalze zu vergrößern, wird an die Kammerrakel und die Rasterwalze eine Spannung angelegt. Die Rasterwalze ist derart aufgebaut, dass die Form der Näpfchen durch eine elektrische Spannung veränderbar ist.
Mathes, H.: Gibt es die optimale Kammerrakel? Teil 1 in FIe- xo+Tief-Druck 1-2003, S. 54-58, Januar 2003, Teil 3 in FIe- xo+Tief-Druck 6-2003, S. 68-71, November 2003 beschreibt die Realisierung einer Anordnung aus Rasterwalze und Kammerrakel. Um die Luft aus den Näpfchen der Rasterwalze beim Befüllen mit Farbe herauszudrücken, wird vorgeschlagen, die Farbe unter Druck an der Rasterwalze vorbeizuführen. Dazu kann ein Profilkörper in der Kammerrakel benachbart der Rasterwalze angeordnet werden, durch den der Transportkanal für die Farbe benachbart der Rastewalze verengt wird.
Die Reinigung der Applikatorwalze vom Restbild, das nach der Entwicklung der Potentialbilder auf der Applikatorwalze verbleibt, erfolgt nach EP 0 727 720 Bl durch eine an der Appli- katorwalze anliegende Rakel. Damit wird aber eine elastische Beschichtung der Applikatorwalze, die für die Nipausbildung zum Zwischenbildträger erforderlich ist, schnell verschlis- sen. Wenn der Andruck der Rakel dagegen zu schwach ist, wird eine geringe Reinigungseffizienz in Kauf genommen, was bei hoher Druckauslastung (Flächendeckungsgrad des Druckbildes) zu Memory-Effekten führt, da nicht jede Stelle der Applika- torwalze nach einem Zyklus die gleiche Tonermenge/Fläche aufweist. Die Reinigung der Applikatorwalze kann auch durch eine Reinigungswalze mit Rakel erfolgen. Da dann die Tonerteilchen auf die Oberfläche der Reinigungswalze gezogen werden, kommt es an der Einwirkstelle der Rakel auf der Reinigungswalze zu hohem Stress auf die Tonerteilchen. Dies führt zur Agglomeration von Tonerteilchen und makroskopischen Verdickungen. Wenn die Effizienz der Rakel ungenügend ist, kommt es zur Filmbildung auf der Reinigungswalze oder zur Ausbildung von Memory- Effekten.
Das von der Erfindung zu lösende Problem besteht darin, eine Vorrichtung und ein Verfahren anzugeben, mit denen eine stabile, gleichmäßig hohe Einfärbung der Potentialbilder auf einem Zwischenbildträger bei hoher Transfereffizienz erreicht werden kann. Dabei soll einen hohe Druckgeschwindigkeit möglich sein.
Ein weiteres Problem besteht darin, eine stabile Einfärbung für einen großen Flächendeckungsbereich im stationären Be- trieb zu erreichen. Weiterhin soll ein großer Dynamik- Bereich bezüglich Einfärbung (sehr geringe Einfärbung, sehr hohe Einfärbung = Einfärbestufen) , bezüglich Wechsel von Einfärbestufen, wechselnden Flächendeckungen und wechselnden Prozessgeschwindigkeiten möglich sein. Schließlich wird eine hohe Prozessstabilität (Langzeitstabilität) durch minimierte Belastung der Tonerteilchen angestrebt.
Diese Probleme werden gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 und des Anspruchs 57 gelöst.
Vorteilhaft ist es, wenn die am Übertragungsprozess der Entwicklerflüssigkeit auf dem Weg zum Zwischenbildträger betei- ligten Funktionselemente derart gestaltet sind, dass bei jedem Übertragungsprozess die Ablagerungszeit der Tonerpartikel auf den dabei beteiligten Funktionselementen auf Grund einer elektrischen Feldwirkung und des Abstandes der beteiligten Funktionselemente voneinander geringer ist als die jeweilige Übertragungszeit der Tonerpartikel von Funktionselement zu Funktionselement .
Zur Vermeidung der Ablagerung von Tonerteilchen auf am Über- tragungsprozess der Entwicklerflüssigkeit auf dem Weg zum
Zwischenbildträger beteiligten Funktionselementen ist es vorteilhaft, wenn die Funktionselemente derart gestaltet sind, dass an jedem beteiligten Funktionselement im zyklischen Pro- zess des Übergangs der Entwicklerflüssigkeit von Funktions- element zu Funktionselement in jedem Zyklus eine Kraftwirkung zu dem jeweiligen Funktionselement hin und weg erzeugt wird.
Dabei kann die Kraftwirkung durch ein auf die geladenen Tonerteilchen einwirkendes elektrisches Feld erzeugt werden o- der durch eine Strömung, d. h. eine Scherwirkung. Der Übergang der Tonerteilchen kann bei der elektrischen Kraftwirkung zudem dadurch unterstützt werden, dass die daran beteiligten Funktionselemente abwechselnd einen hochohmigen und niederoh- migen Widerstand aufweisen.
Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Die Vorrichtung zur Entwicklung von auf einem Zwischenbild- träger erzeugten Potentialbilder von zu druckenden Bildern weist zunächst als erste Komponente eine Zuführeinrichtung auf, die aus einer Mischeinrichtung Entwicklerflüssigkeit entnimmt .
Die Komponente kann als Funktionselemente - eine Rasterwalze,
- eine Kammerrakel,
- Strömungselemente (innerhalb der Kammerrakel) aufweisen.
Zwischen diesen liegt ein Feld an, das die Dosierung einer niedrigkonzentrierten und damit niedrigviskosen Flüssigkeit ermöglicht. Dies hat den Vorteil, dass in der Mischeinrich- tung und der Zuführeinrichtung die Entwicklerflüssigkeit niedrigere Viskosität aufweisen kann und damit leichter transportiert werden kann. Erst auf der Rasterwalze wird die Tonerteilchenkonzentration auf den zur Entwicklung erforderlichen Wert erhöht.
Weiterhin ist als zweite Komponente eine Applikatoreinrich- tung, die als Funktionselement z.B. eine Applikatorwalze oder Applikatorband aufweist, vorgesehen, die von der Zuführeinrichtung die Entwicklerflüssigkeit übernimmt, und von der die Entwicklerflüssigkeit in Abhängigkeit der Potentialbilder auf den Zwischenbildträger übergeht. Um den Übergang der Tonerteilchen zu optimieren, liegt zwischen Zuführeinrichtung und Applikatoreinrichtung eine derartige elektrische Spannung an, dass der Umfang des Tonerteilchenübergangs von der Zuführein- richtung zur Applikatoreinrichtung dadurch festlegt wird. Zusätzlich kann dadurch noch die Tonerkonzentration in der Entwicklerflüssigkeit erhöht werden.
Zusätzlich als dritte Komponente eine Reinigungseinrichtung vorgesehen, die das nach der Entwicklung der Potentialbilder auf der Applikatoreinrichtung verbliebene Restbild abreinigt. Die Reinigungseinrichtung kann die Funktionselemente Reinigungswalze, Reinigungsrakel und Reinigungsströmungselement aufweisen.
Vorteilhaft ist es, wenn zwischen der Reinigungseinrichtung und der Applikatoreinrichtung eine elektrische Spannung anliegt, die den Übergang der Tonerteilchen des Restbildes von der Applikatoreinrichtung auf die Reinigungseinrichtung fest- legt.
Vorteilhaft ist es darüber hinaus, wenn zwischen Reinigungs- walze und Reinigungsströmungselement eine elektrische Spannung anliegt, die die Ablösung der Tonerteilchen des Restbildes von der Reinigungswalze erleichtert. Die Folge ist, dass die Reinigung der Reinigungswalze durch die anliegende Reini- gungsrakel nicht zu einer starken mechanischen Belastung der Tonerteilchen führt.
Wenn die Rasterwalze der Zuführeinrichtung bzw. die Reinigungswalze der Reinigungseinrichtung einen großen Widerstand aufweisen, tritt nur ein minimaler elektrischer Stromübergang von vorzugsweise < 1000 uA/ Im, vorzugsweise <100 uA/ Im am Übergangsbereich für die Entwicklerflüssigkeit zwischen Zuführeinrichtung und Applikatoreinrichtung bzw. Reinigungseinrichtung und Applikatoreinrichtung auf. Dann sind Potential- Schwankungen über deren Oberflächen vorzugsweise < 10 V und die unterschiedlichen Potentiale können stabil gehalten werden. Somit kann die die Entwicklerflüssigkeit transportierende Applikatoreinrichtung (Applikatorwalze) einen kleinen Widerstand aufweisen und damit der Spannungsabfall über deren Oberfläche klein sein, so dass der im Entwicklerspalt zwischen Applikatoreinrichtung und Zwischenbildträger (z.B. Fotoleiter) vorhandene Potentialunterschied (dieser ergibt sich aus dem Abstand zwischen Aufladepotential bzw. Entladepotential des Fotoleiters und des symmetrisch dazwischen angeord- neten Bias- Potentials der Applikatoreinrichtung) in eine große elektrische Feldstärke über der Entwicklerflüssigkeit umgesetzt wird. Z.B. kann die Oberflächenschicht der Applikatoreinrichtung so gewählt sein, dass der Widerstand < 108 Ω*cm ist, vorzugsweise 105 bis 107 Ω*cm.
Die die Entwicklerflüssigkeit transportierenden Funktionselemente von Reinigungseinrichtung, Zuführeinrichtung oder Applikatoreinrichtung können jeweils mindestens eine Walze sein, die eine Oberflächenbeschichtung zur Festlegung deren spezifischen Widerstands nach den oben angegebenen Kriterien aufweisen. Dabei kann der Widerstand der Oberflächenbeschichtung der Walze in der Reinigungseinrichtung (Reinigungswalze) und der Walze in der Zuführeinrichtung (Rasterwalze) im Bereich von 106 Ω*cm bis 1010 Ω*cm, vorzugsweise 5*108 bis 5*109 Ωcm liegen und derjenige der Walze in der Applikatoreinrich- tung (Applikatorwalze) mindestens um den Faktor 10 leitfähi- ger sein. Das die Entwicklerflüssigkeit transportierende
Funktionselement kann auch ein Band sein, im folgenden wird jedoch bei der Erläuterung von Walzen ausgegangen, ohne die Erfindung darauf zu beschränken.
Vorteilhaft ist, wenn als vierte Komponente eine Konditio- niereinrichtung benachbart der Applikatoreinrichtung in Bewegungsrichtung der Entwicklerflüssigkeit gesehen vor dem Zwi- schenbildträger angeordnet ist. Mit dieser kann die dem Zwi- schenbildträger zuzuführende Entwicklerflüssigkeit derart be- einflusst werden, dass sich die Tonerteilchen in der Entwicklerflüssigkeit zur Oberfläche der Applikatoreinrichtung bewegen. Dadurch bildet sich an der Oberfläche der Entwicklerflüssigkeit eine Schicht, die vorwiegend aus Trägerflüssigkeit besteht mit der Folge, dass die unerwünschte Einfärbung von Nichbildstellen auf dem Zwischenbildträger verringert wird. Die Konditioniereinrichtung kann aus einem an einem Potential liegenden Korotron, z.B. Drahtkorotron, bestehen oder aus einer an einem elektrischen Potential liegenden Walze (Konditionierwalze) . Das Potential sollte so gewählt werden, dass Ladungen im Vergleich zu Tonerteilchen gleicher Polarität auf die Applikatorwalze aufgebracht werden.
Wenn der Durchmesser der Konditionierwalze und der Applikatorwalze derart gewählt werden, dass eine Trennströmung zwi- sehen der Applikatorwalze und Konditionierwalze entsteht, kann die Flüssigkeitsoberfläche auf der Applikatorwalze geglättet werden mit der Folge, dass die Tonerteilchen gleichmäßiger auf der Oberfläche der Applikatorwalze verteilt sind. Dies führt zu einem verbesserten Druckbild.
Eine vorteilhafte Realisierung der Zuführeinrichtung weist eine Rasterwalze mit Näpfchen und Stegen und eine an der Ras- terwalze angeordnete Kammerrakel auf. Dabei kann die Kammerrakel eine zur Rasterwalze offene Kammer mit einem Zulauf und einem Überlauf für die Entwicklerflüssigkeit enthalten, wobei der Zulauf derart ausgeführt ist, dass die zugeführte Menge an Entwicklerflüssigkeit größer oder gleich der Menge ist, die an die Rasterwalze übergeht und die als überflüssige Menge über den Überlauf abfließt. Die ausreichende und gleichmäßige Zufuhr von Tonerteilchen in die Näpfchen der Rasterwalze wird durch eine ausreichende Zufuhr und Verteilung der Ent- Wicklerflüssigkeit in der Kammerrakel und durch eine elektrische Feldunterstützung innerhalb der Kammerrakel erreicht.
Die Funktion der Kammerrakel wird noch dadurch verbessert, dass in der Kammer ein erstes Strömungselement benachbart zur Rasterwalze zur Verteilung der Entwicklerflüssigkeit u. a. quer zur Druckrichtung im Bereich des Übergangs der Entwicklerflüssigkeit auf die Rasterwalze vorgesehen wird. Wenn eine elektrische Spannung zwischen dem ersten Strömungselement und der Rasterwalze anliegt, wird die Tonerteilchenkonzentration in den Näpfchen der Rasterwalze erhöht. Dazu kann die elektrische Feldstärke zwischen dem ersten Strömungselement und der Rasterwalze im Bereich zwischen 10 bis 5*104 V/cm gewählt werden.
Eine weitere Verbesserung der Funktion der Kammerrakel wird durch ein zweites Strömungselement erreicht, das benachbart dem ersten Strömungselement in der Kammer angeordnet ist und an einer elektrischen Spannung liegt, deren Polarität zu der des ersten Strömungselementes ungekehrt ist. Diese dient da- zu, die Entwicklerflüssigkeit der Kammer mit der in den Näpfchen der Rasterwalze befindlichen Restflüssigkeit (die nach Übergang der Entwicklerflüssigkeit auf die Applikatorwalze übrig bleibt) durchzumischen. Das zweite Strömungselement ist darum in Drehrichtung der Rasterwalze gesehen vor dem ersten Strömungselement angeordnet und liegt benachbart zur Rasterwalze . Vorteilhaft ist, wenn die beiden Strömungselemente zur Rasterwalze und zur Innenkontur der Kammer derart angeordnet und geformt sind, dass eine Strömung der Entwicklerflüssigkeit im Spalt zwischen den Strömungselementen und der Rasterwalze entsteht, die gleichgerichtet zur Bewegungsrichtung der Rasterwalzenoberfläche ist. Dabei treten keine diskontinuierlichen Querschnittsänderungen der durchströmten Flächen sowohl in axialer als auch radialer Richtung auf und es gibt keine Zonen mit einer Fließgeschwindigkeit null. Die Strömungsele- mente können als elektrisch leitende Profilelemente ausgeführt sein, die in der Kammer benachbart deren Öffnung parallel zur Rasterwalze angeordnet sind und sich über die Breite der Kammer erstrecken und z.B. an den Seitenwänden der Kammer elektrisch isoliert befestigt sind. Um eine große Einwirkflä- che zu erreichen, können die Strömungselemente in Richtung zur Rasterwalze abgeflacht sein. Der Abstand der Strömungselemente zur Rasterwalze kann auf 10 bis 2000 μm, vorzugsweise 100 bis 1000 μm, eingestellt werden.
Die Reinigungseinrichtung kann eine Reinigungswalze und eine an der Reinigungswalze anliegende Reinigungsrakel aufweisen. Dabei kann die Reinigungsrakel Teil einer Halbkammer sein, in die das abgerakelte Restbild fließt. Von dort kann die Restflüssigkeit in eine Mischeinrichtung abgeleitet werden. Die Halbkammer, die an einem elektrischen Potential liegt, ist derart gestaltet, dass stets der Pegel der Entwicklerflüssigkeit oberhalb der Reinigungsrakel liegt, um zu ermöglichen, dass die auf der Reinigungswalze vorhandenen Tonerteilchen in die Halbkammer dispergieren können. Zur Einstellung des Pe- gels in der Halbkammer kann ein Füllstandssensor vorgesehen werden, der eine Abführpumpe ansteuert oder die Einstellung des Pegels in der Halbkammer kann durch einen Überlauf, der oberhalb der Reinigungsrakel angeordnet ist, erfolgen.
Die Funktion der Reinigungseinrichtung kann durch ein Reini- gungsStrömungselement verbessert werden, das in der Halbkammer benachbart der Reinigungswalze angeordnet ist, und das derart geformt ist, dass eine Strömung im Bereich zwischen dem Reinigungsströmungselement und der Reinigungswalze entsteht, die gleichgerichtet zur Bewegungsrichtung der Oberfläche der Reinigungswalze ist und die keine Diskontinuitäten im Strömungsquerschnitt aufweist. Dazu sollte der Abstand Reinigungswalze zum Reinigungsströmungselement auf 10 bis 2000 μm, vorzugsweise 100 bis 1000 μm, eingestellt werden. Optimal ist, wenn das Reinigungsströmungselement oberhalb der Reinigungsrakel, aber teilweise oder vollständig unterhalb des Pe- gels der Entwicklerflüssigkeit in der Halbkammer angeordnet ist. Weiterhin ist es zweckmäßig, an dem Reinigungsströmungselement ein elektrisches Potential anzulegen, das z. B. bei positiver Tonerpolarität negativer ist als das Potential an der Reinigungswalze und der Reinigungsrakel. Die elektrische Spannung zwischen Reinigungswalze und Reinigungsströmungselement sollte derart gewählt sein, dass die Tonerteilchen von der Oberfläche der Reinigungswalze abgelöst werden, jedoch eine Ablagerung der Tonerteilchen auf dem Reinigungsströmungselement verhindert wird. Die elektrische Spannung zwi- sehen Reinigungswalze und Reinigungsströmungselement kann zwischen 10 V und 5000 V liegen, vorzugsweise zwischen 200 V und 2000 V.
Im unteren Bereich der Halbkammer, der Wanne, kann ein beweg- liches Element, z. B. eine spiralförmige Spindel, unter dem Flüssigkeitsspiegel angeordnet werden, das aktiv durch einen Antrieb bewegt werden kann. Damit können Ablagerungen von Tonerteilchen in der Halbkammer vermieden werden bzw. dort vorhandene Ablagerungen gelöst werden.
Die Vorteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung können folgendermaßen zusammengefasst werden:
- Die Tonerteilchen werden innerhalb der Entwicklerflüssigkeit auf den Funktionselementen (Rasterwalze, Applikator- walze, Reinigungswalze) definiert abgelagert bzw. davon abgenommen. Damit werden Schwankungen der Tonerteilchen (Ladung, Durchmesser) kompensiert. - Die Näpfchen der Rasterwalze werden durch die Feldunterstützung zwischen erstem Strömungselement und Rasterwalze definiert mit Tonerteilchen befüllt. Die Tonerkonzentration wird dabei erst beim Befüllen erhöht, es kann also vorher eine niedrig konzentrierte und damit besser fließfähige Entwicklerflüssigkeit dosiert werden.
- Erst die Erhöhung bzw. die Stabilisierung der Tonerkonzentration in den Näpfchen der Rasterwalze ermöglicht eine ausreichende Zufuhr von Tonerteilchen zur Applikatorwalze a) für eine hohe Einfärbung des Zwischenbildträgers bei einer Dicke des Entwicklerflüssigkeitsfilms auf der Applikatorwalze von 1 bis 20 μm, vorzugsweise 5 bis 10 μm; b) für hohe Geschwindigkeit, z.B.>l,5 m/sec, (Übertrag zwischen Rasterwalze und Applikatorwalze) . - Die Verwendung einer Konditionierwalze hat folgende Vorteile:
1. Sie führt zur Ausbildung einer Schicht vorwiegend von Trägerflüssigkeit an der Oberfläche der Entwicklerflüssigkeit auf der Applikatorwalze und damit zu einer Erhö- hung der Grenzprozessgeschwindigkeit ohne unerwünschte
Einfärbung der Nichtbildstellen;
2. durch die geeignete Wahl der Durchmesser der Konditionierwalze und der Applikatorwalze und deren einstellbare Relativgeschwindigkeit wird eine Stabilisierung der Filmspaltung der Entwicklerflüssigkeit im Spalt zwischen Konditionierwalze und Applikatorwalze und damit eine Glättung des Entwicklerflüssigkeitsfilms auf der Applikatorwalze und damit eine gleichmäßigere Ablagerung von Tonerteilchen auf dem Zwischenbildträger erreicht; 3. über das Abrakeln der auf der Konditionierwalze befindlichen Trägerflüssigkeit kann die Tonerteilchenkonzentration des auf der Applikatorwalze zurückbleibenden Entwicklerflüssigkeitsfilms erhöht werden. Bis dahin kann eine besser fließfähige Entwicklerflüssigkeit dosiert werden. Im Kontakt zwischen Applikatorwalze und Zwischenbildträger führt dagegen eine höher konzentrierte Entwicklerflüssigkeit zu einer geringeren Filmdicke der Entwicklerflüssigkeit und damit zu einer Erhöhung des elektrisches Feldes und somit zu einer Verbesserung der Ablagerung von Tonerteilchen auf dem Zwischenbildträger insbesondere für hohe Prozessgeschwindigkeiten.
An Hand eines Ausführungsbeispieles, das in den Figuren dargestellt ist, wird die Erfindung weiter erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 die Prinzipdarstellung eines elektrografischen Drucksystems,
Fig. 2 den Aufbau der Vorrichtung mit Angabe der an den Funktionselementen anliegenden elektrischen Potentialen, Fig. 3 ein weiterer Aufbau der Zuführeinrichtung, Fig. 4 den Aufbau der Konditioniereinrichtung innerhalb der
Entwicklereinrichtung,
Fig. 5 eine zweite Realisierung der Konditioniereinrichtung innerhalb der Entwicklereinrichtung.
Fig. 1 zeigt die Komponenten eines Drucksystems DS, wie es z. B. aus WO 2005/013013 A2 bekannt ist, diese wird hiermit in die Offenbarung einbezogen. Entlang einem Zwischenbildträger 1, in Fig. 1 einer Fotoleitertrommel, ist eine Regenerationsbelichtung 2, eine Aufladestation 3, ein Element 4 zur bild- mäßigen Belichtung, eine Entwicklervorrichtung 5, eine Transfereinheit 6 zum Umdruck der entwickelten Potentialbilder auf einen Aufzeichnungsträger 7, ein Element 8 zur Reinigung der Fotoleitertrommel angeordnet. Die Transfereinheit 6 weist eine elastische Transferwalze 60, eine Gegendruckwalze 61 und eine Reinigungseinheit 62 auf.
Von den zu Fig. 1 aufgeführten entlang der Fotoleitertrommel angeordneten Komponenten wird im folgenden die Entwicklervorrichtung 5 näher behandelt, der Aufbau und die Funktion der übrigen Komponenten ist bekannt und kann z.B. WO 2005/013013 A2 entnommen werden. Die Entwicklervorrichtung 5 weist eine Zuführeinrichtung 51, eine Applikatoreinrichtung 52, eine Reinigungseinrichtung 53 und optional eine Konditioniereinrichtung 54 auf, Fig. 2.
Die Applikatoreinrichtung 52 kann eine Applikatorwalze 520 oder ein Entwicklerband sein, welche in Kontakt zum Zwischen- bildträger 1 angeordnet ist. Im folgenden wird in der Erläuterung von einer Applikatorwalze 520 gesprochen, ohne die Erfindung darauf zu beschränken. Mit der Applikatorwalze 520 werden die Potentialbilder auf dem Zwischenbildträger 1 entwickelt. Dazu führt die Applikatorwalze 520 eine Entwicklerflüssigkeit zumindest aus einer Trägerflüssigkeit und geladenen Tonerteilchen dem Zwischenbildträger 1 zu. Die Entwicklung erfolgt auf bekannte Weise.
Die Entwicklerflüssigkeit wird der Applikatorwalze 520 durch eine Zuführeinrichtung 51 zugeführt. Diese Zuführeinrichtung 51 weist eine Rasterwalze 510 mit Näpfchen und Stegen und eine an der Rasterwalze 510 angeordnete Kammerrakel 511 auf. Die Kammerrakel 511 besteht aus mindestens einer Kammer 512, einem Zulauf 513 und einem Überlauf 514. Die Kammerrakel 511 nach Fig. 1 ist in der Funktion in WO 2005/013013 A2 beschrieben. Die Entwicklerflüssigkeit wird aus einer Mischeinrichtung MS entnommen und durch eine erste Pumpe 515 der Kam- merrakel 511 zugeführt. Die überflüssige Entwicklerflüssigkeit in der Kammer 512 wird über den Überlauf 514 in eine Auffangwanne 516 geleitet und von dort kann die Entwicklerflüssigkeit mit Hilfe einer zweiten Pumpe 517 in die Mischeinrichtung MS gepumpt werden.
Der ausführlichere Aufbau der Zuführeinrichtung 51 kann Fig. 2 und Fig. 3 entnommen werden. Diese enthält die Kammerrakel 511 mit der Kammer 512, den Zulauf 513, den Überlauf 514 und die Rasterwalze 510 mit den Näpfchen und Stegen. Innerhalb der zu der Rasterwalze 510 offenen Kammer 512 der Kammerrakel 511 ist ein erstes isoliertes Strömungselement 518 benachbart der Rasterwalze 510 angeordnet, an das ein elektrisches Po- tential URW_pot-eiement gelegt werden kann. In einer Weiterbildung ist in der Kammer 512 ein zweites isoliertes Strömungselement 519 angeordnet, das unabhängig vom ersten Strömungs- element 518 mit einem elektrischen Potential URW_pot-Eiement2 ver- sorgt werden kann. Die Strömungselemente 518, 519 liegen parallel zu der Rasterwalze 510 und erstrecken sich über die Breite der Kammer 512. Sie können an Seitenwänden der Kammer 512 elektrisch isoliert befestigt sein und können aus einem elektrisch leitfähigen Profilelement bestehen. Die Kammer 512 kann ebenfalls an einem elektrischen Potential UKammer liegen, ebenso die Rasterwalze 510 an einem Potential URW.
Die ausreichende Zufuhr von Tonerteilchen in der Entwicklerflüssigkeit in die Näpfchen der Rasterwalze 510, die notwen- dig für eine hohe Einfärbung der Potentialbilder auf dem Zwi- schenbildträger 1 bei hoher Druckgeschwindigkeit ist, wird durch ein ausreichende Zufuhr und Verteilung der Entwicklerflüssigkeit in der Kammerrakel 511 und durch eine elektrische Feldunterstützung innerhalb der Kammerrakel 511 erreicht. Da- bei wird ein Optimum aus durchströmenden Volumen der Entwicklerflüssigkeit entlang der Rasterwalze 510 und der erreichbaren elektrischen Feldstärke infolge des Abstandes zwischen Rasterwalze 510 und dem mit dem Potential URW_pot-Element versehenen ersten Strömungselement 518 erreicht.
Die zugeführte Entwicklerflüssigkeit wird über den Zulauf 513 in der Kammerrakel 511 derart verteilt,
- dass die über den Zulauf 513 zugeführte Flüssigkeitsmenge stets größer oder gleich der Menge ist, die über die Näpf- chen der Rasterwalze 510 und den Überlauf 514 abfließen kann;
- dass die überschüssige Menge an Entwicklerflüssigkeit über den Überlauf 514 abfließen kann;
- dass die in der Kammer 512 angeordneten Strömungselemente 518, 519 die Verteilung der Entwicklerflüssigkeit quer zur
Druckrichtung ermöglichen und unterstützen; - dass die Strömungselemente 518, 519 zur Rasterwalze 510 und zur Innenkontur der Kammer 512 derart angeordnet und geformt sind, dass keine Diskontinuitäten der Entwicklerflüssigkeit im Strömungsquerschnitt auftreten können und als Ergebnis eine Strömung im Spalt zwischen den Strömungselementen 518, 519 und Rasterwalze 510 entsteht, die gleichgerichtet zur Bewegungsrichtung der Oberfläche der Rasterwalze 510 ist.
Die elektrische Feldunterstützung wird durch die elektrische Spannung zwischen dem ersten Strömungselement 518 und der Rasterwalze 510 erreicht. Die Spannung kann optional einen ü- berlagerten Wechselspannungsanteil aufweisen.
Die Anordnung und Kontur des ersten Strömungselementes 518 bewirkt dabei, dass keine Feldstärkespitzen entstehen und der Bereich zwischen dem ersten Strömungselement 518 und der Rasterwalze 510 stets mit Entwicklerflüssigkeit gefüllt ist. Entsprechend ist die erreichbare Feldstärke deutlich höher als die Luftdurchbruchfeldstärke und liegt im Bereich zwischen 10 bis 5*104 V/cm.
Optional kann das zweite Strömungselement 510 eingesetzt werden, an dem eine reine WechselSpannung oder eine kombiniert mit einer Gleichspannung mit umgekehrter Polarität überlagerte WechselSpannung angelegt werden kann. Es ist in Drehrichtung der Rasterwalze 510 gesehen vor dem ersten Strömungselement 518 angeordnet. Das elektrische Feld zwischen dem zweiten Strömungselement 519 und der Rasterwalze 510 dient somit dem Durchmischen der Entwicklerflüssigkeit mit der in den Näpfchen der Rasterwalze 510 befindlichen Restflüssigkeit. Das Feld zwischen dem ersten Strömungselement 518 und der Rasterwalze 510 dient demgegenüber der Erhöhung der Tonerkonzentration in den Näpfchen der Rasterwalze 510.
Durch diese Realisierung der Zuführeinrichtung 51 werden die Näpfchen der Rasterwalze 510 durch Feldunterstützung zwischen dem ersten Strömungselement 518 und der Rasterwalze 510 definiert mit Tonerteilchen befüllt. Die Tonerkonzentration wird dabei erst beim Befüllen der Näpfchen der Rasterwalze 510 erhöht, es kann also vorher eine niedrig konzentrierte und da- mit besser fließfähige Entwicklerflüssigkeit dosiert werden.
Die Reinigungseinrichtung 53 weist nach Fig. 2 ein als Reinigungswalze 530 oder Reinigungsband realisiertes Reinigungselement auf, das an der Applikatorwalze 520 anliegt, im fol- genden wird bei der Erörterung die Reinigungswalze als Beispiel verwendet. An der Reinigungswalze 530 liegt eine Reinigungsrakel 531 an, die das von der Reinigungswalze 530 von der Applikatorwalze 520 abgereinigte Restbild abgestreift. Die Reinigungsrakel 531 ist Teil einer Halbkammer 532, die eine Wanne 533 und einen Ablauf 534 aufweist. Optional kann ein Füllstandssensor 537 vorgesehen werden. In der Halbkammer 532 kann ein elektrisch isoliertes Reinigungsströmungselement 535 angeordnet sein.
Die an der Reinigungswalze 530 angeordnete Reinigungsrakel
531 ist in die Halbkammer 532 integriert. Diese weist seitliche Abdichtungen 536, die Reinigungsrakel 531 und eine Halbkammer 532 auf. Damit wird erreicht, dass alle von der Reinigungsrakel 531 von der Reinigungswalze 530 abgestreifte Ent- Wicklerflüssigkeit in die Halbkammer 532 fließt. Die Halbkammer 532 ist derart gestaltet, dass ein Pegel an Entwicklerflüssigkeit gehalten wird, der oberhalb der Reinigungsrakel 531 liegt mit der Folge, dass auf der Reinigungswalze 530 befindliche Tonerteilchen in die vorhandene Menge an Entwick- lerflüssigkeit dispergieren. Dazu ist entweder ein Ablauf 534 oberhalb des Niveaus der Reinigungsrakel 531 oder eine über einen Füllstandssensor 537 einstellbare Abführpumpe (in Fig. 2 nicht dargestellt) vorgesehen.
Zur Unterstützung der Dispergierung der Tonerteilchen in der Entwicklerflüssigkeit kann das Reinigungsströmungselement 535 nahe der Reinigungswalze 530 oberhalb der Reinigungsrakel 531, aber teilweise oder vollständig unterhalb des Pegels der Entwicklerflüssigkeit angeordnet werden. Der Abstand kann im Bereich von 10 bis 2000 μm, vorzugsweise 100 bis 1000 μm liegen. Das an dem Reinigungsströmungselement 535 angelegte e- lektrische Potential URew_pot-Eiement3 ist für eine positive Tonerpartikelpolarität negativer als das Potential UHaibkammer an der Reinigungsrakel 531 und das Potential URew an der Reinigungswalze 530. Die daraus abgeleitete elektrische Spannung ist ausreichend groß, um die Tonerteilchen von der Oberfläche der Reinigungswalze 530 abzulösen, aber gering genug, dass durch die Strömung im Spalt zwischen Reinigungswalze 530 und Reinigungsströmungselement 535 eine Ablagerung der Tonerteilchen am Reinigungsströmungselement 535 verhindert wird. Die elektrische Spannung liegt zwischen 10 V und 5000 V, vor- zugsweise zwischen 200 bis 2000 V.
Zusätzlich ist das Reinigungsströmungselement 535 derart geformt, dass keine Diskontinuitäten im Spalt zwischen Reinigungsströmungselement 535 und Reinigungswalze 530 im Strö- mungsquerschnitt auftreten kann und damit eine Strömung im
Spalt zwischen dem Reinigungsströmungselement 535 und der Reinigungswalze 530 entsteht, die gleichgerichtet zur Bewegungsrichtung der Oberfläche der Reinigungswalze 530 ist.
Weiterhin kann in der Wanne 533 der Halbkammer 532 ein bewegliches Element, z. B. eine spiralförmige Spindel, unterhalb dem angestrebten Flüssigkeitsspiegels angeordnet werden. Dieses Element kann aktiv durch einen Antrieb bewegt werden und dient der Vermeidung von Ablagerungen bzw. der Auflösung von Ablagerungen z.B. nach längeren Betriebspausen auf Grund von
Sedimentation.
Die Konditioniereinrichtung 54, die optional vorgesehen werden kann, kann entweder aus einem Korotron, z. B. einem Drahtkorotron 540 (Fig. 4) , an die ein elektrisches Potential in der Polarität der Tonerteilchen angelegt ist, bestehen o- der aus einer Konditionierwalze 541 (Fig. 5) . Über das Korotron 540 werden Ladungen der gleichen Polarität wie die Tonerteilchen auf die Applikatorwalze 520 aufgebracht. Aufgrund der isolierenden Trägerflüssigkeit verblei- ben die Ladungen an der Oberfläche der Entwicklerflüssigkeit. Infolgedessen werden die Tonerteilchen von der Oberfläche des Entwicklerflüssigkeitsfilms in Richtung auf die Applikatorwalze 520 verdrängt, es entsteht eine Deckschicht aus Trägerflüssigkeit auf der Entwicklerflüssigkeit, die im nachfolgen- den Entwicklungsschritt zur Vermeidung von Tonerablagerungen auf Nichtbildstellen auf dem Zwischenbildträger 1 dient.
Aus Fig. 5 ergibt sich der Aufbau der Konditioniereinrichtung 54 mit Konditionierwalze 541. Diese befindet sich in Kontakt mit dem Entwicklerflüssigkeitsfilm auf der Applikatorwalze
520. Die Konditionierwalze 541 ist mit einem separaten elektrischen Potential UKon versehen, das höher ist als das elektrische Potential der Applikatorwalze UAw- Die resultierende Spannung zwischen Konditionierwalze 541 und Applikatorwalze 520 liegt im Bereich von 10 V bis 2000 V, vorzugsweise im Bereich von 200 V bis 1000 V. Die Applikatorwalze 520 und die Konditionierwalze 541 rollen aufeinander ab. Die Oberflächengeschwindigkeit der Konditionierwalze 541 beträgt 0,8:1 bis 1:0,8, vorzugsweise 1:1 im Vergleich zu der Applikatorwalze 520. Die Tonerteilchen werden hier ebenfalls von der Oberfläche des Entwicklerflüssigkeitsfilms zur Applikatorwalze 520 hin verdrängt .
Durch die geeignete Wahl des Durchmessers der Konditionier- walze 541 wird zusätzlich eine Trennströmung zwischen Konditionierwalze 541 und Applikatorwalze 520 erzeugt. Der Durchmesser der Konditionierwalze 541 ist dazu im Bereich von 0,1 bis 0,7 des Durchmessers der Applikatorwalze 520 gewählt, vorzugsweise 0,2 bis 0,5. Die Trennströmung weist aufgrund des geringen Durchmessers der Konditionierwalze 541 einen ausgeprägten Geschwindigkeitsvektor senkrecht zur Oberfläche der Applikatorwalze 520 auf. Die bei der Filmspaltung nach dem Walzenkontakt entstehende Störung der Flüssigkeitsschichtdicke weist eine geringe Periodenlänge (<100 μm) und gleichzeitig geringe Amplitude auf. Dies bewirkt eine makroskopische Glättung der Flüssigkeitsoberfläche, dementspre- chend eine gleichmäßige Verteilung der Tonerteilchen auf der Applikatorwalze 520 und nachfolgend im Druckbild.
Optional kann an der Konditionierwalze 541 eine Konditionier- rakel 542 angeordnet sein. Die Konditionierrakel 542 entfernt die auf der Konditionierwalze 541 befindliche Trägerflüssigkeit, die aufgrund des anliegenden elektrischen Feldes von Tonerteilchen verarmt ist und führt diese in die Mischeinrichtung MS zurück. Entsprechend weist der auf der Applikatorwalze 520 verbleibende Film an Entwicklerflüssigkeit eine erhöhte Konzentration von Tonerteilchen bei gleichzeitig geringerer Gesamtschichtdicke auf. Die Feldstärke im Spalt wird durch die unverändert anliegenden Potentiale und den Abstand zwischen beiden bestimmt. Der Abstand reduziert sich entsprechend der reduzierten Schichtdicke der Entwicklerflüssigkeit und führt daher zu einer für den Entwicklungsvorgang vorteilhaften höheren Feldstärke im Spalt zwischen Zwischenbildträ- ger 1 und Applikatorwalze 520. Alternativ ist es möglich, bis zur Konditioniereinrichtung eine niedriger konzentrierte und damit besser fließfähige Entwicklerflüssigkeit zu verwenden.
Die in den Einrichtungen verwendeten Walzen (Rasterwalze 510, Reinigungswalze 530, Konditionierwalze 541, Applikatorwalze 520) weisen jeweils eine Oberflächenbeschichtung auf. Die Be- schichtungen werden so gewählt, - dass über direkten Kontakt (z. B. Stege der Rasterwalze 510 auf Applikatorwalze 520, Reinigungswalze 530 oder Konditionierwalze 541 auf Applikatorwalze 520) kein oder nur ein derart geringer elektrischer Strom fließt, dass unterschiedliche elektrische Potentiale der Walzen durch die an- geschlossenen Netzteile stabil gehalten werden können
(Strom vorzugsweise < 100 μm/lm Walzenbreite; Potentialschwankungen vorzugsweise <+/-10V) , - dass die Strom begrenzende Beschichtung dabei (vorzugsweise) nicht auf der Applikatorwalze 520, sondern auf der jeweils anliegenden Walze (510, 530, 541) aufgebracht ist,
• um eine leitfähige Beschichtung der Applikatorwalze 520 zu gewährleisten (spezifischer Widerstand <107 Ω*cm) , wodurch über die Beschichtung der Applikatorwalze 520 ein geringer Spannungsabfall auftritt (<10V) ,
• womit der im Entwicklerspalt (Applikatorwalze 520 zu Zwi- schenbildträger 1) vorhandene Potentialunterschied (er- gibt sich aus dem Abstand zwischen Aufladepotential bzw. Entladepotential des Zwischenbildträgers 1 und dem symmetrisch dazwischen angeordneten Bias- Potential der Applikatorwalze 520) in eine möglichst große elektrische Feldstärke (Spannung/Schichtdicke) über die Entwickler- flüssigkeit im Entwicklerspalt umgesetzt wird;
- dass die Strom begrenzende Beschichtung auf der Rasterwalze 510, Reinigungswalze 530 und Konditionierwalze 541 im Bereich zwischen 108 Ω*cm und 1010 Ω*cm , vorzugsweise 5*108 und 5*109 Ω*cm liegt, wobei der über diese Beschichtungen auftretende Spannungsabfall <100V beträgt;
- dass somit an jeder Kontaktstelle eine Strombegrenzung vorhanden ist.
Die Beschichtung der elastischen Applikatorwalze 520 kann ei- nen spezifischen Widerstand im Bereich zwischen 104 bis 108 Ω*cm, vorzugsweise zwischen 105 bis 107 aufweisen, die Widerstandsschwankungen können <+/- 20 % (vorzugsweise <+/-10%) betragen, die Schichtdicke liegt zwischen 3 und 12 mm, vorzugsweise 7 bis 10 mm. Als Material kann u. a. NBR- Gummi, PUR- Gummi gewählt werden. Wenn die Beschichtung der Applikatorwalze 520 zwei Schichten aufweist, kann die äußere Schicht aus PVDF, ECO, Fluorelastomer, Teflon bestehen und eine Schichtdicke <0,7 mm haben, die innere aus den oben angegebenen Materialien bestehen.
Die Beschichtung der Rasterwalze 510 und der Reinigungswalze 530 kann einen Widerstand zwischen 108 Ω*cm und 1010 Ω*cm und eine Schichtdicke zwischen 10 und 400 μm, vorzugsweise zwischen 50 und 200 μm, aufweisen. Als Material kann u.a. Hart- Coat, Keramik (Al -Oxid, Chromoxid, Titanoxid oder eine Mischung daraus) gewählt werden.
Wie sich aus der Erläuterung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergibt, sind alle Funktionselemente mit einem definierten elektrischen Potential versehen. Für die Wahl des Potentials sind folgende Gesichtspunkte gewählt worden: - alle Potentiale ergeben sich aus der Überlagerung eines
Gleichspannungs- und Wechselspannungsantei1s ; dabei kann jeder Anteil null sein;
- alle Walzen (Bänder) , also die Applikatorwalze 520, die Rasterwalze 510, die Reinigungswalze 530 und die Konditio- nierwalze 541 sind mit einem separaten Potential versehen;
- die Kammerrakel 511 hat vorzugsweise gleiches Potential wie die Rasterwalze 510, optional auch höheres Potential im Vergleich zur Rasterwalze 510;
- die Reinigungsrakel 531 und die Halbkammer 532 (seitliche Abdichtung) haben vorzugsweise das gleiche Potential wie die Reinigungswalze 530, optional auch ein höheres Potential;
- die Potentiale an den Strömungselementen 518, 519, 535 sind oben beschrieben worden. Die Potentiale werden bei den Walzen (510, 520, 530, 541) an deren Kern angelegt, bei Bändern an deren Innenseite.
Die oben aufgeführten Potentialunterschiede zwischen den Funktionselementen sind in der Beschreibung als Spannungen bezeichnet worden.
Die Oberflächenbeschichtungen der Walzen bilden ein System aus aneinander angepassten spezifischen Widerständen p. Dabei gilt: - p (Rasterwalze) >p (Applikatorwalze) ;
- p (Reinigungswalze) >p (Applikatorwalze) ;
- p (Konditionierwalze) >p (Applikatorwalze) . Die besonderen Vorteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind zusammengefasst im folgenden zu sehen:
- Für jedes am Übertragungsprozess der Entwicklerflüssigkeit auf dem Weg zum Zwischenbildträger 1 beteiligte Funktionselement (z.B. Rasterwalze 510, Applikatorwalze 520) ist bei jedem Übertragungsprozess die Ablagerungszeit der Tonerpartikel geringer als der Quotient aus der Länge der jeweiligen Übertragungszone für die Entwicklerflüssigkeit zwischen den jeweiligen Funktionselementen und der Prozessgeschwindigkeit (jeweilige Übertragungszeit der Tonerpartikel von Funktionselement zu Funktionselement) . Dies wird auf Grund einer elektrischen Feldwirkung über die Kombination der Widerstände und der Kapazitäten der beteiligten Funktionsele- mente und des Abstandes der beteiligten Funktionselemente voneinander erreicht . Als Formel kann dies so formuliert werden:
''Nip "- Nψ
Pr ozess Ablagerung wobei ist v Ablagerung = ß ' E mit V-- Tonermobi1ität und E= elektr. Feldstär¬ ke;
1= Länge der Übertragungszone; v= Geschwindigkeit d= Dicke der Übertragungszone - Zur Vermeidung der permanenten Anhaftungen von Tonerteilchen auf am Übertragungsprozess der Entwicklerflüssigkeit auf dem Weg zum Zwischenbildträger 1 beteiligten Funktionselementen sind diese derart gestaltet, dass an jedem beteiligten Funktionselement im zyklischen Prozess des Übergangs der Entwicklerflüssigkeit oder Teile davon von Funktionselement zu Funktionselement in jedem Zyklus eine Kraftwirkung hin zu dem Funktionselement und weg von dem Funktions- element erzeugt wird. Die Kraftwirkung kann durch ein auf die geladenen Tonerteilchen einwirkendes elektrisches Feld erzeugt werden oder durch eine Strömung, d. h. eine Scherwirkung . Bezugszeichenliste
DS Drucksystem MS Mischeinrichtung
1 Zwischenbildträger
2 Regenerationsbelichtung
3 Aufladestation
4 Bildmäßige Belichtung 5 Entwicklereinrichtung
6 Transfereinheit
7 Aufzeichnungsträger
8 Reinigungselement 61 Transferwalze 62 Gegendruckwalze
63 Reinigungseinheit
51 Zuführeinrichtung
52 Applikatoreinrichtung
53 Reinigungseinrichtung 54 Konditioniereinrichtung
520 Applikatorwalze
510 Rasterwalze
511 Kammerrakel
512 Kammer der Kammerrakel 513 Zulauf
514 Überlauf
515 Erste Pumpe
516 Auffangwanne
517 Zweite Pumpe 518 Erstes Strömungselement
519 Zweites Strömungselement
530 Reinigungswalze
531 Reinigungsrakel
532 Halbkammer 533 Wanne der Halbkammer 534 Ablauf der Halbkammer
535 Reinigungsströmungselement
536 Abdichtungen
540 Drahtkorotron
541 Konditionierwalze
542 Konditionierrakel

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung zur Entwicklung von auf einem Zwischenbildträ- ger erzeugten Potentialbilder von zu druckenden Bildern unter Verwendung einer geladene Tonerteilchen und Trägerflüssigkeit aufweisenden Entwicklerflüssigkeit bei einer elektrografi- schen Druck- oder Kopiereinrichtung,
- bei der eine Zuführeinrichtung (51) vorgesehen ist, die als Funktionselemente mindestens eine Kammerrakel (511) , ein Näpfchen zur Aufnahme der Entwicklerflüssigkeit aufweisendes Rasterelement (510) und mindestens ein in der Kammerrakel (511) angeordnetes erstes Strömungselement (518) vorsieht, zwischen dem und dem Rasterelement (510) eine derartige elektrische Spannung anliegt, dass die Tonerteilchen- konzentration in den Näpfchen des Rasterelementes (510) erhöht wird,
- bei der eine Applikatoreinrichtung (52) vorgesehen ist, die von der Zuführeinrichtung (51) die Entwicklerflüssigkeit übernimmt, und diese dem Zwischenbildträger (1) zuführt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der zur Vermeidung der unerwünschten Ablagerung von Tonerteilchen auf am Übertragungsprozess der Entwicklerflüssigkeit auf dem Weg zum Zwischenbildträger (1) beteiligten Funk- tionselementen diese derart gestaltet sind und betrieben werden, dass im zyklischen Prozess des Übergangs der Entwicklerflüssigkeit von Funktionselement zu Funktionselement in jedem Zyklus bezogen auf den Übertragungsweg der Entwicklerflüssigkeit eine Kraftwirkung auf die Tonerteilchen hin zum nächsten Funktionselement und weg vom vorhergehenden Funktionselement erzeugt wird.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, bei dem die Kraftwirkung jeweils durch ein auf die geladenen Tonerteilchen einwirkendes elektrisches Feld erzeugt wird.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, bei dem die Kraftwirkung durch eine Strömung erzeugt wird.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die die Entwicklerflüssigkeit transportierenden Funk- tionselemente Walzen oder Bänder sind.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, bei der die Widerstände der die Entwicklerflüssigkeit transportierenden Funktionselemente abwechselnd hochohmig und nie- derohmig sind.
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der eine Reinigungseinrichtung (53) vorgesehen ist, die das nach der Entwicklung der Potentialbilder auf der Applika- toreinrichtung (52) verbliebene Restbild abreinigt und zwischen der und der Applikatoreinrichtung (52) eine elektrische Spannung anliegt, die den Übergang der Tonerteilchen des Restbildes auf die Reinigungseinrichtung (53) festlegt.
8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der eine Konditioniereinrichtung (54) vorgesehen ist, die benachbart der Applikatoreinrichtung (52) in Bewegungsrichtung der Entwicklerflüssigkeit gesehen vor dem Zwischenbild- träger (1) angeordnet ist und die die dem Zwischenbildträger (1) zuzuführende Entwicklerflüssigkeit derart beeinflusst, dass sich die Tonerteilchen in der Entwicklerflüssigkeit zur Oberfläche der Applikatoreinrichtung (52) bewegen.
9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Zuführeinrichtung (51) als Funktionselemente mindestens eine Kammerrakel (511) und eine Rasterwalze (510) aufweist, bei der die Rasterwalze (510) die Entwicklerflüssigkeit von der Kammerrakel (511) übernimmt.
10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Applikatoreinrichtung (52) als Funktionselement eine Applikatorwalze (520) oder ein Applikatorband aufweist.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, bei der die Reinigungseinrichtung (53) als Funktionselement mindestens eine Reinigungswalze (530) oder ein Reinigungsband aufweist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 9, 10 oder 11, bei der die Rasterwalze (510) im Vergleich zu der Applikator- walze (520) einen großen Widerstand aufweist, so dass nur ein minimaler elektrischer Stromübergang am Übergangsbereich für die Entwicklerflüssigkeit zwischen Rasterwalze (501) und Ap- plikatorwalze (520) auftritt.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, bei der die die Entwicklerflüssigkeit transportierende Appli- katorwalze (520) einen kleinen Widerstand aufweist und damit der Spannungsabfall über deren Oberfläche klein ist.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, bei der die Reinigungswalze (530) im Vergleich zu der Appli- katorwalze (520) einen großen Widerstand aufweist, so dass nur ein minimaler elektrischer Stromübergang am Übergangsbereich für die Entwicklerflüssigkeit zwischen Reinigungswalze (530) und Applikatorwalze (520) auftritt.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 15, bei der der Widerstand von Rasterwalze (510) bzw. der Reinigungswalze (530) derart gewählt ist, dass der Stromübergang zwischen ihnen und der Applikatorwalze (520) <1000 uA/lm ist, vorzugsweise < 100 uA/lm.
16. Vorrichtung nach Anspruch 15, bei der der Widerstand der Reinigungswalze (530) bzw. der Rasterwalze (510) im Bereich von 108 Ω*cm bis 1010 Ω*cm, vor- zugsweise 5*108 bis 5*109 Ω*cm, liegt und derjenige der Applikatorwalze (520) mindestens um den Faktor 10 leitfähiger ist.
17. Vorrichtung nach Anspruch 16, bei der die Oberflächenschicht der Applikatorwalze (520) so gewählt ist, dass deren Widerstand < 108 Ω*cm ist, vorzugs- weise 105 bis 107 Ω*cm beträgt.
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 17, bei der die Kammerrakel (511) eine zur Rasterwalze (510) offene Kammer (512) mit einem Zulauf (513) und einem Überlauf (514) für die Entwicklerflüssigkeit aufweist, wobei der Zulauf (513) derart ausgeführt ist, dass die zugeführte Menge an Entwicklerflüssigkeit größer oder gleich der Menge ist, die an die Rasterwalze (510) übergeht und dass die überflüssige Menge über den Überlauf (514) abfließt.
19. Vorrichtung nach Anspruch 18, bei der eine ausreichende Zufuhr von Tonerteilchen in die Näpfchen der Rasterwalze (510) durch eine ausreichende Zufuhr und Verteilung der Entwicklerflüssigkeit in der Kammerrakel (511) und durch eine elektrische Feldunterstützung innerhalb der Kammerrakel (511) erreichbar ist.
20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 18 oder 19, bei der in der Kammer (512) der Kammerrakel (511) das mindes- tens erste Strömungselement (518) angeordnet ist, zwischen dem und der Rasterwalze eine elektrische Spannung anliegt.
21. Vorrichtung nach Anspruch 20, bei der die durch die elektrische Spannung bewirkte elektri- sehe Feldstärke zwischen dem ersten Strömungselement (518) und der Rasterwalze (510) im Bereich zwischen 10 bis 5*104 V/cm gewählt ist.
22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 21, bei der als zusätzliches Funktionselement ein zweites Strömungselement (519) benachbart dem ersten Strömungselement (518) in der Kammer (512) vorgesehen ist, das an einer elekt- rischen Spannung liegt, die aus einem Gleich- und Wechsel - Spannungsanteil besteht, wobei jeder Anteil null sein kann und deren Polarität zu der des ersten Strömungselementes (518) umgekehrt ist, so dass die Entwicklerflüssigkeit mit der in den Näpfchen der Rasterwalze (510) befindlichen Restflüssigkeit durchgemischt wird bzw. Ablagerungen von Tonerteilchen in der Kammerrakel (511) verhindert werden.
23. Vorrichtung nach Anspruch 22, bei der das zweite Strömungselement (519) vor dem ersten
Strömungselement (518) in Drehrichtung der Rasterwalze (510) gesehen angeordnet ist.
24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 22 oder 23, bei der die Strömungselemente (518, 519) zur Rasterwalze
(510) und zur Innenkontur der Kammer (512) derart angeordnet und geformt sind, dass eine Strömung an Entwicklerflüssigkeit im Spalt zwischen den Strömungselementen (518, 519) und der Rasterwalze (510) entsteht, die gleichgerichtet zur Bewe- gungsrichtung der Walzenoberfläche ist und dass keine diskontinuierlichen Querschnittsänderungen der durchströmten Flächen sowohl in axialer als auch in radialer Richtung und keine Zonen mit Fließgeschwindigkeit null auftreten.
25. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 24, bei der die Strömungselemente (518, 519) als elektrisch leitende Profilelemente ausgeführt sind, die in der Kammer (512) benachbart deren Öffnung parallel zur Rasterwalze (510) angeordnet sind und sich über die Breite der Kammer (512) erstre- cken und einen Abstand zur Rasterwalze im Bereich von 10 bis 2000 μm, vorzugsweise 100 bis 1000 μm aufweisen.
26. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 25 , bei der die Strömungselemente (518, 519) einen Querschnitt aufweisen, der in Richtung zur Rasterwalze (510) abgeflacht ist.
27. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 26,
- bei der die Reinigungseinrichtung (53) die Reinigungswalze (530) und als weiteres Funktionselement eine an der Reinigungswalze anliegende Reinigungsrakel (531) aufweist, - bei der die Reinigungsrakel (531) Teil einer Halbkammer (532) ist, in die das abgerakelte Restbild fließt.
28. Vorrichtung nach Anspruch 27, bei der die Halbkammer (532) seitliche Abdichtungen (536) , die Reinigungsrakel (531) und eine Wanne (533) aufweist, wobei die Halbkammer (532) derart gestaltet ist, dass stets der Pegel der Entwicklerflüssigkeit oberhalb der Reinigungsrakel (531) liegt, so dass die auf der Reinigungswalze (530) vorhandenen Tonerteilchen in die Halbkammer (532) dispergieren.
29. Vorrichtung nach Anspruch 28, bei der in der Wanne (533) der Halbkammer (532) ein bewegliches angetriebenes Element, insbesondere eine spiralförmige Spindel, angeordnet ist, um Ablagerungen zu vermeiden bzw. Ablagerungen aufzulösen.
30. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 27 bis 29, bei der zur Einstellung des Pegels in der Halbkammer (532) ein Füllstandssensor (537) vorgesehen ist, der eine Abführ- pumpe ansteuert.
31. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 27 bis 30, bei der zur Einstellung des Pegels in der Halbkammer (532) ein Überlauf (534) oberhalb der Reinigungsrakel (531) vorge- sehen ist.
32. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 27 bis 31, bei der als weiteres Funktionselement ein Reinigungsströ- mungselement (535) in der Halbkammer (532) benachbart der Reinigungswalze (530) angeordnet ist, das derart geformt ist, dass eine Strömung im Bereich zwischen dem Reinigungsströ- mungselement (535) und der Reinigungswalze (530) entsteht, die gleichgerichtet zur Bewegungsrichtung der Oberfläche der Reinigungswalze (530) ist und dass keine diskontinuierlichen Querschnittsänderungen der durchströmten Flächen sowohl in axialer als auch in radialer Richtung auftreten.
33. Vorrichtung nach Anspruch 32, bei der der Abstand Reinigungswalze (530) zum Reinigungsströ- mungselement (535) auf 10 bis 2000 μm, vorzugsweise 100 bis 1000 μm, eingestellt ist.
34. Vorrichtung nach Anspruch 32 oder 33, bei der das Reinigungsströmungselement (535) oberhalb der Reinigungsrakel (531) , aber teilweise oder vollständig unterhalb des Pegels der Entwicklerflüssigkeit in der Halbkammer (532) angeordnet ist.
35. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 32 bis 34, bei der an dem Reinigungsströmungselement (535) ein elektrisches Potential anliegt, die aus einem Gleichspannungs- und Wechselspannungsanteil bestehen, wobei jeder Anteil null sein kann, und das bei positiver Tonerpolarität negativer ist als das Potential an der Reinigungswalze (530) und der Reinigungsrakel (531) .
36. Vorrichtung nach Anspruch 35, bei der die elektrische Spannung zwischen Reinigungswalze (530) und Reinigungsströmungselement (535) derart gewählt ist, dass die Tonerteilchen von der Oberfläche der Reinigungswalze (530) abgelöst werden, jedoch eine Ablagerung der Tonerteilchen auf dem Reinigungsströmungselement (535) verhindert wird.
37. Vorrichtung nach Anspruch 36, bei der die elektrische Spannung zwischen Reinigungswalze (530) und Reinigungsströmungselement (535) zwischen 10 V und 5000 V liegt, vorzugsweise zwischen 200 V und 2000 V liegt.
38. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 27 bis 37, bei der die Halbkammer (532) mit der Mischeinrichtung (MS) verbunden ist.
39. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 38, bei der die Konditioniereinrichtung (54) als Funktionselement ein benachbart der Oberfläche der Applikatorwalze (520) angeordnetes Korotron (540) ist, das an einem derartigen elektrischen Potential liegt, dass Ladungen im Vergleich zu den To- nerteilchen gleicher Polarität auf die Applikatorwalze (520) aufgebracht werden.
40. Vorrichtung nach Anspruch 39, bei der ein Drahtkorotron (540) vorgesehen ist, das parallel zur Applikatorwalze (520) angeordnet ist.
41. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 39, bei der die Konditioniereinrichtung (54) als Funktionselement eine Konditionierwalze (541) aufweist, die an einem derarti- gen elektrischen Potential liegt, dass Ladungen im Vergleich zu den Tonerteilchen gleicher Polarität auf die Applikatorwalze (520) aufgebracht werden.
42. Vorrichtung nach Anspruch 41, bei der die elektrische Spannung zwischen der Applikatorwalze (520) und der Konditionierwalze (541) im Bereich von 10 V bis 2000 V liegt, vorzugsweise 200 V bis 1000 V.
43. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 41 oder 42, bei der die Konditionierwalze (541) einen Widerstand aufweist, der größer ist als der der Applikatorwalze (520) .
44. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 41 bis 43, bei der die Konditionierwalze (541) auf der Applikatorwalze (520) abrollt, wobei deren Geschwindigkeitsverhältnis zwischen 0,8:1 bis 1:0,8 liegt, vorzugsweise 1:1 ist.
45. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 41 bis 44, bei der die Durchmesser der Konditionierwalze (541) und der Applikatorwalze (520) derart gewählt sind, dass eine Trennströmung zwischen Applikatorwalze (520) und der Konditionier- walze (541) entsteht, die eine Glättung der Oberfläche der Entwicklerflüssigkeit auf der Applikatorwalze (520) bewirkt.
46. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 45, bei der der Durchmesser der Konditionierwalze (541) im Be- reich von 0,1 bis 0,7 des Durchmessers der Applikatorwalze (520) liegt, vorzugsweise 0,2 bis 0,5 ist.
47. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 41 bis 46, bei der an der Konditionierwalze (541) eine Konditionierrakel (542) anliegt.
48. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 41 bis 47, bei der die Konditionierwalze (541) eine Strom begrenzende Beschichtung aufweist, die einen spezifischen Widerstand von 108 bis 1010 Ω*cm aufweist, vorzugsweise 5*108 bis 5*109 Ω*cm.
49. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 48, bei der die Applikatorwalze (520) eine Beschichtung aufweist, die einen spezifischen Widerstand aufweist, der vorzugsweise im Bereich von 10 bis 108 Ω*cm liegt, vorzugsweise zwischen
105 und 107 Ω*cm, wobei eine Schichtdicke zwischen 4 und 12 mm vorgesehen ist, vorzugsweise 7 bis 10 mm.
50. Vorrichtung nach Anspruch 49, bei der die Oberfläche der Applikatorwalze (520) eine Beschichtung aus NBR-Gummi oder PUR-Gummi aufweist.
51. Vorrichtung nach Anspruch 49, bei der die Oberfläche der Applikatorwalze (520) aus zwei Schichten besteht, bei der die Deckschicht aus PVDF, ECO, Fluorelastomer oder Teflon besteht.
52. Vorrichtung nach Anspruch 51, bei der die Schichtdicke der Deckschicht <0,7 mm ist.
53. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 52, bei der die Oberfläche der Rasterwalze (510) bzw. die Oberfläche der Reinigungswalze (530) eine Beschichtung aufweist, deren spezifischer Widerstand zwischen 108 und 1010 Ω*cm liegt und eine Schichtdicke zwischen 10 und 400 μm, vorzugsweise 50 bis 200 μm, aufweist.
54 Vorrichtung nach Anspruch 53, bei der das Material der Beschichtung der Rasterwalze (510) bzw. Reinigungswalze (530) HartCoat oder Keramik (Al- Oxid, Chromoxid, Titanoxid oder eine Mischung daraus) ist.
55. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 54, bei der in der Applikatoreinrichtung (52) die Applikatorwalze (520) durch ein Applikatorband ersetzt ist.
56. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 55, bei der in der Reinigungseinrichtung (53) die Reinigungswalze (530) durch eine Reinigungsband ersetzt ist.
57. Verfahren zur Entwicklung von auf einem Zwischenbildträ- ger (1) angeordneten Potentialbildern bei einer elektrografi- schen Druckeinrichtung, bei dem eine Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 56 verwendet wird.
58. Verfahren nach Anspruch 57, bei dem geladene Tonerteilchen und Trägerflüssigkeit aufweisende Entwicklerflüssigkeit in niedriger Tonerteilchenkonzentration und damit in niedriger Viskosität aus einer Mischeinrichtung (MS) entnommen wird und vor dem Übergang der Entwicklerflüssigkeit auf den Zwischenbildträger (1) auf die zur Einfärbung der Potentialbilder erforderliche Tonerteilchenkonzentration erhöht wird.
59. Verfahren nach Anspruch 58,
- bei dem die Entwicklerflüssigkeit durch eine eine Kammerrakel (511) und eine Rasterwalze (510) aufweisende Zuführeinrichtung (51) in niedriger Tonerteilchenkonzentration aus der Mischeinrichtung (MS) entnommen wird,
- bei dem die Entwicklerflüssigkeit beim Übergang von der Kammerrakel (511) in die Näpfchen der Rasterwalze (510) an Tonerteilchen konzentriert wird und in konzentrierter Form einer Applikatorwalze (520) zugeführt wird, die die Ent- Wicklerflüssigkeit in konzentrierter Form an dem Zwischen- bildträger (1) vorbeiführt.
60. Verfahren nach Anspruch 59, bei dem die Konzentrierung der Entwicklerflüssigkeit dadurch erreicht wird, dass zwischen Kammerrakel (511) und Rasterwalze (510) eine elektrische Spannung anliegt, die die Anzahl der Tonerteilchen in den Näpfchen der Rasterwalze (510) erhöht.
61. Verfahren nach einem der Ansprüche 58 bis 60, bei dem die Entwicklerflüssigkeit auf der Applikatorwalze (520) durch eine auf der Applikatorwalze ablaufende Konditio- nierwalze (541) durch Übernahme von Trägerflüssigkeit an Tonerteilchen weiter konzentriert wird bevor diese dem Zwi- schenbildträger (1) zugeführt wird.
62. Verfahren nach Anspruch 61, bei dem an die Konditionierwalze (541) ein solches elektrisches Potential angelegt wird, dass die Tonerteilchen in der Entwicklerflüssigkeit auf der Applikatorwalze (520) in Richtung deren Oberfläche verdrängt werden.
63. Verfahren nach einem der Ansprüche 57 bis 62,
- bei dem die nach der Entwicklung der Potentialbilder auf dem Zwischenbildträger (1) auf der Applikatorwalze (520) verbliebene Entwicklerflüssigkeit von einer Reinigungswalze (530) abgereinigt wird, - bei dem die abgereinigte Entwicklerflüssigkeit von der Reinigungswalze (530) durch eine Reinigungsrakel (531) in eine Halbkammer (532) abgerakelt wird und von dort in die Mischeinrichtung (MS) abfließt.
64. Verfahren nach Anspruch 63, bei dem zur Verbesserung der Reinigungsfunktion der Reinigungswalze (530) ein elektrisches Potential an die Reinigungswalze gelegt wird, durch das der Übergang der Tonerteil - chen unterstützt wird.
65. Verfahren nach Anspruch 64, bei dem die Applikatorwalze (520) , die Rasterwalze (510) , die Reinigungswalze (530) und die Konditionierwalze (541) mit ei- nem separaten elektrischen Potential versehen werden.
66. Verfahren nach Anspruch 65, bei dem an die Kammerrakel (511) vorzugsweise gleiches Potential wie an die Rasterwalze (510) angelegt wird, optional auch höheres Potential im Vergleich zur Rasterwalze.
67. Verfahren nach einem der Ansprüche 63 bis 66, bei dem an die Reinigungsrakel (531) und die Halbkammer (532) (seitliche Abdichtung) vorzugsweise das gleiche Potential wie an die Reinigungswalze (530) angelegt wird, optional auch ein höheres Potential .
68. Verfahren nach einem der Ansprüche 63 bis 67, bei dem die Oberflächenbeschichtungen der Applikatorwalze (520) , der Rasterwalze (510) , der Reinigungswalze (530) und der Konditionierwalze (541) derart gewählt wird, dass ein System aus aneinander angepassten spezifischen Widerständen p entsteht, wobei gilt:
- p (Rasterwalze) >p (Applikatorwalze) ; - p (Reinigungswalze) >p (Applikatorwalze) ;
- p (Konditionierwalze) >p (Applikatorwalze) .
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