JP5162463B2 - エレクトログラフィックプリンティング又はコピー装置での転写像(中間像)坦体上に形成される潜像の現像用の装置及び方法 - Google Patents

エレクトログラフィックプリンティング又はコピー装置での転写像(中間像)坦体上に形成される潜像の現像用の装置及び方法 Download PDF

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Description

例えば、紙または薄いプラスチックシートまたは金属箔等である種々の材料から成る最終像担体、例えば、枚葉紙または巻取形の記録担体等に単色または多色で印刷するために、例えば、光導電体等の潜像担体に像に依存して潜像(電荷像)を形成することが公知である。この潜像は、着色すべき領域と着色すべきでない領域とから成る印刷すべき像に相応する。潜像の着色すべき領域は、現像ステーション(着色ステーション)によってトナーを使用して可視化される。続いて、トナー像が、記録坦体上に転写される。
その際、潜像の着色のために、トナー粒子及び坦体流体を含む現像液を用いることができる。その際、坦体流体は、10Ω*cmより大きな抵抗を有している。可能な坦体流体は、特に、シリコンオイル及び炭化水素である。
デジタルプリントシステムでの電気泳動法による湿式現像(エレクトログラフィック現像)が、例えば、WO第2005/013013号から公知である。ここでは、現像液として、シリコンオイルを含み、その中に分散された(dispergierten)色素粒子(トナー粒子)を備える担体流体が使用される。この詳細については、WO第2005/013013号から知ることができ、本願の開示の構成要素である。
現像液を転写像(中間像)坦体に供給することは、アプリケータローラによって行うことができ、このアプリケータローラは、現像液をラスタローラを通して供給し、ラスタローラには、チャンバ型ドクタが設けられている。オフセット印刷から、チャンバ型ドクタをインク(着色剤)供給のために使うことが知られている(欧州特許庁公開特許第1097813号公報)。電気泳動法による印刷にチャンバ型ドクタを使用することは、WO公開第2005/013013号に記載されている。公知のチャンバ型ドクタの欠点は、チャンバ型ドクタ内での現像液の流動が、所期のように案内されない点にある。従って、渦流が生じて、気泡が生じることがある。しかも、電位の支援なしに、ラスタローラの溜部乃至小保持器が充填され、その結果、トナー粒子がラスタローラに移行するのが制限される。それにより、達成可能な、面積単位当たりのトナー塗布量が制限され、従って、着色範囲、乃至、現像液がラスタローラに移行する速度、従って、一定の着色の際に、達成可能な処理速度が制限される。
ドイツ公開特許第4408615号公報から、チャンバ型ドクタと協働するラスタローラの構成が公知である。ラスタローラの溜部乃至小保持器の形状を拡大するために、チャンバ型ドクタ及びラスタローラに電圧が印加される。ラスタローラは、溜部乃至小保持器の形状を、電圧によって可変であるように構成されている。
Mathes, H.: "Gibt es die optimale Kammerrakel?"Fle-xo+Tief-Druck 1-2003, S. 54-58, Januar 2003,の第1部、Fle-xo+Tief-Druck 6-2003, S. 68-71, November 2003の第3部には、ラスタローラとチャンバ型ドクタからなる構成を実施することが記載されている。インクで充填する際にラスタローラの溜部乃至小保持器から空気を押し出すために、インクを圧力印加の下で、ラスタローラに供給することが提案されている。そのために、プロフィル体をチャンバ型ドクタ内にラスタローラに隣接して設けることができ、プロフィル体により、インク用の搬送チャネルがラスタローラに隣接して狭幅にされる。
潜像の現像後、アプリケータローラ上に残留している残留像のアプリケータローラのクリーニングは、欧州特許庁公開特許第0727720号公報によると、アプリケータローラに取り付けられているドクタによって行われる。従って、転写像(中間像)坦体用のニップ形成(Nipausbildung)に必要な、アプリケータローラの弾性コーティングが急速に摩耗される。それに対して、ドクタの押圧力が弱すぎる場合、クリーニングの効率が小さくなってしまい、そのことは、高い印刷パフォーマンス(Druckauslastung)の場合(印刷像の面積率)の場合、アプリケータローラのどの個所も、1周期後に同じトナー量/面積を有しているとは限らないから、メモリ効果を生じる。
アプリケータローラのクリーニングは、ドクタ付のクリーニングローラによって行ってもよい。その際、トナー粒子は、クリーニングローラの表面上に引っ張られるので、クリーニングローラ上でのドクタの作用位置で、過度に高いストレスがトナー粒子に加わることになる。これにより、トナー粒子が凝集し、巨視的に高濃度となる。ドクタの効率が不十分である場合、クリーニングローラ上に薄膜が形成されたり、又は、メモリ効果が形成されたりする。
本発明により解決されるべき問題点は、高い転写効率で、転写像(中間像)坦体上の潜像を安定して高い均一度で着色することができる装置及び方法を提供することにある。その際、高い印刷速度を可能にする必要がある。
別の問題点は、大きな面積率の領域に対して安定して着色することができるようにする点にある。更に、着色(非常に僅かな着色、非常に多い着色=着色段階)に関して、着色段階の切換、切り換えられた面積率及び切り換えられた処理速度に関して大きなダイナミックな領域が可能であるようにする必要がある。要するに、高い処理安定性(長時間安定性)が、トナー粒子の最小の負荷によって達成される必要がある。
この問題点は、請求項1及び請求項17の各要件によって解決される。
有利には、転写像(中間像)坦体への経路上の現像液の搬送過程に関与する機能要素を、各搬送過程で、その際関与している機能要素上でのトナー粒子の堆積時間が、電場の作用及び関与している各機能要素相互間の間隔に基づいて、機能要素から機能要素へのトナー粒子の各々の搬送時間よりも短いように構成するとよい。
転写像(中間像)坦体への経路上の現像液の搬送過程に関与する各機能要素上に各トナー粒子が堆積するのを回避するために、関与している各機能要素で、機能要素から機能要素への現像液の移行の周期的な過程内で、各周期内で、各々の機能要素に対して、及び、各々の機能要素から離れるように力作用が形成されるように、各機能要素が形成されている。
その際、力作用は、帯電されたトナー粒子に作用する電場によって形成され、又は、流動によって、即ち、剪断作用(Scherwirkung)によって形成することができる。トナー粒子の移行は、電気的な力作用の場合、それに関与する各機能要素が交互に高オーミック抵抗と低オーミック抵抗を有していることによって付加的に支援することができる。
従属請求項に、本発明の発展形態が記載されている。
転写像(中間像)坦体上に形成される、印刷すべき像の潜像の現像用の装置は、先ず、第1のコンポーネントとして、混合装置から現像液を取り出す供給装置を有している。
各コンポーネントは、機能要素として、
− ラスタローラ、
− チャンバ型ドクタ、
− 流動要素(チャンバ型ドクタの内部)、
を有している。
これらの間に、電場が印加され、当該電場により、低濃度の、従って、低粘性の流体を調量することができる。これは、混合装置及び供給装置内で、現像液が比較的低い粘性を有することができ、従って、一層容易に搬送することができるという利点を有している。ラスタローラ上で先ず、トナー粒子濃度が現像に必要な値に高められる。
更に、第2のコンポーネントとして、アプリケータ装置が設けられており、当該アプリケータ装置は、機能要素として、例えば、アプリケータローラ又はアプリケータベルトを有しており、アプリケータ装置は、供給装置から現像液を受け取り、供給装置から、現像液が、の潜像に依存して転写像(中間像)坦体に移行する。トナー粒子の移行を最適にするために、供給装置とアプリケータ装置との間に、供給装置からアプリケータ内へのトナー粒子移行の範囲が当該電圧によって決定されるような電圧が印加される。付加的に、それにより更に、現像液中のトナー濃度を高めることができる。
付加的に、第3のコンポーネントとして、潜像の現像後、アプリケータ装置上に残留している残留像をクリーニングにより除去するクリーニング装置が設けられる。クリーニング装置は、機能要素、クリーニングローラ、クリーニングドクタ及びクリーニング流動要素を有することができる。
有利には、クリーニング装置とアプリケータ装置との間に、残留像のトナー粒子の、アプリケータ装置からクリーニング装置への移行を決定する電圧を印加するとよい。
有利には、更に、クリーニングローラとクリーニング流動要素との間に、残留像のトナー粒子をクリーニングローラから取り除くのを容易にする電圧を印加するとよい。その結果、取り付けられているクリーニングドクタによるクリーニングローラのクリーニングが、トナー粒子の強い機械的負荷を生じることはなくなる。
供給装置のラスタローラ乃至クリーニング装置のクリーニングローラが、大きな抵抗を有している場合、供給装置とアプリケータ装置との間、乃至、クリーニング装置とアプリケータ装置との間での現像液用の移行領域に、有利には、<1000μA/1m、つまり、1000μA/1mより小さく、有利には、<100μA/1m、つまり、100μA/1mより小さい最小電流移行しか生じない。その際、電位変動は、その表面を介して、有利には、<10V、つまり、10Vより小さく安定して保持することができ、及び、種々異なる電位を安定して保持することができる。従って、現像液を搬送するアプリケータ装置(アプリケータローラ)は、小さな抵抗を有するようにすることができ、従って、その表面での電圧降下を小さくすることができ、その結果、アプリケータ装置と転写像(中間像)坦体(例えば、光導体)との間の現像間隙中にある電位差(この電位差は、光導体の充電電位乃至放電電位と、それらの間に設けられた、アプリケータ装置の対称なバイアス電位から生じる)は、大きな電場強度に変換される。例えば、アプリケータ装置の表面層は、抵抗が<10Ω*cm、つまり、10Ω*cmより小さく、有利には、10〜10Ω*cmであるように選定することができる。
現像液を搬送する、クリーニング装置、供給装置又はアプリケータ装置の各機能要素は、各々少なくとも1つのローラにすることができ、このローラは、その特定の抵抗を上述の判定基準により決定するための表面コーティングを有している。その際、クリーニング装置(クリーニングローラ)内のローラ、及び、供給装置(ラスタローラ)内のローラの表面コーティングの抵抗は、10Ω*cm〜1010Ω*cm、有利には、5*10Ω*cm〜5*10Ω*cmの範囲内にするとよく、アプリケータ装置(アプリケータローラ)内のローラの表面コーティングの抵抗は、少なくともファクタ10だけ一層導電性にするとよい。現像液を搬送する機能要素は、ベルトでもよく、以下、ローラの説明の際に前提とするが、本発明はそれに限定されるものではない。
有利には、第4のコンポーネントとして、アプリケータ装置に隣接して、現像液の移動方向で見て転写像(中間像)坦体の前に、コンディショナ装置を設けるとよい。このコンディショナ装置を用いて、転写像(中間像)坦体に供給されるべき現像液を、トナー粒子が現像液中でアプリケータ装置の表面に向かって動くように制御することができる。それにより、現像液の表面に、主に坦体流体からなる層が形成され、その結果、転写像(中間像)坦体上の像のない個所が不所望に着色されるのが低減される。コンディショナ装置は、電位が印加されているコロトロン、例えば、ワイヤコロトロンから形成することができ、又は、電位が印加されているローラ(コンディショナローラ)から形成することができる。電位は、アプリケータローラ上の同じ極性のトナー粒子と比較して電荷が導入されるように選定する必要がある。コンディショナローラとアプリケータローラの直径が、アプリケータローラとコンディショナローラとの間の分離流が形成されるように選定されている場合、アプリケータローラ上の流体表面を平滑にすることができ、その結果、トナー粒子をアプリケータローラの表面上に均等に分布することができる。これにより、印刷像を改善することができる。
供給装置の有利な構成は、溜部乃至小保持器(Naepfchen)及びウェブ部(Stegen)を有するラスタローラ及びラスタローラに設けられたチャンバ型ドクタを有している。その際、チャンバ型ドクタは、ラスタローラの方に開いた、現像液の流入口と流出口を有するチャンバを有しており、その際、流入口は、現像液の供給量が、ラスタローラに移行し、且つ、過剰な量が流出口を介して流出する量よりも大きいか、又は、等しいように構成されている。ラスタローラの溜部乃至小保持器内へのトナー粒子の充分且つ均一な供給は、チャンバ型ドクタ内への現像液の充分な供給且つ分布によって、及び、チャンバ型ドクタ内部の電場の支援によって達成される。
チャンバ型ドクタの機能は、チャンバ内で、第1の流動要素が、現像液の分布用のラスタローラに隣接して、殊に、印刷方向に対して横方向に、ラスタローラへの現像液の移行の範囲内に設けられるようにして更に改善される。第1の流動要素とラスタローラとの間に電圧が印加されると、ラスタローラの溜部乃至小保持器内のトナー粒子濃度が高くなる。そのために、第1の流動要素とラスタローラとの間の電場の強度を、10〜5*10V/cmの範囲内に選定することができる。
チャンバ型ドクタの機能の更なる改善は、第2の流動要素によって達成され、この第2の流動要素は、第1の流動要素に隣接して、チャンバ内に設けられており、第1の流動要素の極性に対して極性が反対の電圧が印加されている。これは、チャンバの現像液を、ラスタローラの溜部乃至小保持器内にある残留液(現像液がアプリケータローラに移行後更に残っている)と混合するのに使われる。第2の流動要素は、ラスタローラの回転方向で見て、第1の流動要素の前に設けられ、且つ、ラスタローラに隣接して位置している。
有利には、両流動要素が、ラスタローラ及びチャンバの内部輪郭に対して、現像液の流動が各流動要素とラスタローラとの間の間隙内で生じ、当該流動がラスタローラ表面の移動方向に対して同じ方向に配向されているように設けられ、且つ、成形されているとよい。その際、貫流面の非連続的な横断面の変化は軸方向にも半径方向にも生じず、流速ゼロのゾーンはない。各流動要素は、導電プロフィル要素として構成することができ、この導電プロフィル要素は、チャンバ内に当該チャンバの開口に隣接してラスタローラに対して平行に設けられ、且つ、チャンバの幅に亘って延びており、且つ、例えば、チャンバの各側壁に導電的に取り付けられている。大きな作用面を達成するために、各流動要素が、ラスタローラの方向に平らにするとよい。流動要素とラスタローラとの間隔は、10〜2000μm、有利には、100〜1000μmに調整するとよい。
クリーニング装置は、クリーニングローラと、クリーニングローラに取り付けられたクリーニングドクタを有しているようにするとよい。その際、クリーニングドクタは、除去された残留像が流れるハーフチャンバの部分であるようにするとよい。そこから、残留液体は、混合装置内に排出されるようにするとよい。電位が印加されているハーフチャンバは、クリーニングローラ上に設けられたトナー粒子をハーフチャンバ内に分散することができるようにするために、現像液のレベルが常に、クリーニングドクタの上側に位置しているように構成されている。ハーフチャンバ内でのレベルの調整のために、充填度センサを設けるとよく、この充填度センサは、排出ポンプを制御し、又は、ハーフチャンバ内のレベルの調整を、クリーニングドクタの上側に設けられた流出口を通って行うことができる。
クリーニング装置の機能は、クリーニング流動要素によって改善することができ、このクリーニング流動要素は、ハーフチャンバ内にクリーニングローラに隣接して設けられており、且つ、このクリーニング流動要素は、クリーニング流動要素とクリーニングローラとの間の領域内で流動が生じ、この流動は、クリーニングローラの表面の移動方向と同じ方向に配向されており、流動横断面内に非連続性を有さないように形成されている。そのために、クリーニングローラとクリーニング流動要素との間隔は、10〜2000μm、有利には、100〜1000μmに調整する必要がある。クリーニング流動要素をクリーニングドクタの上側に、ハーフチャンバ内の現像液のレベルの、部分的又は完全に下側に設けると最適である。更に、クリーニング流動要素に電位、例えば、正のトナー極性の場合に、クリーニングローラ及びクリーニングドクタの電位よりも負である電位を印加すると目的に適っている。クリーニングローラとクリーニング流動要素との間の電圧は、トナー粒子がクリーニングローラの表面から除去されるが、トナー粒子がクリーニング流動要素上に堆積するのは阻止されるように選定されている必要がある。クリーニングローラとクリーニング流動要素との間の電圧は、10V〜5000V、有利には、200V〜2000Vにするとよい。
ハーフチャンバ、パンの下側の領域内に、可動の要素、例えば、スパイラル状のスピンドルを、駆動部によって能動的に動かすことができる液体ミラーの下側に設けるとよい。それにより、トナー粒子がハーフチャンバ内に堆積するのを回避することができ、乃至、ハーフチャンバに形成されている堆積を溶解することができる。
本発明の装置の利点は、以下のようにまとめることができる:
− トナー粒子は、現像液内に、各機能要素(ラスタローラ、アプリケータローラ、クリーニングローラ)で所定のように堆積され、乃至、そこから除去される。それにより、トナー粒子の変動(電荷、直径)が補償される。
− ラスタローラの溜部乃至小保持器は、第1の流動要素とラスタローラとの間の電場の支援により、所定のようにトナー粒子が充填される。トナー濃度は、その際、ラスタローラの溜部乃至小保持器のトナー粒子の充填時に初めて高められ、つまり、予め、低い濃度故、流動性が良好な現像液を調量することができる。
− ラスタローラ内でトナー濃度が高められ、乃至、安定化されて初めて、トナー粒子をアプリケータローラ内に充分に供給することができ、つまり、以下の場合:
a) 転写像(中間像)坦体の高い着色のために、アプリケータローラ上の現像液薄膜の厚みが、1〜20μm、有利には、5〜10μmの場合;
b) 高い速度の場合、例えば、<1.5m/sec、つまり、1.5m/secより小さく(ラスタローラとアプリケータローラとの間の移行);
− コンディショナローラを用いることは、以下の利点を有している:
1. コンディショナローラは、アプリケータローラ上の現像液の表面に、主に坦体流体の層を形成し、従って、像のない個所に不所望に着色せずに、限界処理速度を高めることができ;
2. コンディショナローラ及びアプリケータローラ及びそれらの調整可能な相対速度を適切に選択することによって、コンディショナローラとアプリケータローラとの間の間隙内の現像液の薄膜分離を安定化することができ、従って、アプリケータローラ上の現像液を平滑にすることができ、従って、転写像(中間像)坦体上にトナー粒子を均等に堆積することができ;
3. コンディショナローラ上にある坦体流体をドクタにより除去することを介して、アプリケータローラ上に残留している現像液薄膜のトナー粒子濃度を高めることができる。それまで、良好な流動性の現像液を調量することができる。それに対して、アプリケータローラと転写像(中間像)坦体との接触の際に、濃度の高い現像液により、現像液の比較的僅かな薄膜厚にすることができ、従って、電場を高めることができ、従って、殊に、高い処理速度の場合に、転写像(中間像)坦体上のトナー粒子の堆積を改善することができる。
図面に示された実施例に基づき本発明を詳細に説明する。
ここで
図1は、エレクトログラフィックプリンティングシステムの原理図、
図2は、機能要素に印加される電位を示した、装置の構成を示す図、
図3は、供給装置の別の構成を示す図、
図4は、現像装置内のコンディショナ装置の構成を示す図、
図5は、現像装置内のコンディショナ装置の第2の構成を示す図
である。
図1は、例えば、WO第2005/013013号から公知であるような、プリンティングシステムDSの各コンポーネントを示しており、本願明細書では、当該文献の開示を利用している。転写像(中間像)坦体1、つまり、図1では光導電体ドラムに沿って、再生露光部2、帯電ステーション3、像の露光用エレメント4、現像装置5、現像された潜像を記録坦体7上に転写するための転写ユニット6、光導電体ドラムのクリーニング用のエレメント8が設けられている。転写ユニット6は、弾性転写ローラ60、対向加圧ローラ61及びクリーニングユニット62を有している。
図1で、光導電体ドラムに沿って設けられた各コンポーネントのうち、以下、現像装置5について詳細に説明し、それ以外の各コンポーネントの構成及び機能については公知であり、例えば、WO第2005/013013号から知ることができる。
現像装置5は、供給装置51、アプリケータ装置52、クリーニング装置53及び任意にコンディショニング装置54を有している(図2)。
アプリケータ装置52は、アプリケータローラ520、又は、現像ベルトにするとよく、これらは、転写像(中間像)坦体1に対して接触するように設けられている。以下、アプリケータローラ520について説明するが、本発明は、それに限定されない。アプリケータ見ローラ520を用いて、潜像が転写像(中間像)坦体1上に現像される。そのために、アプリケータローラ520は、少なくとも坦体流体と帯電トナー粒子からなる現像液を、転写像(中間像)坦体1に供給する。現像は、公知のように行われる。
現像液は、アプリケータローラ520に供給装置51によって供給される。この供給装置51は、溜部乃至小保持器及びウェブ部(Stegen)を有するラスタローラ510及びラスタローラ510に設けられたチャンバ型ドクタ511を有している。チャンバ型ドクタ511は、チャンバ512、流入口513及び流出口514から構成されている。図1のチャンバ型ドクタ511は、WO第2005/013013号に記載されている。現像液は、混合装置MSから取り出されて、第1のポンプ515によってチャンバ型ドクタ511に供給される。チャンバ512内の余分な現像液は、流出口514を介して溜槽516に流し、溜槽516から、現像液は、第2のポンプ517を用いて混合装置MS内にポンピングされる。
供給装置51の詳細な構成は、図2及び図3から分かる。供給装置51は、チャンバ512、流入口513、流出口514、及び、溜部乃至小保持器及びウェブ部(Stegen)を有するラスタローラ510を有している。ラスタローラ510に対して開いた、チャンバ型ドクタ511のチャンバ512内には、隔離された第1の流動要素518がラスタローラ510の隣に設けられており、ラスタローラには、電位URW_Pot−elementを印加することができる。実施例では、チャンバ512内には、隔離された第2の流動要素519が設けられており、この第2の流動要素519には、第1の流動要素518とは無関係に電位URW_Pot−Element2を印加することができる。流動要素518,519は、ラスタローラ510に対して平行であり、チャンバ51の幅に亘って延びている。流動要素518,519は、チャンバ512の各側壁に、電気的に絶縁して取り付けることができ、導電性のプロフィル要素から構成するとよい。チャンバ512は、同様に、電位UKammerを印加することができ、ラスタローラ510には、電位URWを印加することができる。
現像液内のトナー粒子を、ラスタローラ510の溜部乃至小保持器内に充分に供給することは、高印刷速度で、転写像(中間像)坦体1上の潜像の高い着色に不可欠であり、そのことは、チャンバ型ドクタ511内に現像液を充分に供給して分布することによって、及び、チャンバ型ドクタ511内部の電場の支援によって達成される。その際、ラスタローラ510に沿った現像液の貫流容量と、ラスタローラ510と、電位URW_Pot−elementが印加された第1の流動要素518との間の間隔の結果達成可能な電場の強度の最適値が達成される。
供給される現像液は、流入口513を介してチャンバ型ドクタ511内に以下のようにして分布される;
− 流入口513を介して供給される流体量は、ラスタローラ510の溜部乃至小保持器及び流出口514を介して流出することができる量よりも常に大きいか、又は、等しく;
− 過剰な現像液量は、流出口514を介して流出することができ、
− チャンバ512内に設けられた流動要素518,519は、印刷方向に対して横方向に現像液を分布することを可能にし、支援し;
− 流動要素518,519は、ラスタローラ510及びチャンバ512の内部輪郭に対して以下のようにして設けられ、且つ、形成されており、つまり、流動横断面内で現像液が非連続的に流れず、その結果として、各流動要素518,519と、ラスタローラ510との間の間隙内に、ラスタローラ510の表面の移動方向に対して同じ方向に配向されている流れが生じるように分布されている。
電場の支援は、第1の流動要素518とラスタローラ510との間の電圧によって達成される。電圧は、任意に、重畳交流電圧成分を有していてよい。その際、第1の流動要素518の装置構成及び輪郭は、電場の強度ピーク値が生じず、第1の利流動要素518とラスタローラ510との間の領域が常に現像液で充填されているように作用する。それに相応して、達成可能な電場の強度は、明らかに、空気の降伏電場強度(Luftdurchbruchfeldstaerke)よりも高く、10〜5*10V/cmの範囲内にある。
任意に、純粋な交流電圧又は極性が逆の直流電圧と組み合わせて重畳された交流電圧を印加することができる第2の流動要素510を用いてもよい。第2の流動要素510は、ラスタローラ510の回転方向で見て、第1の流動要素518の前に設けられている。第2の流動要素519とラスタローラ510との間の電場は、従って、現像液を、ラスタローラ510の溜部乃至小保持器内にある残留液体と混合するのに使われる。第1の流動要素518とラスタローラ510との間の電場は、それに対して、ラスタローラ510の溜部乃至小保持器内のトナー濃度を高めるのに使われる。
供給装置51をこのように構成することによって、ラスタローラ510の溜部乃至小保持器は、第1の流動要素518とラスタローラ510との間の電場の支援によって決められて、トナー粒子で充填されている。トナー濃度は、その際、ラスタローラ510の溜部乃至小保持器の充填時に初めて高められ、つまり、予め、低い濃度故、流動性が良好な現像液を調量することができる。
クリーニング装置53は、図2によると、クリーニングローラ530又はクリーニングベルトとして構成されたクリーニング要素を有しており、クリーニング要素は、アプリケータローラ520に取り付けられており、以下、説明では、クリーニングローラは、例として用いられる。クリーニングローラ530には、クリーニングドクタ531が取り付けられており、クリーニングドクタ531は、アプリケータローラ520からクリーニングローラ530によりクリーニングされた残留像をこすって取り去る。クリーニングドクタ531は、パン533と排出口534を有するハーフチャンバ532の一部分である。任意に、充填度センサ537を設けてもよい。ハーフチャンバ532内には、電気的に絶縁されたくーニング流動要素535を設けるとよい。
クリーニングローラ530に設けられたクリーニングドクタ531は、ハーフチャンバ532内に統合されている。これは、側方パッキング536、クリーニングドクタ531及びハーフチャンバ532を有している。従って、クリーニングドクタ531により、クリーニングローラ530からこすって取り去られた現像液が全てハーフチャンバ532内に流れるようになる。ハーフチャンバ532は、現像液の、クリーニングドクタ531の上側のレベルが保持されるように構成されており、その結果、クリーニングローラ530上のトナー粒子が、既存の量の現像液に分散される。そのために、クリーニングドクタ531のレベルの上側の排出口534か、又は、充填度センサ537を介して調整可能な排出ポンプ(図2に示されていない)が設けられている。
現像液中にトナー粒子を分散するのを支援するために、クリーニング流動要素535を、クリーニングローラ530の近くのクリーニングドクタ531の上側に、部分的又は完全に現像液のレベルの下側に設けるとよい。距離は、10〜2000μmの範囲内、有利には、100〜1000μm内にするとよい。クリーニング流動要素535に印加される電位UReW_Pot−Element3は、正のトナー粒子極性の場合、クリーニングドクタ531のレベルUHalbkammer及びクリーニングローラ530の電位UReWよりも負である。それから導出される電圧は、トナー粒子をクリーニングローラ530の表面から取り去るのに充分な大きさであるが、クリーニングローラ530とクリーニング流動要素535との間の間隙内の流動により、クリーニング流動要素535にトナー粒子が堆積するのが阻止されるのにはあまり充分ではない。電圧は、10V〜5000V、有利には、200〜2000Vである。
付加的に、クリーニング流動要素535は、クリーニング流動要素535とクリーニングローラ530との間の間隙内で流動横断面内に非連続性が生じることがなく、従って、クリーニング流動要素535とクリーニングローラ530との間の間隙内に流動が生じ、当該流動が、クリーニングローラ530の表面の運動方向に対して同じ方向に配向されるように成形される。
更に、ハーフチャンバ532のパン533内に、可動要素、例えば、スパイラル状のスピンドルを、駆動される流体ミラーの下側に設けるとよい。この要素は、能動的に駆動部によって動かしてもよく、例えば、堆積の理由で駆動が比較的長く休止した後、堆積を回避乃至堆積物を溶解するのに使われる。
任意に設けてもよいコンディショニング装置54は、トナー粒子の極性の電位が印加されているコロトロン、例えば、ワイヤコロトロン540(図4)から構成するか、又は、コンディショニングローラ541(図5)から構成するとよい。
コロトロン540上には、アプリケータローラ520上のトナー粒子と同じ極性の電荷が形成される。絶縁性の坦体流体により、現像液の表面に電荷が残留する。その結果、トナー粒子は、現像液の薄膜の表面からアプリケータローラ520の方向に押しのけられ、現像液上に坦体流体からなるカバー層が形成され、この現像液は、後続の現像ステップで、転写像(中間像)坦体1上の像がない個所上にトナーが堆積するのを回避するために使われる。
図5から、コンディショナローラ541を有するコンディショニング装置54の構成が分かる。これは、アプリケータローラ520上の現像液の薄膜と接触している。コンディショナローラ541には、アプリケータローラUAWの電位よりも高い別個の電位UKonが印加されている。コンディショナローラ541とアプリケータローラ520との間に形成される電圧は、10V〜2000V、有利には、200V〜1000Vの範囲内である。アプリケータローラ520及びコンディショナローラ541は、順次回転していく。コンディショナローラ541の表面速度は、アプリケータローラ520に比較して、0.8:1〜1:0.8、有利には、1:1である。
コンディショナローラ541の直径を適切に選択することによって、付加的に、コンディショナローラ541とアプリケータローラ520との間の分離流が形成される。コンディショナローラ541の直径は、そのために、アプリケータローラ520の直径の0.1〜0.7の範囲内、有利には、0.2〜0.5の範囲内に選定される。分離流は、コンディショナローラ541の僅かな直径により、アプリケータローラ520の表面に対して垂直方向の特徴的な速度ベクトルを有している。薄膜の分離の際に、各ローラのコンタクトに応じて生じる流体の層厚は、僅かな周期長(<100μm、つまり、100μmより小さく)、及び、それと同時に僅かな振幅を有している。これにより、流体表面に顕微鏡的に平滑に作用し、それに応じて、トナー粒子をアプリケータローラ520上に均等に分布するように、更に、後続して印刷像内で均等に分布するように作用する。
任意に、コンディショナローラ541にコンディショナドクタ542を設けてもよい。コンディショナドクタ542は、コンディショナローラ541上にある、印加されている電場に基づいてトナー粒子が小数となった坦体流体を取り除き、この坦体流体を混合装置MS内に戻す。それに相応して、アプリケータローラ520上に残留している、現像液の薄膜は、それと同時に僅かな全層厚で、トナー粒子の高い濃度を有している。間隙内の電場の強度は、変化せずに印加されている各電位及び両者間の間隔によって決められる。間隔は、現像液の低減した層厚に相応して低減し、従って、現像過程にとって有利な高い、転写像(中間像)坦体1とアプリケータローラ520との間の間隙内の電場強度が生じる。
択一的に、コンディショナ装置に至る迄、濃縮された低い現像液、従って、流動性が良好な現像液を使用することができる。
各装置内で使用されているローラ(ラスタローラ510、クリーニングローラ530、コンディショナローラ541、アプリケータローラ520)は、各々表面コーティングを有している。このコーティングは以下のように選定されている;
− 直接コンタクト(例えば、ラスタローラ510のウエブ部の、アプリケータローラ520へのコンタクト、クリーニングローラ530又はコンディショナローラ541の、アプリケータローラ520へのコンタクト)を介して電流が流れないか、又は、各ローラの種々異なった電位が、接続された網部分によって安定して保持することができる(電流は、有利には、<100μm/1m、つまり、100μm/1mより小さなローラ幅;電位変動は有利には<+/−10V、つまり、+/−10Vより小さい)ように僅かな電流しか流れず;
− その際(有利には)、電流を制限するコーティングは、アプリケータローラ520上ではなく、各々当接するローラ(510,530,541)上に形成され;
・ その際、アプリケータローラ520の導電性のコーティングを形成するために(特定の抵抗<10Ω*cm、つまり、10Ω*cmより小さい)、それにより、アプリケータローラ520のコーティングを介して、僅かな電圧降下が生じ(<10V、つまり、10Vより小さい);
・ 従って、現像間隙(アプリケータローラ520と転写像(中間像)坦体1との間隙)内に生じている電位差(転写像(中間像)坦体1の充電電位乃至放電電位と、それらの間に対称的に設けられている、できる限り大きな電場強度(電圧/層厚)内のアプリケータローラ520のバイアス電位との間隔から生じる)が、現像間隙内の現像液を介して変換され;
− 電流を制限する、ラスタローラ510、クリーニングローラ530及びコンディショナローラ541上のコーティングは、10Ω*cm〜1010Ω*cm、有利には、5*10〜5*10Ω*cmの範囲内であり、その際、このコーティングを介して生じる電圧降下は、<100V、つまり、100Vより小さく;
− 従って、各コンタクト個所に、電流制限部が設けられる。
弾性アプリケータローラ520のコーティングは、10〜10Ω*cm、有利には、10〜10Ω*cmの範囲内の特殊な抵抗を有することができ、各抵抗の変動は、<+/−20%、つまり、+/−20%より小さく(有利には<+/−10%)であり、層厚は、3〜12mm、有利には、7〜10mmである。材料としては、殊に、NBRゴム、PURゴムを選択することができる。アプリケータローラ520のコーティングが2つの層を有している場合、外側の層は、PVDF、ECO、フルオレラストマ、テフロン製にするとよく、層厚は<0.7mm、つまり、0.7mmより小さく、内側の層は、上述の各材料から形成される。
ラスタローラ510及びクリーニングローラ530のコーティングは、10Ω*cm〜1010Ω*cmの抵抗を有しており、層厚は、10〜400μm、有利には、50〜200μmである。材料としては、特に、ハードコート、セラミック(Al酸化物、クロム酸化物、チタン酸化物又はそれらの混合物)を選択することができる。
本発明の装置の説明から分かるように、全ての機能要素には、所定の電位が印加されている。電位の選択のために、以下の観点が選択された:
− 全ての電位は、直流電圧成分と交流電圧成分との重畳から生じ、その際、各成分は、ゼロであり得;
− 全てのローラ(ベルト)、つまり、アプリケータローラ520、ラスタローラ510、クリーニングローラ530及びコンディショナローラ541には、別個の電位が印加されており;
− チャンバ型ドクタ511は、有利には、ラスタローラ510と同じ電位であり、任意に、ラスタローラ510に較べて高い電位にしてもよく;
− クリーニングドクタ531及びハーフチャンバ532(側方のパッキング)は、有利には、クリーニングローラ530と同じ電位を有しており、任意に、もっと高い電位にしてもよく;
− 流動要素518,519,535の電位は、上述されている。
電位は、ローラ(510,520,530,541)では、当該ローラのコアに印加され、バンドでは、当該バンドの内側に印加される。
上述の、各機能要素間の電位差は、説明では、電圧として記載されている。
各ローラの表面コーティングは、相互に適合された特殊な抵抗ρの系を形成する。
−ρ(ラスタローラ)>ρ(アプリケータローラ)
−ρ(クリーニングローラ)>ρ(アプリケータローラ)
−ρ(コンディショナローラ)>ρ(アプリケータローラ)
本発明の装置の特別な利点は、要するに以下の通りである:
− 転写像(中間像)坦体1への経路上の現像液の搬送過程に関与する各機能要素(例えば、ラスタローラ510、アプリケータローラ520)の場合、各搬送過程で、トナー粒子の堆積時間は、各々の機能要素間の現像液用の各々の搬送ゾーンの長さと過程の速度(機能要素から機能要素へのトナー粒子の各々の搬送時間)の商よりも小さい。これは、各抵抗と関与している各機能要素の各キャパシタンスの組み合わせを介しての電場の作用、及び、関与している各機能要素の間隔に基づいて相互に達成される。
式として、このことは、以下のように定式化することができる:
Nip/νProzess>dNip/νAblagerung
ここで、
νAblagerung=μ・E
但し、μ=トナーの可動性、E=電場強度;
l=搬送ゾーンの長さ;
ν=速度、d=搬送ゾーンの厚みであり、
− 転写像(中間像)坦体1への経路上の現像液の搬送過程に関与する各機能要素上に各トナー粒子が永久に付着するのを回避するために、これらは、関与している各機能要素で、現像液の移行の周期的な過程内で、又は、機能要素から機能要素のトナー粒子の一部分が、各周期内で機能要素に対して、及び、機能要素から離れるように力作用を形成するように形成されている。力作用は、帯電されたトナー粒子に作用する電場によって形成され、又は、流動によって、即ち、剪断作用(Scherwirkung)によって形成することができる。
エレクトログラフィックプリンティングシステムの原理図 機能要素に印加される電位を示した、装置の構成を示す図 供給装置の別の構成を示す図 現像装置内のコンディショナ装置の構成を示す図 現像装置内のコンディショナ装置の第2の構成を示す図
符号の説明
DS 印刷システム
MS 混合装置
1 転写像(中間像)担体
2 再生露光部
3 帯電ステーション
4 像どおりの露光
5 現像装置
6 転写ユニット
7 記録担体
8 クリーニング要素
61 転写ベルト
62 対向加圧ローラ
63 クリーニングユニット
51 供給装置
52 アプリケータ装置
53 クリーニング装置
54 コンディショナ装置
520 アプリケータローラ
510 ラスタローラ
511 チャンバドクタ
512 チャンバドクタのチャンバ
513 流入口
514 流出口
515 第1のポンプ
516 溜槽
517 第2のポンプ
518 第1の流動要素
519 第2の流動要素
530 クリーニングローラ
531 クリーニングドクタ
532 ハーフチャンバ
533 ハーフチャンバのパン
534 ハーフチャンバの排出口
535 クリーニング流動要素
536 パッキング
540 ワイヤコロトロン
541 コンディショナローラ
542 コンディショナドクタ

Claims (21)

  1. エレクトログラフィックプリンティング又はコピー装置での荷電トナー粒子及び坦体液体を有する現像液を用いて、印刷すべき像の、転写像(中間像)坦体上で形成された潜像(Potentialbild)を現像するための装置において、
    供給装置(51)が設けられており、該供給装置は、機能要素として少なくとも1つのチャンバ型ドクタ(Kammerrakel)(511)として、現像液を収容するためのラスタ部材(510)と、前記チャンバ型ドクタ(511)内に設けられた、少なくとも1つの、第1の流動要素(518)が設けられており、該第1の流動要素(518)と前記ラスタ部材(510)との間に、該ラスタ部材(510)の溜部乃至小保持器(Naepfchen)内のトナー粒子濃度が高められるような電圧が印加され、
    アプリケータ装置(インキ付け装置)(52)が設けられており、該アプリケータ装置(52)は、前記供給装置(51)から、現像液を受け取り、当該現像液を転写像(中間像)坦体(1)に供給することを特徴とする装置。
  2. 現像液の搬送過程で、転写像(中間像)坦体(1)への経路に関与する機能要素にトナー粒子が不所望に堆積するのを回避するために、前記機能要素は、前記現像液の搬送路に関して、各サイクル内で前記機能要素の一方から前記機能要素の他方への前記現像液の移行のサイクリックな過程で、直ぐ次の機能要素に向かうように前記トナー粒子に力作用が形成され、先行の前記機能要素から離れるように前記トナー粒子に前記力作用が形成され、
    各々荷電トナー粒子に作用する電場によって力作用が形成され、
    力作用は、通電によって形成される請求項1記載の装置。
  3. 現像液を搬送する機能要素の各電気抵抗は、交互に高オーミック及び低オーミックである請求項1記載の装置。
  4. クリーニング装置(53)が設けられており、該クリーニング装置は、潜像をアプリケータ装置(52)上に現像した後残っている残留像をクリーニングにより取り除き、前記アプリケータ装置(52)間に電圧が印加され、前記電圧は、前記残留像のトナー粒子の、前記クリーニング装置(53)への移行を決定する請求項1から3迄の何れか1記載の装置。
  5. コンディショニング装置(54)が設けられており、該コンディショニング装置(54)は、アプリケータ装置(52)に隣接して、現像液の移動方向で視て転写像(中間像)坦体(1)の前に設けられており、前記転写像(中間像)坦体(1)に供給される現像液は、トナー粒子が現像液内でアプリケータ装置(52)の表面の方に移動するように制御される請求項1から4迄の何れか1記載の装置。
  6. 供給装置(51)は、機能要素として少なくとも1つのチャンバ型ドクタ(Kammerrakel)(511)とラスタローラ(510)を有しており、前記チャンバ型ドクタでは、前記ラスタローラ(510)は、前記チャンバ型ドクタ(511)から現像液を受け取る請求項1から5迄の何れか1記載の装置。
  7. チャンバ型ドクタ(511)は、ラスタローラ(510)に向かって開いたチャンバ(512)を有しており、該チャンバは、流入口(513)と流出口(514)を備えており、該チャンバの前記流入口(513)は、現像液の供給量が、ラスタローラ(510)に移行する量よりも大きいか又は同じであり、且つ、流出量が前記流出口(514)を介して流出するように構成されている請求項6記載の装置。
  8. 現像液の、チャンバ型ドクタ(511)内への充分な供給及び分配によって、及び、前記チャンバ型ドクタ(511)内部の電場の支援によって、トナー粒子の、ラスタローラ(510)の溜部乃至小保持器内への充分な供給が達成可能であり、
    チャンバ型ドクタ(511)のチャンバ(512)内には、少なくとも第1の流動要素(518)が設けられており、該第1の流動要素(518)とラスタローラとの間に電圧が印加されている請求項7記載の装置。
  9. 付加的な機能要素として、第2の流動要素(519)が、第1の流動要素(518)に隣接してチャンバ(512)内に設けられており、該チャンバ(512)には、直流電圧成分及び交流電圧成分からなる電圧が印加されており、該印加の際、前記直流電圧成分及び交流電圧成分は、ゼロにすることができ、前記電圧の極性は、第1の流動要素(518)の極性に対して逆であり、その結果、現像液は、ラスタローラ(510)の溜部乃至小保持器内にある残留液と混合され、乃至、チャンバ型ドクタ(511)内にトナー粒子が堆積するのが阻止される請求項8記載の装置。
  10. 流動要素(518,519)は、ラスタローラ(510)に対して及びチャンバ(512)の内部輪郭に対して、現像液の流れが各流動要素(518,519)とラスタローラ(510)との間の間隙内で形成されるように設けられ、且つ、成形されており、前記流れは、ローラ表面の移動方向に対して同じ方向であり、軸方向にも半径方向にも貫流面の断続的な横断面の変化がなく、流速ゼロのゾーンが生じないように構成されており、
    各流動要素(518,519)は、導電プロフィル要素として構成されており、前記各流動要素(518,519)は、チャンバ(512)内に当該流動要素の開口に隣接してラスタローラ(510)に対して平行に設けられており、前記チャンバ(512)の幅に亘って延びており、ラスタローラに対して10〜2000μm、有利には、100〜1000μmの範囲内の間隔を有している請求項9記載の装置。
  11. 別の機能要素として、クリーニング流動要素(535)がハーフチャンバ(532)内にクリーニングローラ(530)に隣接して設けられ、該クリーニングローラ(530)は、前記クリーニング流動要素(535)と前記クリーニングローラ(530)との間の範囲内に、前記クリーニングローラ(530)の表面の移動方向に対して同じ方向に配向された流れが生じるように設けられており、貫流面の断続的な横断面の変化が軸方向にも半径方向にも生じないようにされている請求項10記載の装置。
  12. クリーニング流動要素(535)には、直流電圧及び交流電圧成分からなる電位が印加され、該印加の際に、前記直流電圧成分及び交流電圧成分はゼロにすることができ、正のトナー極性の場合、クリーニングローラ(530)及びクリーニングドクタ(531)の電位よりも負であり、
    クリーニングローラ(530)とクリーニング流動要素(535)との間の電圧は、トナー粒子が前記クリーニングローラ(530)の表面から除去されるが、前記トナー粒子が前記クリーニング流動要素(535)上に堆積するのは阻止されるように選定されており、
    ハーフチャンバ(532)は、混合装置(MS)と接続されている請求項11記載の装置。
  13. コンディショニング装置(54)が機能要素としてアプリケータローラ(520)の表面に隣接して設けられたコロトロン(540)であり、該コロトロン(540)には、同じ電位のトナー粒子に較べて電荷が前記アプリケータローラ(520)上に堆積されるような電位が印加されている請求項5から12までのいずれか1記載の装置。
  14. コンディショニング装置(54)が機能要素としてコンディショナローラ(541)を有しており、該コンディショナローラ(541)には、同じ電位のトナー粒子に較べて電荷が前記アプリケータローラ(520)上に堆積されるような電位が印加されている請求項5から13までのいずれか1記載の装置。
  15. コンディショナローラ(541)は、アプリケータローラ(520)上で輪転し、該輪転の際、前記コンディショナローラ(541)と前記アプリケータローラ(520)の速度比は、0.8:1〜1:0.8であり、有利には、1:1である請求項14記載の装置。
  16. アプリケータローラ(520)、ラスタローラ(510)、クリーニングローラ(530)及びコンディショナローラ(541)を、相互に適合された以下の特定の抵抗ρからシステムが形成されるように選定し、つまり、
    −ρ(ラスタローラ)>ρ(アプリケータローラ)
    −ρ(クリーニングローラ)>ρ(アプリケータローラ)
    −ρ(コンディショナローラ)>ρ(アプリケータローラ)
    から前記システムが形成されるように選定する請求項6記載の装置。
  17. エレクトログラフィックプリンティング装置の転写像(中間像)坦体(1)上に設けられた潜像の現像方法において、請求項1から16迄の何れか1記載の装置を用いることを特徴とする現像方法。
  18. 荷電トナー粒子及び坦体液体を有する現像液を、低トナー粒子濃度で、従って、低粘性で混合装置(MS)から取り出し、前記現像液が転写像(中間像)坦体(1)に移行する前に、潜像の着色に必要なトナー粒子濃度に高める請求項17記載の方法。
  19. 現像液を、チャンバ型ドクタ(511)とラスタローラ(510)を有する供給装置(51)によって、低トナー粒子濃度で混合装置(MS)から取り出し、
    前記現像液前記チャンバ型ドクタ(511)から前記ラスタローラ(510)の溜部乃至小保持器内に移行する際に前記現像液のトナー粒子の濃度を上げ高濃度化された形式で前記現像液をアプリケータローラ(520)に供給し、前記現像液を高濃度化された形式で、転写像(中間像)坦体(1)の傍を案内する請求項18記載の方法。
  20. 現像液の高濃度化を、チャンバ型ドクタ(511)とラスタローラ(510)との間に電圧を印加し、該電圧を、ラスタローラ(510)の溜部乃至小保持器内のトナー粒子の数を高めることによって行う請求項19記載の方法。
  21. 現像液を、アプリケータローラ(520)上で、該アプリケータローラ上を移動するコンディショナローラ(541)によって、坦体液体からトナー粒子引き受けることによって更に高濃度化、転写像(中間像)坦体(1)に供給する請求項18から20迄の何れか1記載の方法。
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