Entwicklerstation mit Glattvorrichtung und Verfahren zum Betreiben einer Entwicklerstation
Die Erfindung betrifft eine Entwicklerstation für einen Drucker oder Kopierer, mit einer rotierenden Entwicklerwalze, der Tonerteilchen zufuhrbar sind, die sich an der Oberflache der Entwicklerwalze anlagern und die nachfolgend in einer Ubergabezone an eine weitere rotierende Walze oder ein Endlosband übertragbar sind. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren hierzu.
Bei elektrografischen Druckern oder Kopierern werden Bildentwicklungsverfahren genutzt, die elektrostatische Ladungsbilder auf Oberflachen, z.B. Ladungsbilder auf einen Fotoleiter, über einen Luftspalt oder in einem direkten Kontakt mit Tonerteilchen einfarben. Diese Tonerteilchen befinden sich auf einer Entwicklerwalze, die sie direkt auf einen zylindrischen Fotoleiter oder ein Endlosband u- bertragen, oder sie werden von der Entwicklerwalze an eine weitere Walze oder ein Endlosband übertragen, von dem sodann das Ladungsbild auf dem Fotoleiter als Zwischenbild- trager eingefarbt wird. Das auf dem Zwischenbildtrager vorhandene Tonerbild wird dann im weiteren Verlauf des Druck- oder Kopierprozesses auf einen Drucktrager, z.B. Papier, übertragen und fixiert.
Um eine hochwertige Druckqualitat zu erhalten, ist als wichtige Voraussetzung ein homogener Schichtaufbau der Tonerteilchen auf der Entwicklerwalze einzuhalten. Kleine Ungleichmaßigkeiten in der Tonerschicht können im Druckbild bereits zu Qualitatsverlust fuhren, wie beispielsweise Farbverschiebungen und Helligkeitsschwankungen.
Als relevanter Stand der Technik wird auf die folgenden Druckschriften verwiesen: DE 101 52 892 Al, DE 31 18 995 Al, EP 0 394 228 Bl und WO 89/08285 A.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Entwicklerstation und ein Verfahren anzugeben, die bzw. das eine hohe Druckqua- litat gewahrleistet.
Diese Aufgabe wird für eine Entwicklerstation durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelost. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhangigen Ansprüchen angegeben.
Gemäß der Erfindung wird in Drehrichtung der Entwickler- walze vor der Ubergabezone eine Glattungsvorrichtung angeordnet, deren Glattelement im Ruhezustand mit einer mechanischen Vorspannung beaufschlagt ist. Diese mechanische Vorspannung übt über die gesamte Breite der Tonerschicht in Breitenrichtung der Entwicklerwalze einen Druck auf die Oberflache der Tonerschicht aus, so dass die Tonerschicht eingeebnet und geglättet wird. Auf diese Weise werden unmittelbar vor der Ubergabezone oder Einfarbezone Unregelmäßigkeiten in der Tonerschicht beseitigt, so dass in der Ubergabezone der weiteren rotierenden Walze oder dem End- losband ein über die Breite der Entwicklerwalze gleichmaßige Tonerschicht dargeboten wird und die Tonerteilchen gleichmaßig auf die weitere rotierende Walze oder das Endlosband übertragen werden können. Die durch die Glattvorrichtung erreichte homogene Tonerschicht gewahrleistet im weiteren Prozess eine gleichmaßige Einfarbung des Ladungsbildes und damit eine hohe Druckqualitat .
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Arbeitsverfahren angegeben, das sicherstellt, dass in der Ubergabezone eine gleichmaßige Tonerschicht vorhanden ist. Die mit diesem Verfahren erzielbaren technischen Vorteile stimmen mit den bei der Entwicklerstation beschriebenen uberein .
Die Erfindung kann vorteilhaft bei elektrografischen
Druck- oder Kopiergeraten eingesetzt werden, deren Aufzeichnungsverfahren zur Bilderzeugung insbesondere auf dem
elektrofotografischen, magnetografischen oder ionografi- schen Aufzeichnungsprinzip beruhen. Ferner können die Druck- oder Kopiergeräte ein Aufzeichnungsverfahren zur Bilderzeugung nutzen, bei dem ein Bildaufzeichnungsträger direkt oder indirekt elektrisch punktweise angesteuert wird. Die Erfindung ist jedoch nicht auf solche elektro- grafischen Druck- oder Kopiergeräte beschränkt.
Zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung wird im folgenden auf die in den Zeichnungen dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiele Bezug genommen, die anhand spezifischer Terminologie beschrieben sind. Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass der Schutzumfang der Erfindung dadurch nicht eingeschränkt werden soll, da derartige Ver- änderungen und weitere Modifizierungen an den gezeigten
Vorrichtungen und/oder dem Verfahren sowie derartige weitere Anwendungen der Erfindung, wie sie darin aufgezeigt sind, als übliches derzeitiges oder künftiges Fachwissen eines zuständigen Fachmannes angesehen werden. Die Figuren zeigen Ausführungsbeispiele der Erfindung, nämlich
Figur 1 ein Ausführungsbeispiel mit einem bandförmigen Glättelement,
Figur 2 ein Ausführungsbeispiel mit einem zylinderförmigen Glättelement, und
Figur 3 ein Ausführungsbeispiel mit einem im
Querschnitt dreieckförmigen Glättele- ment .
Figur 1 zeigt schematisch in einem Querschnitt einen Ausschnitt aus einer Entwicklerstation 10. Eine Entwicklerwalze 12, die in Richtung des Pfeils Pl rotiert, enthält in ihrem Inneren einen Magnetstator mit mehreren Magneten 16, 18, 20, 22, 24, deren Magnetachsen beispielsweise radial nach außen gerichtet sind und deren Magnetfelder die
hohle Entwicklerwalze 12 durchdringen. Die Polarität der Pole der Magnete 16 bis 24 wechseln sich in Umlaufrichtung ab. Ein Teilchengemisch aus elektrisch geladenen Tonerteilchen und ferromagnetischen Tragerteilchen, ein so ge- nanntes Zweikomponenten-Gemisch 26 wird aus einem Vorrat über Schaufelrader (nicht dargestellt) der Entwicklerwalze 12 zugeführt. Die Entwicklerwalze 12 dient in einem Drucker oder Kopierer zum Transport der Tonerteilchen zu einer weiteren Walze 28, wo allein die Tonerteilchen in ei- ner Ubergabezone 30 auf die Oberflache der weiteren Walze 28 übertragen werden. Zwischen der Entwicklerwalze 12 und der weiteren Walze 28 ist im Bereich der Ubergabezone 30 ein Entwicklerspalt mit einer vorgegebenen Breite vorhanden. Die weitere Walze 28 kann bereits ein Zwischenbild- trager sein, beispielsweise eine Fotoleiterwalze, deren
Ladungsbild mit den Tonerteilchen eingefarbt wird. Alternativ kann die weitere Walze ein Applikatorelement sein, welches wiederum mit einer gleichmaßigen Tonerschicht an ihrer Oberflache versehen wird. Diese Tonerschicht wird dann in einer weiteren Ubergabezone auf einen Zwischen- bildtrager zum Einfarben des Ladungsbildes übertragen. Anstelle der weiteren Walze 28 kann auch ein Endlosband vorgesehen sein.
Aufgrund des Magnetfeldes der Magnete 16 bis 24 bildet sich in radialer Richtung der Entwicklerwalze 12 eine Mag- netburste aus, da sich die ferromagnetischen Tragerteilchen infolge der Kraftwirkung der Magnetfelder entlang der Magnetfeldlinien anordnen und ausrichten. Auf der Oberfla- che der Entwicklerwalze 12 ergibt sich im Bereich der nach außen weisenden Pole der Magnete 16 bis 24, deren Polarität in Umfangsrichtung sich jeweils abwechseln können, eine von der Walzenoberflache abstehende Ansammlung von Tragerteilchen und an ihnen anhaftenden Tonerteilchen. Eine derartige abstehende Ansammlung von Tragerteilchen und Tonerteilchen wird aufgrund der burstenartigen Gestalt als Magnetburste bezeichnet. Bei der Drehung der Entwickler-
walze 12 in Richtung des Pfeils Pl bewegt sich das Gemisch aus Tonerteilchen und Trägerteilchen mit.
Eine starr stehende Gehäusewand 32 der Entwicklerstation 10 enthält eine Rakelvorrichtung 33, welche die Schichtstärke der Magnetbürste festlegt. Eine Glättungsvorrich- tung 34 umfasst eine starre Halterung 36 und ein Glättelement 38. Die Halterung 36 ist fest mit dem Gehäuseteil 32 verbunden. Das Glättelement 38 ist am distalen Ende der Halterung 36 elastisch oder federnd verbunden. Beim Beispiel nach Figur 1 wird als Glättelement 38 ein dünnes Metallband verwendet, welches eine Dicke von 50 bis 150 μm, vorzugsweise von 90 bis 110 μm hat. Das Metallband 38 ist im Querschnitt rechteckförmig und verläuft in Breitenrich- tung der Entwicklerwalze 12 über die gesamte Breite der
Entwicklerwalze 12 und überdeckt somit vollständig die Tonerschicht bzw. den Tonergemischteppich. Das Metallband 12 selbst ist wiederum ferromagnetisch und wird durch das Magnetfeld der Magneten 24 und 16 mit einer mechanischen Vorspannung beaufschlagt. Auf diese Weise drückt das Metallband 38 aufgrund seiner elastischen Aufhängung an der Halterung 36 oder aufgrund der gesamten Elastizität von Halterung 36 und Metallband 38 gegen die Schicht des Zwei- komponenten-Gemischs 26 und glättet den Tonerteppich bzw. die Magnetbürste. Das Metallband 38 wird über die gesamte Breite der Entwicklerwalze 12 mit konstanter Kraft zur Magnetbürste gezogen. Die vorhandenen Magnetkräfte der Magnete, insbesondere der Magnete 24 und 16, erzeugen auch bei einem unrunden Lauf der Oberfläche der Entwicklerwalze 12 eine konstante Andruckkraft . Auf diese Weise werden
RundlaufSchwankungen der Entwicklerwalze 12 und auch Dickeschwankungen der Magnetbürste oder Störungen bei der Dosierung der Tonerschicht am Rakel 33 ausgeglichen. Das Glättungssystem reguliert sich somit weitgehend selbst und ermöglicht einen konstanten Andruck des hart- oder weichmagnetischen Glättelements 38, ohne dass eine Justage dieses Glättelements 38 erforderlich ist. Es kann ferner auch
nicht zu einem Stau des Zweikomponenten-Gemischs fuhren, da das Glattelement 38 sich bei steigendem Druck des Zweikomponenten-Gemischs 26 sich weiter abhebt.
Anstelle eines magnetischen Glattelements 38 in Form eines dünnen Metallbandes kann auch ein nicht magnetisches Metallband verwendet werden. Vorteilhaft ist dann, wenn die Anpresskraft oder die mechanische Vorspannung mit Hilfe von Federn oder einem elastischen Element erzeugt werden.
Figur 2 zeigt ein weiteres Ausfuhrungsbeispiel, bei dem ein Glattelement 40 zylinderförmig ausgebildet ist. Denkbar ist auch eine rohrformige Anordnung. Auch hier kann das Glattelement 40 hart- oder weichmagnetisch sein, so dass die mechanische Vorspannung durch Magnetkräfte erzeugt wird. Es ist jedoch auch möglich, dass die Vorspannung durch das Eigengewicht des Glattelements 40 erzeugt wird.
In Figur 3 ist ein weiteres Ausfuhrungsbeispiel dargestellt, bei dem ein Glattelement 42 im Querschnitt drei- eckformig ist und entlang der Breite der Entwicklerwalze 12 einen konstanten Querschnitt hat. Die Spitze des Dreiecks zeigt in tangentialer Richtung der Entwicklerwalze 12.
Das Ende der Glattelemente 38, 40, 42 sollte möglichst nahe der Ubergabezone 30 angeordnet sein, vorzugsweise sollte das distale Ende des Glattelements 38, 40, 42 bis zum Spalt zwischen Entwicklerwalze 12 und weiterer Walze 28 reichen. Dadurch ist gewahrleistet, dass sich infolge der Inhomogenität der Magnetfelder wieder Unregelmäßigkeiten in der Magnetburste im Bereich der Ubergabezone 30 ausbilden können. Zusatzlich wird durch das unmittelbar vor der Ubergabezone 30 angeordnete Glattelement 38, 40, 42 der Austrag von Tragerteilchen und Tonerteilchen reduziert.
Vorteilhaft ist es ferner, wenn das jeweilige Glättelement 38, 40, 42 zumindest auf der der Tonerschicht zugewandten Seite eine verschleißarme oder verschleißfeste Beschich- tung hat. Eine solche verschleißfeste Beschichtung kann eine hartverchromte Beschichtung, eine Keramik-
Beschichtung oder eine Plasma-Beschichtung sein. Beispielsweise kann als verschleißfeste Beschichtung eine Titanoxid-Schicht vorgesehen sein, die vorzugsweise durch eine Plasma-Beschichtung aufgetragen wird.
Anstelle des Zweikomponenten-Gemischs aus Tonerteilchen und ferromagnetischen Trägerteilchen kann auch ein Tonersystem ohne ferromagnetische Trägerteilchen verwendet werden. Die Glättungsvorrichtung 34 bewirkt auch in diesem Fall die Ausbildung eines homogenen, geglätteten Tonerteppichs in der Einfärbezone.
Obgleich in den Zeichnungen und in der vorhergehenden Beschreibung bevorzugte Ausführungsbeispiele aufgezeigt und detailliert beschrieben sind, sollte dies als rein beispielhaft und die Erfindung nicht einschränkend angesehen werden. Es wird darauf hingewiesen, dass nur bevorzugte Ausführungsbeispiele dargestellt und beschrieben sind und sämtliche Veränderungen und Modifizierungen, die derzeit und künftig im Schutzumfang der Erfindung liegen, geschützt werden sollen.
Be zugs zeichenl i ste
10 EntwicklerStation
12 Entwicklerwalze
16, 18, 20,
22, 24 Magnete
26 Zweikomponenten-Gemisch
28 weitere Walze
Pl Drehrichtung
30 Ubergabezone
32 Gehauseteil
33 RakelVorrichtung
34 GlattungsVorrichtung
36 Halterung
38, 40, 42 Glattelement