Entwicklervorrichtung und Elektrographiegerät

Abstract

 Die Vorrichtung hat zwei gegenläufige Entwicklerwalzen (2, 5). Die Walze (2) transportiert eine durch ein Messer (4) dosierte Tonerschicht zu einer Druckzone (6). Zwischen den Walzen (2, 5) ist eine Spannung angelegt, um schwach haftenden Toner von der Walze (2) auf die Walze (5) zu übertragen. Dadurch gelangen nur Tonerteilchen mit einer vorgegebenen Mindesthaftkraft in die Druckzone (6). Damit wird eine bessere Druckqualität erreicht und der Aufwand für die Elektronik bei der Anwendung in der Kontragraphie reduziert.

Beschreibung

[0001] In der Elektrographie, auch unter dem Namen Xerox-Verfahren bekannt, und bei andern elektrographischen Verfahren (Drucken mittels elektrischem Strom oder elektrischer Spannung) werden elektrisch geladene Pigmentteilchen (Toner) unter dem Einfluss punktueller elektrischer Felder auf einen Zwischenträger entwickelt (Xerox-Verfahren) oder direkt auf den Informationsträger abgebildet. Eine in der Elektrographie gebräuchliche Entwicklungsvorrichtung ist in Figur 1 dargestellt. Damit man Toner auf einen Informationsträger elektrisch entwickeln kann, muss man zunächst diese Pigmentpulver elektrisch laden. Dies geschieht meist durch Reibung des Toners zum Beispiel mit der Oberfläche einer Entwicklerwalze oder einer Transportwalze 2. Bei geeigneter Wahl der triboelektrischen Partner erzielt man so eine definierte Aufladung des Pigmentpulvers. Die Haftung des Toners erfolgt nun elektrostatisch auf der Oberfläche der Transportwalze oder zusätzlich durch ein Magnetfeld, falls der Toner magnetisierbar ist oder ein permanentes magnetisches Moment trägt. In letzterem Fall ist dann innen in der Transportwalze ein entsprechend ausgebildeter Permanentmagnet gelagert. Zum Transport kann in diesem Fall sowohl die Walze als auch der innen gelagerte Magnet gedreht werden. Bevor der Toner in die Entwicklungszone 6 gelangt, wird durch eine Art Klinge 4 überschüssiger Toner entweder rein mechanisch oder magnetisch abgestreift. So resultiert eine wohldefinierte, dünne Schicht des Toners.

[0002] Bedingt durch den Herstellungsprozess und weitere Einflussgrössen unterliegt das magnetische Moment, die Masse und die elektrische Ladung der Pigmentteilchen und somit deren Haftkraft an der Oberfläche der Entwicklerwalze einer Verteilung. Man findet in der Praxis eine sogenannte Entwicklungskurve, wie sie in Figur 2 dargestellt ist. Der Strom der von der Entwickleroberfläche abgelösten und auf den Informationsträger oder einen Zwischenspeicher auftreffenden Pigmentteilchen hängt von der elektrischen Feldstärke am Ort der Entwickleroberfläche ab. In Figur 2 ist dieser Zusammenhang mit der elektrischen Potentialdifferenz (Spannung) zwischen der Entwickleroberfläche und dem Informationsträger als Parameter dargestellt (durch die physikalische Definition: Elektrische Feldstärke = -grad ϕ, wobei ϕ das elektrische Potential ist, lässt sich die elektrische Feldstärke am Ort der Entwickleroberfläche als Spannung dividiert durch den Abstand der beiden Flächen für den Fall homogener elektrischer Felder bestimmen). Analog zum Verhalten eines Geiger-Müller-Zählrohres kann man in Figur 2 vier Bereiche unterscheiden: Im Bereich I spricht man von Anlaufverhalten, den Bereich II bezeichnet man als Proportionalbereich (hier sind die angelegte Spannung und der Teilchenstrom einander proportional), den Bereich III bezeichnet man als Uebergangsbereich und den Bereich IV nennt man den Sättigungsbereich. Für die allgemeine Anwendung besonders interessant sind die Bereiche II und IV. Im Bereich II könnte man die Zahl der pro Zeiteinheit auf den Informationsträger treffenden Pigmentteilchen und somit den resultierenden Farbton durch die zwischen Entwickleroberfläche und Informationsträger angelegte elektrische Spannung direkt steuern. Im Bereich IV könnte man den Farbton durch die Dauer der angelegten Spannung steuern.

[0003] Störend ist allerdings die Tatsache, dass man um in diese Bereiche zu gelangen zunächst mit der angelegten Spannung den Bereich I respektive die Bereiche I-III überqueren und der Gestalt abweichungen vom idealen Verlauf in Kauf nehmen muss.

[0004] Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Form der Entwicklungskurve zu optimieren. Diese Aufgabe wird durch die Merkmalskombination der Ansprüche gelöst.

[0005] Besonders elektrographische Verfahren, bei denen das elektrische Feld zur Abbildung des Toners auf den Informationsträger durch zwangsbeschaltete miniaturisierte Elektroden erzeugt wird, werden durch die vorliegende Erfindung vorteilhaft ergänzt.

[0006] Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand von Figur 3 beschrieben. Figur 4 zeigt die modifizierten Entwicklungskurven der Vorrichtung nach Figur 3.

[0007] In einem Gehäuse 1 ist eine an sich bekannt Entwicklerwalze 2 drehbar gelagert. Ueber der Walze 2 befindet sich ein Vorratsraum 3 für Toner. Im Betrieb dreht die Walze 2 in Pfeilrichtung. Um eine definierte Tonerschicht auf der Walze 2 zu erzeugen, ist mit geringem Abstand von der Walze 2 ein Messer 4 angeordnet. Achsparallel zur Walze 2 und mit geringem Abstand zu dieser ist im Gehäuse 1 eine zweite, gegenläufig drehende Entwicklerwalze 5 angeordnet. Der geringste Abstand zwischen den Walzen 2, 5 ist in Drehrichtung der Walze 2 nach dem Messer 4 aber vor der Druckzone 6 an der Oeffnung 7 des Gehäuses 1 angeordnet. Ebenfalls stromaufwärts der engsten Stelle zwischen den Walzen 2, 5 ist eine Reinigungseinrichtung 8 zum mechanischen Abstreifen des Toners von der Walze 5 angeordnet, z.B. ein Filzstreifen. An den Walzen 2, 5 liegen innen oder aussen Schleifkontakte 9, 10 an. Ueber eine Spannungsquelle 11 ist zwischen den Walzen 2, 5 eine Gleichspannung angelegt. Dadurch wird an der engsten Stelle zwischen den Walzen 2, 5 Toner von der Walze 2 auf die Walze 5 entwickelt und zwar nur diejenigen Tonerteilchen, welche relativ schwach haften, weil sie z.B. schwach elektrostatisch geladen sind. Dadurch wird erreicht, dass die auf der Walze 2 zur Entwicklungszone 6 transportierten Tonerteilchen eine vorbestimmte Mindesthaftkraft auf der Walze 2 aufweisen. Die Walzen 2, 5 können je nach Art des verwendeten Toners im Innern zusätzlich Magnetkerne enthalten (nicht dargestellt).

[0008] In Figur 3 ist die Vorrichtung in der Anwendung zur kontragraphischen Reproduktion dargestellt. Dazu ist an der Druckzone 6 mittels Walzen 16 ein Informationsträger, z.B. Papier 17 vorbeigeführt. Unterhalb des Papiers 17 gegenüber der Druckzone 6 ist eine Vielzahl von Druckelektroden 18 angeordnet. In der Darstellung nach Figur 3 sind bloss zwei dieser Elektroden 18 sichtbar. Die übrigen Elektroden sind in einem vorgegebenen Muster in Achsrichtung der Walze 2 versetzt angeordnet. Der Abstand zwischen Walze 2 und Papier 17 bzw. Elektroden 18 ist der besseren Uebersicht wegen übertrieben gross dargestellt. Ueber Schalter 19 können die Elektroden 18 wahlweise an eine von zwei Spannungsquellen 20, 21 angelegt werden, wobei die eine Spannung gegenüber dem Potential der Walze 2 niedriger, die andere höher ist als die an die Walze 5 durch die Spannungsquelle 11 angelegte Spannung.

[0009] Durch die beschriebene Ausführungsform wird erreicht, dass die Tonerteilchen mit geringer Haftkraft von der Walze 2 auf die Walze 5 entwickelt werden, so dass am Druckort 6 nur Tonerteilchen mit einer vorgegebenen Mindesthaftkraft an der Walze 2 anlangen. Dadurch wird die Entwicklungskurve im Sinne der Darstellung nach Figur 4 verändert. Je nach der an die Walze 5 angelegten Spannung ergibt sich eine Entwicklungskurve nach Figur 4a. Hier ist der gestrichelt gezeichnete Bereich I der ursprünglichen Entwicklungskurve praktisch abgeschnitten. Diese Betriebsweise eignet sich dann, wenn man im Proportionalbereich II arbeiten möchte. Will man hingegen im Sättigungsbereich IV arbeiten, so wird eine höhere Spannung an die Walze 5 angelegt, sodass sich die Entwicklungskurve nach Figur 4b ergibt. Hier werden die Bereiche I bis III der ursprünglichen Entwicklungskurve abgeschnitten.

[0010] Bei elektrographischen Verfahren, bei denen direkt Spannungspegel geschaltet werden, resultiert aus der erfindungsgemässen Vorrichtung ein weiterer Vorteil: Durch die erzielte Modifikation der Entwicklungskurve kann ein wesentlich geringerer Spannungshub zum Drucken verwendet werden. Wie in Figur 4a dargestellt, braucht die Spannung an den Elektroden 18 nur zwischen U₁ und dem Bereich U₂ geschaltet zu werden statt zwischen Null und U₂. Arbeitet man im Sättigungsbereich IV nach Figur 4b ist zwischen U₁ und U₂ zu schalten, statt zwischen Null und U₂. Dadurch sind die Anforderungen an die Treibelektronik zum Drucken wesentlich reduziert und es können erheblich kostengünstigere Bauteile eingesetzt werden.

Ansprüche

1. Entwicklervorrichtung für ein Elektrographiegerät, mit einer Toner-Vorratskammer (3), welche auf einer Seite eine Oeffnung (7) hat, die durch eine erste, bewegbare Entwicklerfläche (2) abgeschlossen ist, mit einer Klinge (4) unmittelbar benachbart der ersten Entwicklerfläche (2), um auf der bewegten ersten Entwicklerfläche (2) eine Tonerschicht zu bilden, wobei sich im Betrieb die erste Entwicklerfläche von der Klinge zu einer Entwicklungszone (6) an der Oeffnung (7) bewegt, in welcher die erste Entwicklerfläche (2) benachbart einem Träger (17) vorbeigeführt ist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Klinge (4) und der Entwicklungszone (6) benachbart aber beabstandet zur ersten Entwicklerfläche (2) eine bewegbare zweite Entwicklerfläche (5) angeordnet ist, und dass im Betrieb zwischen den beiden Entwicklerflächen eine elektrische Spannung angelegt ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei eine Reinigungseinrichtung (8) zum Reinigen der zweiten Entwicklerfläche stromaufwärts der Stelle geringsten Abstandes der beiden Entwicklerflächen (2, 5) angeordnet ist, um die zweite Entwicklerfläche (5) von Tonerteilchen zu reinigen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die beiden Entwicklerflächen (2, 5) durch die Peripherie je einer zylindrischen, drehbar gelagerten Trommel gebildet sind.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die elektrische Spannung eine Gleichspannung ist.

5. Kontragraphiegerät mit einer Entwicklervorrichtung gemäss einem der Ansprüche 1 bis 4, umfassend zusätzlich eine Einrichtung (16), um einen Träger (17), insbesondere ein Papier, relativ zur ersten Entwicklerfläche (2) benachbart der Entwicklungszone (6) zu bewegen, eine Vielzahl von Elektroden (18) auf der der ersten Entwicklerfläche (2) abgewandten Seite des Trägers (17) sowie eine Schalteinrichtung (19), um die Elektroden (18) einzeln wahlweise mit einer Spannungsquelle (21) zu verbinden, die eine höhere Spannungsdifferenz zur ersten Entwicklerfläche (2) aufweist als die zweite Entwicklerfläche (5).

6. Kontragraphiegerät nach Anspruch 5, wobei die Schalteinrichtung (19) die Elektroden (18) zwischen zwei Spannungswerten schaltet, wobei der eine Spannungswert kleiner, der andere grösser als die Spannung der zweiten Entwicklerfläche (5) relativ zur ersten Entwicklerfläche (2) ist.

Zeichnung