DE10142443C1 - Elektrofotographische Druckvorrichtung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektrofotografische Druckvorrichtung mit einer Toner-Entwicklereinheit, einer Belichtungsvorrichtung, einer Entwicklertrommel, einem Fotoleiter, einer Transfereinheit und einer geerdeten Ladeeinrichtung, bei der das zu bedruckende Substrat auf einer Transportvorrichtung liegend an der Transferzone der Transfereinheit vorbeibewegt und das Tonerbild der Transfereinheit auf das Substrat übertragen wird. Ein klares, scharfes und schattenfreies Druckbild wird auf dem Substrat dadurch erreicht, dass beim Druckvorgang das Substrat (30) auf einer nicht geerdeten, elektrisch leitfähigen Schicht (31) angeordnet ist, die über einen Isolator (17, 17.1...17.n, 17.3) zur geerdeten Transportvorrichtung (25) hin isoliert ist und die sich über die über dem Substrat (30) befindliche Ladeeinrichtung (16, 17) und die in Transportrichtung ausgerichtete Abmessung des zu bedruckenden Substrates (30) erstreckt.

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrofotografische Druckvorrichtung, bei der ein mit einer Ladevorrichtung und einer Belichtungsvorrichtung auf einem Fotoleiter erzeugtes Ladungsbild mit einer Entwicklungsvorrichtung mit einer Toner-Ent­ wicklereinheit entwickelt und das Tonerbild in einer Transferzone mit einer Transfereinheit auf ein mittels einer Transportvorrichtung durch die Trans­ ferzone bewegtes Substrat übertragen wird.

Eine elektrofotografische Druckvorrichtung dieser Art ist aus der EP 0 901 051 A1 bekannt. Bei großflächigen Substraten ist mit den vorgesehenen Vorrichtun­ gen nicht immer gewährleistet, dass das Tonerbild vollständig auf die gesamte Substratfläche transferiert wird.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Druckvorrichtung der eingangs erwähnten Art zu schaffen, bei der eine effektive und gleichmäßige Tonerübertragung auf die gesamte Substratoberfläche unabhängig von der Materialstärke und von der Beschaffenheit des Substrates stattfindet und nicht homogene Bereiche im Druckbild (Schattenbildungen) vermieden werden.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, dass eine Ladeein­ richtung zum Aufladen des Substrats in eine vor und eine hinter der Trans­ ferzone angeordnete Teil-Ladeeinrichtung aufgeteilt ist, die das Substrat beide mit gleichem Vorzeichen aufladen, und dass beim Transfervorgang das Substrat auf einer nicht geerdeten elektrisch leitfähigen Schicht angeordnet ist, die über einen Isolator zur geerdeten Transportvorrichtung hin isoliert ist und die sich über die über dem Substrat angeordneten Teil-Ladeeinrichtungen und die Abmessung des zu bedruckenden Substrats in Transportrichtung erstreckt.

Mit den beiden Teil-Ladevorrichtungen wird ein ordnungsgemäßer Transfer­ vorgang erreicht, da beide das Substrat mit gleichem Vorzeichen erfassen und die gesamte Oberfläche des Substrates aufladen können.

Selbst bei elektrisch nichtleitenden Substraten wie Glas-, Glaskeramik- oder Kunststoffplatten, wird mit dem isoliert auf der Transportvorrichtung gelagerten Substrat und dem zwischen dem Substrat und der Transportvorrichtung an­ geordneten Isolator eine gleichmäßige und ausreichende Aufladung der Ober­ fläche des Substrates erreicht, wenn zwischen dem Substrat und dem Isolator noch eine durchgehende, nicht potentialführende Metallschicht angeordnet ist, die sich in Transportrichtung mindestens über die Ladeeinrichtung und die in Transportrichtung ausgerichtete Abmessung des Substrates erstreckt. Dies dürfte darauf zurückzuführen sein, dass dabei ein homogenes Feld erzeugt wird, das durch die Transportvorrichtung nicht beeinträchtigt wird, wenn diese auf ein Potential gelegt wird, das dem Bezugspotential der Aufladung entspricht.

Bei dieser Ausgestaltung der Druckvorrichtung wird das zu bedruckende Sub­ strat zunächst der vor der Transfereinheit angeordneten Teil-Ladeeinrichtung zugeführt und wird dabei an seiner Oberfläche elektrostatisch aufgeladen, ehe es der Transferzone zugeführt wird. In der Transferzone erfolgt der Tonerüber­ trag. Bei fortschreitendem Transport des Substrates kann es abhängig von der Größe des Substrates und des Druckbildes vorkommen, dass der Tonerübertrag auf das Substrat noch nicht abgeschlossen ist, das Substrat jedoch bereits die vor der Transferzone angeordnete Teil-Ladeeinrichtung verlassen hat. Die nach der Transferzone angeordnete Teil-Ladeeinrichtung verhindert dann einen La­ dungsabfall, in dem diese das Substrat nachlädt. Auf diese Weise wird ein gleichmäßiger und effektiver Tonerübertrag über den gesamten Transportweg des Substrates hinweg durch eine homogene Aufladung sichergestellt.

Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die Teil-Ladeeinrichtungen in geerdeten Gehäusen untergebracht sind, die zum Substrat hin offen sind.

Bei segmentiertem Isolator lässt sich ein Potentialausgleich zwischen den einzelnen Segmenten ausführen, was zu noch besseren Druckergebnissen führt.

Der Transport der Substrate kann so erfolgen, dass eine tischartige Transport­ vorrichtung verwendet ist, die an der Transferzone linear vorbeiführbar und mitels einer einteiligen oder in Segmente unterteilten Isolierplatte als Isolator abgedeckt ist, und dass die Segmente oder die einstückige Isolierplatte auf der dem Substrat zugekehrten Oberseite mit einer Metallschicht versehen sind (ist).

Sind in der Transportvorrichtung Funktionselemente untergebracht, die mit dem Substrat in Kontakt kommen, wie zum Beispiel Ansaugöffnungen, Nuten, Transportelemente, Sensoren, Kabeldurchführungen oder andere Bauteile, dann sieht eine weitere Ausgestaltung vor, dass die tischartige Transportvorrichtung Funktionselemente trägt, die durch die Segmente oder die einstückige Isolier­ platte sowie die Metallschicht geführt und elektrisch leitend mit der Metall­ schicht verbunden sind, jedoch elektrisch gegenüber der Transportvorrichtung isoliert sind.

Auf diese Weise werden im Bereich der Funktionselemente Inhomogenitäten der Aufladung vermieden, welche zu Störungen des Tonerübertrages im Bereich der Funktionselemente führen können.

Die Funktionselemente müssen stets bündig mit der leitfähigen Metallschicht abschließen, was zum Beispiel durch federnde Abstützung der Funktionselemen­ te an der Transportvorrichtung erreicht wird und zum satten Anliegen derselben an der Unterseite des Substrates führt.

Der Transport der Substrate kann nach einer Ausgestaltung auch so vorgenom­ men werden, dass die Transportvorrichtung ein Endlosförderband aufweist, das selbst mit einer Metallschicht versehen ist, dass das Endlosförderband über als Isolator ausgebildete Umkehrwalzen geführt ist, und dass das Endlosförderband zwischen den Umkehrwalzen auf einer das Transportgestell abdeckenden Isolierplatte bewegbar ist.

Der Transport der Substrate kann dabei kontinuierlich erfolgen, ohne das Ma­ schinengestell bewegen zu müssen. Der Aufbau einer homogenen und aus­ reichenden Aufladung der Substrate bleibt auch bei dieser Ausgestaltung der Transporteinrichung sicher gestellt.

Um die Aufladung quer zur Transportrichtung in gleicher Weise vorzunehmen, sieht eine Ausgestaltung vor, dass die Teil-Ladeeinrichtungen als Flächencoro­ nen ausgebildet sind, die sich über die gesamte, quer zur Transportrichtung erstreckenden Breite der zu bedruckenden Fläche der Substrate und zumindest teilweise über die in Transportrichtung ausgerichtete Fläche der Substrate erstrecken, wobei zudem vorgesehen ist, dass die Flächencoronen elektrisch nichtleitende Coronendrahthalter aufweisen, die in geerdeten Gehäusen ge­ spannt sind, auf denen mehrere nebeneinander angeordnete, elektrisch leitende Coronendrähte gehalten sind, denen ein einheitliches Ladungspotential zu­ geführt ist, dessen Gegenpotential geerdet ist.

Die Druckvorrichtung ist weiterhin so aufgebaut, dass die beiden Teil-Ladeein­ richtungen einen Abstand aufweisen, der kleiner ist als die Erstreckung der zu bedruckenden Fläche des Subtrates in Transportrichtung.

Die erwähnte Metallschicht besteht aus einer dünnen Aluminium- oder Kupf­ erfolie. Ebenso geeignet sind dünne Bleche oder Folien aus Stahl und auch elektrisch leitfähig gemachte Kunststofffolien aus Polyurethan, Silikon und dergleichen. Die elektrische Leitfähigkeit der Schicht muss gegenüber dem Isolator groß sein.

Als Isolator eigenen sich Materialien aus hochschlagfesten Kunststoffen wie Polyamid, Polyimid, Epoxidharze, Hartpapier, Bakelit.

Der Isolator kann nach einer weiteren Ausgestaltung auch aus abriebfestem und mechnisch belastbarem keramischem oder silikatischem Material wie Al₂O₃ oder dünnem Glas bestehen.

Nach einer bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Metallschicht aus Aluminium- oder Kupferfolie, dünnem Blech, Stahlfolie oder elektrisch leitfähig gemachten Kunststofffolien aus Polyurethan, Silikon und dergleichen besteht.

Metallschicht und Isolator können auch zu einer Einheit zusammen gefasst sein und aus einer mit Kupfer kaschierten Epoxidharzplatte bestehen. Die leitfähige Schicht kann auch potentialfrei gehalten sein.

Die Erfindung wird anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungs­ beispielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Druckvorrichtung mit linear bewegbarer Transportvor­ richtung,

Fig. 2 schematisch die Potentialverteilung bei der elektrostatischen Aufladung eines Substrates,

Fig. 3 eine linear bewegbare Transportvorrichtung mit Funktions­ elementen, die mit dem Substrat in Kontakt stehen und

Fig. 4 eine als Endlosförderband ausgebildete Transportvorrich­ tung.

Die Fig. 1 zeigt in Seitenansicht und teilweise im Schnitt eine elektrofotogra­ fische Druckvorrichtung für plattenförmige Substrate 30. Das Substrat 30 wird mit einer tischartigen Transportvorrichtung 25 linear an einer Transferzone einer Transfereinheit vorbei bewegt. Dabei liegt eine Zwischenlage aus einem Isolator 17 oder Segmenten 17.1 bis 17.n derselben zwischen der Unterseite des Substrates 30 und der Auflageebene der Transportvorrichtung. Die Aufla­ dung des Substrates 30 erfolgt über eine in Transportrichtung vor der Transfer­ einheit angeordnete Teil-Ladeeinrichtung 16 und eine nach der Transfereinheit angeordnete Teil-Ladeeinrichtung 18, die in Gehäusen auf elektrisch nicht leitenden Coronendrahthaltern eine Anzahl von elektrisch leitenden Coronen­ drähte gespannt festhalten. Die Teil-Ladeeinrichtungen 16 und 18 sind als Flächencoronen ausgebildet und erstrecken sich quer über die gesamte Breite zumindest der zu bedruckenden Substrate 30.

Die der Unterseite der Substrate 30 zugekehrte Oberseite der Isolatorplatte 17 oder der Segmente 17.1 bis 17.n sind mit einer Metallschicht 31 versehen.

Wie dem Schema nach Fig. 2 zu entnehmen ist, wird die Transportvorrichtung 25 geerdet, das heißt auf das Gegenpotential der Ladungsspannung Uc gelegt. Die Coronendrähte der Teil-Ladeeinrichtungen 16 und 18 werden einheitlich auf das Potential der Ladungsspannung Uc gelegt. Die Metallschicht 31 des Isola­ tors 17 beziehungsweise der Segmente 17.1 bis 17.n bleibt potentialfrei.

Im Bereich der Transferzone steht die Transfereinheit mit dem Substrat 30 für den Tonerübertrag in Kontakt, wobei die Transportgeschwindigkeit des Sub­ strates 30 auf die Umdrehungsgeschwindigkeit der Transfereinheit so abge­ stimmt oder gekoppelt ist, dass zwischen beiden kein Schlupf entsteht.

Wie der Fig. 1 zusätzlich zu entnehmen ist, können in die Transportvorrichtung 25 Funktionselemente 34 integriert sein, die durch den Isolator 17 hindurch mit der Unterseite der zu bedruckenden Substrate 30 in Kontakt stehen.

Diese Funktionselemente 34 können Ansaugöffnungen, Nuten, Transportele­ mente, Sensoren, Kabeldurchführungen und andere Bauteile sein, die vorzugs­ weise mit der Oberseite der Metallschicht 31 abschließen und wo erforderlich, mit Federn 32 unter Federspannung an der Unterseite des Substrats 30 gehal­ ten werden, wie Fig. 3 zeigt. Dabei können die Funktionselemente 34 durch Potentialausgleichsleitungen 33 mit dem Bezugspotential der Ladungsspannung Uc und der Metallschicht 31 verbunden sein, sie sind jedoch elektrisch isoliert in der Transportrichtung 25 gehalten, wie der kleine Luftspalt erkennen lässt. Derartige Transportvorrichtungen 25 können nacheinander die Transferzone passieren und jeweils mit einem oder mehreren zu bedruckenden Substraten 30 belegt sein.

Anhand der Fig. 1 werden nur noch kurz die Teile einer elektrofotografischen Druckvorrichtung vorgestellt, die an sich und in ihrer Arbeitsweise bekannt sind.

In einer Entwicklereinheit 10 ist ein Toner, beispielsweise ein keramischer, ein thermoplastischer oder duromerischer Kunststoff-Toner bevorratet. Der Entwick­ lereinheit 10 ist eine Entwicklertrommel 15 zugeordnet, die den Toner einem Fotoleiter 20 zuführt. Der Fotoleiter 20 ist walzenförmig ausgebildet und steht in einer Kontaktzone 21 im linienförmigen Kontakt mit der Transfereinheit 22. Über dem Fotoleiter 20 ist eine Belichtungseinrichtung 11 angeordnet, die eine lichtempfindliche Schicht am Umfang des Fotoleiters 20 belichtet. Dadurch entsteht ein latentes elektrostatisches Ladungsbild. Aufgrund des Ladungsbildes werden über elektrostatische Vorgänge Tonerteilchen von der Entwicklertrom­ mel 15 auf die Schicht des Fotoleiters 20 übertragen. Diese Tonerteilchen werden im Bereich der Kontaktzone 21 auf die Transfereinheit 22 weiter gege­ ben. Eine in Drehrichtung des Fotoleiters 20 nachgeordnete Reinigungsvor­ richtung 14 entfernt noch anhaftende Tonerreste vom Fotoleiter 20. Nach der Reinigungsvorrichtung 14 schließt sich ein Löschlicht 13 an, das die fotoemp­ findliche Schicht des Fotoleiters 20 entlädt. Danach wird die fotoempfindliche Schicht des Fotoleiters 20 mit einer Ladeeinrichtung 12 wieder auf eine ein­ heitliche Ladungsstruktur gebracht, so dass sie von der Belichtungseinrichtung 11 wieder mit einem elektrostatischem Ladungsbild versehen werden kann.

Die Transfereinheit rollt auf dem zu bedruckenden Substrat 30 ab. Dabei wird der Toner auf der Transfereinheit in der Transferzone auf das Substrat 30 übertragen. Die Teil-Ladeeinrichtungen 16 und 18 laden das Substrat 30 mit gleichem Vorzeichen auf, erreichen die gesamte Oberfläche des durch die Transferzone transportierten Substrates und führen zu einem eindeutigem Tonerübertrag mit hohen Wirkungsgrad.

Wie die Fig. 1 erkennen lässt, ist der Abstand in Transportrichtung zwischen den Teil-Ladeeinrichtungen 16 und 18 kleiner als die Abmessung des Substrates 30 in dieser Richtung, damit sicher gestellt ist, dass das Substrat 30 während des gesamten Passierens der Transferzone aufgeladen bleibt.

Die Fig. 4 zeigt eine Transportvorrichtung 35, die geerdet und zwischen zwei Umkehrwalzen ein Endlosförderband aufweist, das selbst elektrisch leitend ist und die leitfähige Schicht 31 bildet. Die Umlenkwalzen bilden einen Isolator 17.3, der auch durch Umlenkwalzen mit einer isolierenden Umfangsschicht, zum Beispiel PTFE-Schicht, gebildet sein kann. Die Basis der Umlenkwalzen kann ebenfalls aus isolierendem Material bestehen.

Das Endlosförderband kann ein engmaschiges Metallband sein, das eine Fixie­ rung der Substrate 30 mittels Ansaugung erleichert.

Claims (13)

1. Elektrofotografische Druckvorrichtung, bei der ein mit einer Ladevor­ richtung (12) und einer Belichtungsvorrichtung (11) auf einem Fotoleiter (20) erzeugtes Ladungsbild mit einer Entwickungsvorrichtung mit einer Toner-Entwicklereinheit (10) entwickelt und das Tonerbild in einer Trans­ ferzone (24) mit einer Transfereinheit (2) auf ein mittels einer Transport­ vorrichtung (25) durch die Transferzone bewegtes Substrat (30) über­ tragen wird, wobei
eine Ladeeinrichtung zum Aufladen des Substrats in eine vor und eine hinter der Transferzone angeordnete Teil-Ladeeinrichtung (16 und 18) aufgeteilt ist, die das Substrat beide mit gleichem Vorzeichen aufladen, und
beim Transfervorgang das Substrat (30) auf einer nicht geerdeten elek­ trisch leitfähigen Schicht (31) angeordnet ist, die über einen Isolator (17; 17.1, . . ., 17.n) zur geerdeten Transportvorrichtung (25) hin isoliert ist und die sich über die über dem Substrat (30) angeordneten Teil-Ladeeinrich­ tungen (16 und 18) und die Abmessung des zu bedruckenden Substrats (30) in Transportrichtung erstreckt.

2. Elektrofotografische Druckvorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Teil-Ladeeinrichtungen (16, 18)in geerdeten Gehäusen unter­ gebracht sind, die zum Substrat (30) hin offen sind.

3. Elektrofotografische Druckvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der eine tischartige Transportvorrichtung (25) verwendet ist, die an der Transferzone linear vorbeiführbar und mittels einer einteiligen oder in Segmente unterteilten Isolierplatte als Isolator (17, 17.1. . .17.n) abge­ deckt ist, und die Segmente oder die einstückige Isolierplatte (17) auf der dem Substrat (30) zugekehrten Oberseite mit einer elektrisch leitfähigen Schicht (31) versehen sind (ist).

4. Elektrofotografische Druckvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der die tischartige Transportvorrichtung (25) Funktionselemente (34) trägt, die durch die Segmente (17.1. . .17.n) oder die einstückige Isolier­ platte (17) sowie die elektrisch leitfähige Schicht (31) geführt und elek­ trisch leitend mit den Funktionselementen (34) verbunden sind, jedoch elektrisch gegenüber der Transportvorrichtung (25) isoliert sind.

5. Elektrofotografische Druckvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der die Transportvorrichtung (25) ein Endlosförderband aufweist, das selbst aus elektrisch leitfähigem Material besteht oder auf der die Sub­ strate (30) tragenden Außenseite mit einer elektrisch leitfähigen Schicht (31) versehen ist, das Endlosförderband über als Isolator (17.3) ausgebildete Umkehrwalzen geführt ist, und das Endlosförderband (25) zwischen den Umkehrwalzen auf einer das Transportgestell abdeckenden Isolierplatte (17.1) bewegbar ist.

6. Elektrofotografische Druckvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der die Teil-Ladeeinrichtungen (16, 18) als Flächencoronen ausgebildet sind, die sich über die gesamte, quer zur Transportrichtung erstreckende Breite der zu bedruckenden Fläche der Substrate (30) und zumindest teilweise über die in Transportrichtung ausgerichtete Fläche der Substrate (30) erstrecken.

7. Elektrofotografische Druckvorrichtung nach Anspruch 6, bei der die Flächencoronen elektrisch nichtleitende Coronendrahthalter (1.1; 18.1) aufweisen, die in geerdeten Gehäusen (16.3; 16.4 bzw. 18.3; 18.4) gespannt sind, auf denen mehrere nebeneinander angeordne­ te, elektrisch leitende Coronendrähte (16.2; 18.) gehalten sind, denen ein einheitliches Ladungspotential (Uc) zugeführt ist, dessen Gegenpotential geerdet ist.

8. Elektrofotografische Druckvorrichtung nach Anspruch 2, bei der die beiden Teil-Ladeeinrichtungen (16, 18) einen Abstand auf­ weisen, der kleiner ist als die Erstreckung der zu bedruckenden Fläche des Substrats (30) in Transportrichtung.

9. Elektrofotografische Druckvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei der der Isolator (17, 17.1 bis 17.n; 17.3) aus einem hoch isolierenden schlagfestem Kunststoff wie Polyamid, Polyimid, Epoxidharze, Hartpapier oder Bakelit besteht.

10. Elektrofotografische Druckvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei der der Isolator (17, 17.1 bis 17.n; 17.3) aus abriebfestem und mechanisch belastbarem, keramischem oder silikatischem Material wie Al₂O₃ oder dünnem Glas besteht.

11. Elektrofotografische Druckvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei der die elektrisch leitfähige Schicht (31) aus Aluminium- oder Kupf­ erfolie, dünnem Blech, Stahlfolie oder elektrisch leitfähig gemachten Kunststofffolien aus Polyurethan, Silikon und dergleichen besteht.

12. Elektrofotografische Druckvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei der als Isolator (17) und elektrisch leitfähige Schicht (31) eine mit Kupfer kaschierte Epoxidharzplatte verwendet ist.

13. Elektrofotografische Druckvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die leitfähige Schicht (31) potentialfrei gehalten ist.