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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Umdrucken
eines Tonerbilds aus elektrisch geladenen Tonerteilchen von einem
Tonerbildträger
auf ein Trägermaterial.
Es ist ein Umdruckbereich vorgesehen, in dem die das Tonerbild enthaltende
Seite des Tonerbildträgers
einen geringen Abstand zum Trägermaterial
hat oder in dem die das Tonerbild enthaltende Seite des Tonerbildträgers das Trägermaterial
kontaktiert. Es sind erste Mittel vorgesehen, die ein elektrisches
Feld im Umdruckbereich erzeugen, das zumindest unmittelbar im Umdruckbereich
eine Kraft auf die elektrisch geladenen Tonerteilchen des Trägermaterials
ausübt.
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Insbesondere
bei Hochleistungsdruckern mit Druckgeschwindigkeiten von über 1 m/s
sind in Umdruckbereichen zwischen einem Tonerbildträger und einem
Trägermaterial
ein elektrisches Feld vorgesehen, das auf elektrisch geladene Tonerteilchen
von zu übertragenden
Tonerbildern derart eine Kraft ausübt, dass diese vom Tonerbildträger gelöst und auf das
Trägermaterial übertragen
werden. Solche Anordnungen sind beispielsweise aus dem Dokument
US 6,556,804 bekannt. Das Übertragen
eines Tonerbildes vom Tonerbildträger auf das Trägermaterial wird
auch als Transfer bezeichnet. Insbesondere erfolgt ein Transfer
eines ersten Tonerbildes von einem ersten Tonerbildträger auf
die Vorderseite des Trägermaterials
und eines zweiten Tonerbildes von einem zweiten Tonerbildträger auf
die Rückseite
des Trägermaterials.
Diese Übertragung
erfolgt vorzugsweise simultan an einer einzigen Umdruckstelle, wobei
die elektrisch geladenen Tonerteilchen der beiden Tonerbilder vorzugsweise
entgegengesetzte Ladungen haben, wodurch mit Hilfe eines einzigen
elektrischen Feldes an der Umdruckstelle jeweils eine Kraft vom
Tonerbildträger
in Richtung des Trägermaterials auf
die jeweiligen elektrisch geladenen Tonerteilchen ausgeübt wird.
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Insbesondere
bei elektrofotografischen Hochleistungsfarbdruckern ist ein Fotoleiter
vorgesehen, auf dem mit Hilfe eines Zeichengenerators ein latentes
Ladungsbild erzeugt wird, das nachfolgend mit Hilfe einer Entwicklereinheit
mit einer ersten Farbe eingefärbt
und auf ein Transferband übertragen wird.
Nachfolgend wird auf gleiche Weise ein zweites Tonerbild in einer
zweiten Farbe erzeugt, das deckungsgleich, d.h. passergenau, über das
erste Tonerbild gedruckt wird. Ein Vollfarbenbild wird auf diese Art
aus mindestens drei, üblicherweise
vier übereinander
gedruckter Farbauszüge
erzeugt, die wie beschrieben zeitlich nacheinander auf dem Fotoleiter erzeugt
und auf das Transferband übertragen
werden. Die so passergenau übereinander
gedruckten bzw. gesammelten Farbauszüge werden anschließend vom
Transferband auf ein Trägermaterial,
beispielsweise Papier, übertragen.
Hochleistungsdrucker zum beidseitigen Bedrucken eines Trägermaterials,
insbesondere zum Bedrucken eines endlosen Trägermaterials, enthalten vorzugsweise
zwei gleichartig aufgebaute Druckwerke, wobei ein erstes Druckwerk
zum Erzeugen von Druckbildern auf der Vorderseite und ein zweites
Druckwerk zum Erzeugen von Druckbildern auf der Rückseite
des Trägermaterials
dient. Insbesondere bei hohen Druckgeschwindigkeiten muss ein relativ
großes
elektrisches Feld an der Umdruckstelle zwischen den Transferbändern der
Druckwerke und dem Trägermaterial
erzeugt werden, um die auf den Transferbändern befindlichen Tonerbilder
sicher auf das Trägermaterial zu übertragen.
Das an der Umdruckstelle erzeugte elektrische Feld ist üblicherweise
ein elektrisches Feld, das mit Hilfe einer Gleichspannungsquelle
erzeugt ist und auch als Gleichfeld bezeichnet wird, wobei das Feld
derart ausgerichtet ist, dass es eine Kraft auf die Tonerteilchen
des Tonerbildes/der Tonerbilder in Richtung des Trägermaterials
ausübt.
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Bei
einem relativ starken elektrischen Feld an der Umdruckstelle ist
jedoch nachteilig, dass im Bereich unmittelbar vor der Umdruckstelle
bereits ein so starkes elektrisches Feld erzeugt wird, dass zumindest
ein Teil der am Transferband haftenden Tonerteilchen vom Transferband
gelöst
und auf das Trägermaterial
gezogen werden, wodurch diese Tonerteilchen relativ unkontrolliert
auf das Trägermaterial
transferiert werden. Dadurch erfolgt ein vorzeitiger Transfer von
zumindest einem Teil des Tonerbildes. Dieser vorzeitige Transfer
führt zu
deutlich unscharfen Abbildungen von Zeichen, Linien, Rastern und
Kanten der Druckbilder auf dem Trägermaterial. Auch werden beim
Umdrucken von zwei Tonerbildern auf gegenüberliegenden Seiten des Trägermaterials an
der Umdruckstelle Kräfte
zwischen den entgegengesetzt geladenen Tonerteilchen der beiden
auf den einander gegenüberliegenden
Tonerbildträgern
vorhandenen Tonerbildern erzeugt, durch die zumindest einige Tonerteilchen
bereits vor der Umdruckstelle aus dem Tonerbild gelöst und auf
das Trägermaterial transferiert
werden. Ferner können
durch elektrostatische Aufladung des Trägermaterials Kräfte auf
die Tonerteilchen einwirken, durch die zumindest einige Tonerteilchen
vor der Umdruckstelle unkontrolliert auf das Trägermaterial übertragen
werden.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, eine Vorrichtung und ein Verfahren anzugeben,
bei denen auf einfache Art und Weise ein Transfer von Tonerteilchen
eines auf einem Tonerbildträger
vorhandenen Tonerbildes vor einer Umdruckstelle auf ein Trägermaterial
wirkungsvoll vermieden wird.
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Diese
Aufgabe wird für
eine Vorrichtung zum Umdrucken eines Tonerbilds aus elektrisch geladenen
Tonerteilchen von einem Tonerbildträger auf ein Trägermaterial
mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen
der Erfindung sind in den abhängigen
Ansprüchen
angegeben.
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Durch
die erfindungsgemäße Vorrichtung wird
erreicht, dass mit Hilfe des zweiten elektrischen Feldes eine Kraft
auf die Tonerteilchen des Tonerbildes ausgeübt wird, durch die die Tonerteilchen
zumindest in einem Bereich vor der Umdruckstelle nicht vom Tonerbildträger gelöst werden.
Dadurch werden deutlich schärfere
Abbildungen von Zeichen, Linien, Rastern und Kanten auf dem Trägermaterial
erzeugt. Die nicht mit Toner eingefärbten Bereiche des Druckbildes
enthalten auf dem Trägermaterial
wesentlich weniger Verunreinigungen. Solche Verunreinigungen werden
allgemein auch als Hintergrundrauschen bezeichnet, wobei durch die
vorliegende Erfindung das Hintergrundrauschen erheblich verringert
wird und qualitativ hochwertige Druckbilder auf dem Trägermaterial
erzeugt.
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Ein
zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Umdrucken
eines Tonerbildes aus elektrisch geladenen Tonerteilchen von einem
Tonerbildträger
auf ein Trägermaterial.
Das Trägermaterial wird
in einem Umdruckbereich von der das Tonerbild enthaltenden Seite
des Tonerbildträgers
kontaktiert oder in dem Umdruckbereich an der das Tonerbild enthaltenden
Seite des Tonerbildträgers
in einem geringen Abstand vorbeigeführt. Im Umdruckbereich wird
ein erstes elektrisches Feld erzeugt, durch das eine Kraft auf die
elektrisch geladenen Tonerteilchen des Tonerbildes in Richtung des
Trägermaterials
ausgeübt
wird. Durch diese Kraft werden zumindest die Tonerteilchen vom Tonerbildträger gelöst. Ferner wird
ein zweites elektrisches Feld erzeugt, durch das in einem Bereich
in Förderrichtung
des Tonerbildträgers
vor der Umdruckstelle eine Kraft auf die elektrisch geladenen Tonerteilchen
des Tonerbilds in Richtung des Tonerbildträgers ausgeübt wird, durch die ein Lösen der
Tonerteilchen vom Tonerbildträger verhindert
wird.
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Durch
dieses Verfahren wird erreicht, dass die auf dem Trägermaterial
erzeugten Druckbilder mit größerer Schärfe und
Genauigkeit erzeugt werden. Insbesondere Randbereiche von Zeichen,
Linien und Kanten können
exakter und mit weniger Hintergrundrauschen auf das Trägermaterial
umgedruckt werden. Ein vorzeitiges Transferieren von Tonerteilchen
eines auf dem Tonerbildträger
befindlichen Tonerbildes auf das Trägermaterial wird vermieden. Durch
diese vorzeitige Übertragung
würde sonst
die vom Tonerbildträger
gelösten
Tonerteilchen unkontrolliert auf das Trägermaterial geraten und unscharfe Kanten
von zu druckenden Elementen und Hintergrundrauschen, insbesondere
im Umfeld von mit Toner eingefärbten
Bereichen, auf dem Trägermaterial verursachen.
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Zum
besseren Verständnis
der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden auf die in den Zeichnungen
dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiele Bezug
genommen, die an Hand spezifischer Terminologie beschrieben sind.
Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass der Schutzumfang der Erfindung
dadurch nicht eingeschränkt
werden soll, da derartige Veränderungen
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
Fachmanns angesehen werden.
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Die
Figuren zeigen Ausführungsbeispiele der
Erfindung, nämlich:
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1 den
schematischen Aufbau eines elektrofotografischen Druckers mit zwei
Druckeinheiten;
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2 eine
erste Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Umdruckanordnung
zum Umdrucken von auf den Transferbändern der Druckeinheiten vorhandenen
Tonerbildern auf die Papierbahn;
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3 eine
zweite Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Umdruckanordnung
zum Umdrucken von auf den Transferbändern der Druckeinheiten vorhandenen
Tonerbildern auf die Papierbahn;
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4 eine
dritte Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Umdruckanordnung
zum Umdrucken von auf den Transferbändern der Druckeinheiten vorhandenen
Tonerbildern auf die Papierbahn;
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5 einen
Detailausschnitt der Umdruckanordnung nach 4, wobei
das resultierende elektrische Feld von im Bereich der Umdruckstelle
mit Hilfe von Äquipotentiallinien
dargestellt ist;
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6 eine
vergrößerte Darstellung
eines auf die Papierbahn umgedruckten Zeichens gemäß dem Stand
der Technik;
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7 ein
auf die Papierbahn mit Hilfe einer der Vorrichtungen nach den 2 bis 4 gedrucktes
Zeichen.
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1 ist
ein elektrofotografisches Hochleistungs-Drucksystem 10 zum Bedrucken
einer endlosen Papierbahn 12 mit einer Druckgeschwindigkeit von
etwa 1 m/s gezeigt. Ein Druckwerk 14 enthält eine
erste Bilderzeugungs- und Umdruckeinheit 16 zum Bedrucken
der Vorderseite der Papierbahn 12 sowie eine zweite Bilderzeugungs-
und Umdruckeinheit 18 zum Bedrucken der Rückseite
der Papierbahn 12. Die Bilderzeugungs- und Umdruckeinheiten 16, 18 werden
im Folgenden als Druckeinheiten 16, 18 bezeichnet.
Die Druckeinheit 16 ist im Wesentlichen baugleich mit der
Druckeinheit 18. Das Druckwerk 14 enthält weiterhin
eine Papierzuführung 20,
eine Steuereinheit 22, ein Tonervorrats- und -aufbereitungssystem 24,
eine Bilddatenverarbeitungseinheit 26 sowie ein Papierbahnantriebs-
und -führungssystem 28.
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Die
Papierbahn 12 wird mit Hilfe des Papierbahnantriebs- und -führungssystems 28 in
Pfeilrichtung des Pfeils P1 durch das Drucksystem 10 gefördert, wobei
die Papierbahn 12 nach dem Bedrucken im Druckwerk 14 einer
Fixierstation 30 zugeführt wird,
die die vom Druckwerk 14 auf der Papierbahn 12 erzeugten
Tonerbilder fixiert. Das Papierbahnführungs- und -überwachungssystem 28 enthält Umlenkrollen 32 bis 40 sowie
eine Antriebswalze 42 mit einer gegenüberliegenden Anpressrolle 44.
Ferner sind zwei Lochsensoren 46, 48 vorgesehen,
die die Position von in der Papierbahn 12 enthaltenen Randlöchern überwacht.
In der Fixierstation 30 ist eine weitere Antriebswalze 50 und
Anpresswalze 52 zum Papierabzug vorgesehen.
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Die
Fixierstation 30 enthält
eine erste Fixiereinheit 54 und eine zweite Fixiereinheit 56,
die auf den gegenüberliegenden
Seiten der Papierbahn 12 angeordnet sind, wobei die erste
Fixiereinheit 54 die Vorderseite und die zweite Fixiereinheit 56 die
Tonerbilder auf der Rückseite
der Papierbahn 12 fixiert. Die Fixiereinheiten 54, 56 sind
als Strahlungsfixiereinheiten ausgeführt, wobei die Fixiereinheiten 54, 56 jeweils
eine Verschlusseinheit 58, 60 enthalten, die die Einstrahlung
der Fixiereinheiten 54, 56 während Betriebszuständen abdecken,
in denen keine Fixierung der Druckbilder auf der Papierbahn 12 erfolgen
soll. In Förderrichtung
der Papierbahn 12 gesehen nach den Fixiereinheiten 54, 56 sind
Kühlelemente 62, 64 vorgesehen,
die die Papierbahn 12 vor dem Austritt aus der Fixierstation 30 abkühlen, um
eine Schädigung
der Papierbahn 12, insbesondere infolge zu geringer Papierfeuchte,
zu verhindern.
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Die
erste Druckeinheit
16 und die zweite Druckeinheit
18 sind
an voneinander abgewandten Flächen
der Papierbahn
12 angeordnet. Die erste Druckeinheit
16 wird
auch als obere Druckeinheit und die zweite Druckeinheit
18 wird
auch als untere Druckeinheit bezeichnet. Die Papierbahn
12 kann
mit Hilfe der Antriebswalze
42 sowohl in Pfeilrichtung
des Pfeils P1 als auch in entgegengesetzter Richtung gefördert werden,
wobei im Folgenden mit Vorwärtsbewegen
das Fördern
der Papierbahn
12 in Pfeilrichtung des Pfeils P1 und mit
Rückwärtsbewegen
das Fördern
der Papierbahn
12 in entgegengesetzter Richtung des Pfeils
P1 bezeichnet wird. Die Funktion des Druckwerks
14 und
der Fixierstation
30 ist im Detail in der WO 00/34831 und
DE 198 27 210 C1 beschrieben,
die durch Bezugnahme Bestandteil der Offenbarung der Anmeldung sind.
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Die
erste Druckeinheit 16 enthält ein erstes Bandlaufwerk 66 mit
einem Fotoleiterband 68, das üblicherweise auch als OPC-Band
bezeichnet wird. Das Fotoleiterband 68 wird mit Hilfe des
Bandlaufwerks 66 in Pfeilrichtung des Pfeils P2 angetrieben. Mit
Hilfe einer Reinigungs- und Ladeeinheit 70 wird das Fotoleiterband 68 entladen,
Tonerreste von dem Fotoleiterband 68 entfernt und auf ein
vorbestimmtes Potential aufgeladen. Mit Hilfe eines Zeichengenerators 72,
der als LED-Zeichengenerator ausgeführt ist, werden Bereiche der
gleichmäßig geladenen
Oberfläche
des Fotoleiterbandes 68 entsprechend der dem Zeichengenerator 72 von
der Bilddatenverarbeitungseinheit 26 zugeführten Signale
partiell, d.h. bildpunktweise, abhängig vom verwendeten elektrofotografischen
Prinzip, auf ein niedrigeres Potential entladen oder auf ein höheres Potential
aufgeladen, wodurch ein Ladungsbild auf der Oberfläche des
Fotoleiterbandes 68 erzeugt wird. Das auf der Oberfläche des
Fotoleiterbandes 68 befindliche Ladungsbild enthält ein latentes
Druckbild. Mit Hilfe einer Entwicklereinheit 74 wird das
Ladungsbild auf der Oberfläche des
Fotoleiterbandes 68 mit Toner zu einem Tonerbild eingefärbt.
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Die
Druckeinheit 16 enthält
weiterhin ein zweites Bandlaufwerk 76 mit einem Transferband 78, das
in Pfeilrichtung des Pfeils P3 angetrieben wird. Das Fotoleiterband 68 kontaktiert
das Transferband 78 an einer Umdruckstelle 80,
d.h. die Oberfläche des
Fotoleiterbandes 68 berührt
die Oberfläche
des Transferbandes 78, wodurch ein auf dem Fotoleiterband 68 befindliches
Tonerbild auf die Oberfläche des
Transferbandes 78 übertragen
wird. Mit Hilfe einer Rollenvorrichtung 82, deren Rollen über Hebel miteinander
verbunden sind, wird das Transferband 78 in einem Umdruckbereich 84 an
die Papierbahn 12 herangeführt und von dieser weggeführt, wobei das
Transferband 78 in 1 an die
Papierbahn 12 herangeführt
ist. Das Transferband 78 kontaktiert in dem herangeführten Zustand
die Oberfläche
der Papierbahn 12 auf deren Vorderseite, wodurch ein auf dem
Transferband 78 befindliches Tonerbild vom Transferband 78 auf
die Vorderseite der Papierbahn 12 übertragen wird. Das Heranführen des
Transferbandes 78 an die Papierbahn 12 wird auch
als Heranschwenken und das Wegführen
des Transferbandes 78 von der Papierbahn 12 wird
auch als Abschwenken bezeichnet.
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Wie
bereis erwähnt,
ist die Druckeinheit 18 im Wesentlichen baugleich mit der
Druckeinheit 16, wobei am Bandlaufwerk 76 der
Druckeinheit 16 eine Umladeeinheit 86 zum Umladen
des auf dem Transferband 78 befindlichen Tonerbildes angeordnet
ist. Die Transferbänder
der Druckeinheit 16 und der Druckeinheit 18 werden
im Wesentlichen gleichzeitig an die Papierbahn 12 angeschwenkt,
wodurch zwischen zwei gegenüberliegenden
Rollen der Bandlaufwerke der Transferbänder ein Anpressdruck erzeugt
wird.
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Das
Tonerbild auf dem Transferband 78 wird mit Hilfe einer
Umladeeinheit 79, die als Korotronanordnung ausgeführt ist,
umgeladen. Durch das Umladen des Tonerbildes auf dem Transferband 78 haben die
Tonerteilchen der Tonerbilder der Vorder- und Rückseite unterschiedliche Ladungen,
so dass das Übertragen
der Tonerbilder auf die Papierbahn 12 im Umdruckbereich 84 durch
die Anziehungskräfte
zwischen den entgegengesetzt geladenen Tonerteilchen durch die Papierbahn 12 hindurch
ermöglicht
wird. Anordnungen zum Ausbilden der Umdruckstelle bzw. des Umdruckbereichs 84 sind
aus dem US-Patent 6,556,804 und der parallelen europäischen Patentanmeldung
1 465 023 A1 bekannt. Die Beschreibung der verschiedenen Ausbildungen
der Umdruckstelle zwischen einem Transferband und einem Trägermaterial
sowie zwischen zwei Transferbändern
und einem Trägermaterial
werden hiermit durch Bezugnahme in die vorliegende Beschreibung
aufgenommen.
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Eine
Rollenvorrichtung zum Heranführen und
Wegbewegen des Transferbandes 78 an bzw. von der Papierbahn 12 ist
detailliert in der WO 00/54266 beschrieben, deren Inhalt hiermit
durch Bezugnahme in die vorliegende Beschreibung aufgenommen wird.
Das Transferband 78 des Bandlaufwerks 76 wird
durch die Antriebsrolle 86 angetrieben. Der Zeichengenerator 72 erzeugt
auf dem geladenen Fotoleiterband 68 ein Ladungsbild. Die
Entwicklerstation 74 färbt
das Fotoleiterband 68 entsprechend dem Ladungsbild mit
Tonermaterial ein und erzeugt somit ein dem Ladungsbild entsprechendes
Tonerbild. Das Tonerbild wird an der ersten Umdruckstelle 80 vom
Fotoleiterband 68 auf das Transferband 78 umgedruckt.
An der zweiten Umdruckstelle 84 wird das Tonerbild auf
die Papierbahn 12 umgedruckt.
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Erfindungsgemäß wird an
der Umdruckstelle 84 ein elektrisches Feld, insbesondere
mit Hilfe einer Gleichspannungsquelle, erzeugt, das eine Kraft auf die
an den Transferbändern 78 anhaftenden
Tonerteilchen in Richtung der Papierbahn 12 ausübt, so dass
zumindest ein Großteil
der elektrisch geladenen Tonerteilchen vom Transferband 78 gelöst werden und
an der Oberfläche
der Papierbahn 12 haften. Unmittelbar vor der Umdruckstelle 84 wird
ein zweites elektrisches Gleichfeld erzeugt, das im Wesentlichen entge gengesetzte
Polarität
zum ersten elektrischen Feld an der Umdruckstelle hat. Dadurch wird
eine Kraft auf die an den Transferbändern 78 haftenden elektrisch
geladenen Tonerteilchen ausgeübt,
durch die die Tonerteilchen an der Oberfläche des Transferbandes 78 gehalten
werden, so dass sie sich nicht vom Transferband 78 lösen. Dadurch
wird erreicht, dass in diesem Bereich unmittelbar vor der Umdruckstelle 84 noch
keine Tonerteilchen von den Transferbändern 78 gelöst werden
und relativ unkontrolliert auf die Papierbahn 12 auftreffen.
In den nachfolgenden 2 bis 5 werden
verschiedene Ausführungsformen
zum Erzeugen eines solchen elektrischen Feldes im Bereich unmittelbar
vor der Umdruckstelle beispielhaft gezeigt und detailliert erläutert.
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In 2 ist
eine erste erfindungsgemäße Ausführungsform
der Umdruckanordnung an der Umdruckstelle 84 dargestellt.
Anstatt der in 1 dargestellten Transferbandführung ist
bei der in 2 dargestellten Ausführungsform
eine zweite Walze in Förderrichtung
des Transferbandes 78 unmittelbar vor den Walzen 85 und 86 angeordnet.
Die Walzen des zweiten Walzenpaars sind mit 87 und 88 bezeichnet,
wobei die Walze 87 in der Rollenvorrichtung 82 zum
Führen
des Transferbandes 78 gehalten ist. In gleicher Weise ist
die Walze 88 in einer Rollenvorrichtung zum Führen des
Transferbandes der zweiten unteren Druckeinheit 18 gehalten.
Die Walzen 85 bis 88 haben jeweils einen metallischen
Walzenkern 89 bis 93. Um den Walzenkern herum
ist jeweils eine Elastomerschicht 94 bis 97 angeordnet, durch
die auch die Walzenoberfläche
gebildet ist. Vorzugsweise hat diese Elastomerschicht eine geringe
elektrische Leitfähigkeit
im Bereich von 2·106Ωcm bis
2·1010Ωcm.
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Das
Transferband 78 der oberen Druckeinheit 16 ist
oberhalb der Papierbahn 12 und das Transferband der unteren
Druckeinheit 18 unterhalb der Papierbahn 12 angeordnet.
Mit Hilfe der Rollenanordnung 82 des oberen Transferbandlauf werks
und der Rollenanordnung des unteren Transferbandlaufwerks werden
die Walzen 85 und 87 sowie die Walzen 86 und 88 derart
an die Papierbahn 12 herangeführt, dass die das Tonerbild
tragenden Oberflächen der
Transferbänder
jeweils die Vorderseite bzw. die Rückseite der Papierbahn 12 berühren. Das
Transferband 78 der oberen Druckeinheit 16 enthält ein Tonerbild 98 aus
elektrisch positiv geladenen Tonerteilchen, von denen drei in einer
vergrößerten Darstellung
gezeigt sind. Das Transferband der unteren Druckeinheit 18 enthält ein Tonerbild 99 aus
elektrisch negativ geladenen Tonerteilchen, von denen ebenfalls
drei in einer vergrößerten Darstellung
gezeigt sind.
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Der
Walzenkern 89 der Walze 85 und der Walzenkern 92 der
Walze 86 sind mit einer Hochspannungsquelle verbunden,
wobei der Walzenkern 89 mit dem Plus-Pol und der Walzenkern 92 mit
dem Minus-Pol der Hochspannungsquelle verbunden sind. Dadurch wird
zwischen den Walzenkernen 89 und 92 ein elektrisches
Feld erzeugt, dessen Feldlinien durch die Transferbänder und
die Papierbahn 12 an der Umdruckstelle 84 hindurchgehen,
wobei das elektrische Feld unmittelbar an der Umdruckstelle 84 am
stärksten
ausgebildet ist. Dieses elektrische Feld bewirkt, dass auf die positiven
Tonerteilchen des Tonerbildes 98 eine Kraft von der Walze 85 weg
hin zur Papierbahn 12 und auf die Tonerteilchen des Tonerbilds 89 eine
Kraft von der Walze 86 weg hin zur Papierbahn 12 ausgeübt wird.
Weiterhin bewirkt dieses elektrische Feld, dass in einem Bereich
in Förderrichtung
nach der Umdruckstelle 84 eine Kraft auf diese Tonerteilchen
in Richtung der Papierbahn 12 ausgeübt wird, so dass zumindest
ein Großteil
der auf der äußeren Oberfläche der
Transferbänder
befindlichen Tonerteilchen von dem jeweiligen Transferband gelöst und auf
die Papierbahn 12 übertragen
werden.
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Der
Walzenkern 90 der Walze 87 und der Walzenkern 93 der
Walze 88 sind ebenfalls mit einer Hochspannungsquelle,
vorzugsweise mit derselben Hochspannungsquelle wie die Walzenkerne 89 und 92,
verbunden, wobei der Walzenkern 90 mit dem Minus-Pol und
der Walzenkern 93 mit dem Plus-Pol der Hochspannungsquelle
verbunden ist. Dadurch wird im Bereich zwischen den Walzen 87 und 88 ein
zweites elektrisches Feld erzeugt, das durch das Transferband 78 der
oberen Druckeinheit 16, die Papierbahn 12 und
das Transferband der unteren Druckeinheit 18 hindurch erzeugt
wird.
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Die
Polarität
des zweiten elektrischen Feldes zwischen den Walzen 87 und 88 ist
entgegengesetzt zum ersten elektrischen Feld zwischen den Walzen 85 und 86.
Dadurch wird eine zum ersten elektrischen Feld entgegengesetzte
Kraft auf die elektrisch geladenen Tonerteilchen der Tonerbilder 98 und 99 ausgeübt. Durch
diese Kraft werden die Tonerteilchen des Tonerbildes 98 hin
zum Walzenkern 90 und die elektrisch geladenen Tonerteilchen
des Tonerbilds 99 zum Walzenkern 93 hin gezogen.
Dadurch werden diese elektrisch geladenen Tonerteilchen daran gehindert,
sich bereits in den Bereichen 100 und 101 vom
jeweiligen Transferband 78 zu lösen und bereits vorzeitig auf
die Papierbahn 12 übertragen
zu werden. Vielmehr bewirkt das zweite elektrische Feld, dass die
Tonerteilchen an den Transferbändern haften
bleiben.
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Erst
dann, wenn die Tonerbilder 98, 99 zwischen den
Walzen 85 und 86 angeordnet sind und dadurch in
den Einflussbereich des ersten elektrischen Feldes gelangen, wird
eine Kraft auf die jeweiligen elektrisch geladenen Tonerteilchen
der Tonerbilder 98 und 99 ausgeübt, die,
wie bereits beschrieben, bewirkt, dass die Tonerteilchen der Tonerbilder 98 und 99 von
der Oberfläche
des jeweiligen Transferbands 78 gelöst und auf die Papierbahn 12 übertragen
werden.
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Durch
die in 2 dargestellte Umdruckanordnung an der Umdruckstelle 84 und
des Bereichs vor der Umdruckstelle 84 wird erreicht, dass
zwar zum Übertragen
der Tonerbilder im Umdruckbereich 84 ein elektrisches Feld
erzeugt wird, durch das die elektrisch geladenen Tonerbilder der
Tonerteilchen wirkungsvoll vom jeweiligen Transferband gelöst werden,
jedoch im Unterschied zum Stand der Technik vermieden wird, dass
im Bereich vor der Umdruckstelle 84 bereits unkontrolliert
Tonerteilchen der Tonerbilder 98 und 99 vom jeweiligen
Transferband gelöst
und an unerwünschten
Positionen auf die Papierbahn 12 übertragen werden. Der Staubereich
der übertragenen
Tonerteilchen, d.h. das „Spreading", wird durch die
Anordnung nach 2 beim Umdruck der Tonerbilder 98 und 99 auf
die Papierbahn 12 erheblich vermindert.
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Alternativ
zu den Elastomerschichten 94 bis 97 können auch
andere geeignete Oberflächenmaterialien,
insbesondere aus leitfähigem
oder isolierendem Kunststoff oder einem Metall verwendet werden. Durch
eine zumindest geringe elektrische Leitfähigkeit der Schichten 94 bis 97 wird
jedoch eine elektrostatische Aufladung der Walzenoberflächen verhindert,
wodurch unerwünschte
Entladungen und unterwünschte
elektrostatische Felder vermieden werden. Ferner wird durch diese
geringe elektrische Leitfähigkeit
erreicht, dass der Stromfluß zwischen
den mit der Hochspannungsquelle verbundenen Walzenkernen einander
gegenüberliegender
Walzen begrenzt wird.
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Wie
bereits im Zusammenhang mit 1 erläutert, sind
die Walzen 85, 87 sowie 86, 88 in
jeweils einer Rollenanordnung angeordnet, durch die sie an die Papierbahn 12 angeschwenkt
und wieder abgeschwenkt werden können.
Dadurch ist es möglich, die
Druckbilder auf das Transferband zu übertragen, ohne dass die Papierbahn 12 bewegt
werden muss. Dies ermöglicht
insbesondere beim Mehrfarbendruck das Sammeln einzelner Farbauszüge auf dem
Transferband. Das An- und Abschwenken ist insbesondere für den Mehrfarbendruck
und zum Bedrucken von endlosem Trägermaterial, wie z.B. der endlosen
Papierbahn 12, erforderlich. Bei Einzelblattdruckern, sogenannten
Cut-Sheet-Druckern, ist eine solche schwenkbare Rollenvorrichtung 82 nicht
zwingend erforderlich.
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In 3 ist
eine alternative Umdruckanordnung gezeigt. Gleiche Elemente haben
gleiche Bezugszeichen. Wie bereits in Zusammenhang mit 2 erläutert, haben
die Walzen 85 und 86 jeweils eine Elastomerschicht 94, 96,
die vorzugsweise die bereits in Zusammenhang mit 2 erwähnte geringe
elektrische Leitfähigkeit
im Bereich von 2·106Ωcm bis
2·1010Ωcm
haben. Die Elastomerschicht hat vorzugsweise eine radiale Schichtdicke
im Bereich von 0,5 mm bis 25 mm. In gleicher Weise wie im Zusammenhang
mit 2 erläutert,
sind die Walzenkerne 89 und 90 der Walzen 85 und 86 mit
der ersten Hochspannungsquelle verbunden. Es sind ferner zwei Blades 102 und 103 vorgesehen,
die sich längs
zur Walzenoberfläche
der Walzen 85 und 86 erstrecken und die jeweilige
Walzenoberfläche
in einem Bereich vor der Umdruckstelle 84 berühren.
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Die
Blades 102 und 103 sind zum Erzeugen eines zweiten
elektrischen Feldes mit einer Hochspannungsquelle, vorzugsweise
mit derselben Hochspannungsquelle wie die Walzenkerne 89 und 90, verbunden,
wobei das Blade 102 mit dem Minus-Pol und das Blade 103 mit
dem Plus-Pol der Hochspannungsquelle verbunden sind. Infolge der
Berührung der
Walzenoberflächen
der Walzen 85 und 86 durch die Blades 102 und 103 wird
zumindest noch ein Bereich hin zur Umdruckstelle 84 auf
der jeweiligen Walzenoberfläche
durch das Potential des jeweiligen Blades 102, 103 derart
beeinflusst, das zwischen den Walzenkernen 89 und 90 erzeugte
elektrische Feld zumindest eine geringere elektrische Feldstärke vorhanden
ist.
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Der
Bereich in Förderrichtung
der Transferbänder
und der Papierbahn 12 gesehen vor der Umdruckstelle 84 wird
auch als Einlaufbereich bezeichnet, da dort die Transferbänder und
die Papierbahn 12 durch die Anordnung der Walzen zusammengeführt werden.
Die Blades 102, 103 bestehen vorzugsweise vollständig aus
einem elektrisch leitfähigen Material,
beispielsweise einem elektrisch leitfähigen Kunststoff oder aus Metall.
Die Blades 102, 103 werden aufgrund Ihrer An ordnung
im Einlaufbereich auch als Einlaufblades 102, 103 bezeichnet.
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Die
Blades 102, 103 wirken als Elektroden bzw. Kondensatorplatten
zum Erzeugen des zweiten elektrischen Feldes im Einlaufbereich.
Dieses durch die Blades 102, 103 erzeugte zweite
elektrische Feld bewirkt in ähnlicher
Art und Weise wie in das zweite elektrische Feld bei der Anordnung
nach 2, dass die elektrisch geladenen Tonerteilchen
der Tonerbilder 98 und 99 in den Bereichen 100, 101 an
dem jeweiligen Transferband haften bleiben, so dass eine vorzeitige Übertragung
einzelner Tonerteilchen auf die Papierbahn 12 verhindert
wird.
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In 4 ist
eine dritte Ausführungsform
einer Umdruckanordnung gezeigt. Im Unterschied zu der Anordnung
nach 3 sind bei der Anordnung nach 4 Blades 105, 106 im
Einlaufbereich angeordnet, die sich zumindest über die gesamte Breite des Transferbands
erstrecken. Eine Kante des Blades 105 berührt das
Transferband auf dessen dem Tonerbild 98, 99 abgewandten
Seite und das Blade 105 berührt das Transferband der unteren
Druckeinheit 18. Zumindest in dem Bereich, in dem die Blades 105, 106 das
jeweilige Transferband berühren,
enthalten diese eine leitfähige
Schicht, vorzugsweise sind die Blades 105, 106 aus
einem leitfähigen
Material, insbesondere einem leitfähigen Kunststoff oder Metall hergestellt.
In gleicher Weise wie die Blades 102, 103 sind
die Blades 105, 106 mit einer Hochspannungsquelle
verbunden, wobei das Blade 105 mit dem Minus-Pol und das
Blade 106 mit dem Plus-Pol der Hochspannungsquelle verbunden
sind. Die Transferbänder
sind aus einem zumindest gering leitfähigen Material hergestellt,
das vorzugsweise eine Leitfähigkeit
von 1·106Ωcm
bis 1·1014Ωcm
hat. Dadurch wird das Potential auf der Oberfläche des Transferbands zumindest
in einem Bereich nahe der Kontaktstelle mit den Blades 105, 106 dem
Potential der Blades 105, 106 angenähert. Somit
wird zwischen den Transferbändern
und zwischen den Blades 105, 106 ein zweites elektrisches
Feld erzeugt, durch das die elektrisch geladenen Tonerteilchen der
Tonerbilder 98 und 99, wie bereits in Zusammenhang
mit den 2 und 3 beschrieben,
an der Oberfläche
des jeweiligen Transferbands gehalten werden und ein Lösen einzelner
Tonerteilchen und ein unkontrollierter Transfer dieser Tonerteilchen
auf die Papierbahn 12 im Bereich vor der Umdruckstelle 84 verhindert
ist. Zum Verstärken
der Übertragungseigenschaften
im Umdruckbereich 84 können
zwei weitere Blades 107, 108 vorgesehen sein,
die das jeweilige Transferband in einem Bereich nach der Umdruckstelle 84 kontaktieren,
wobei das Blade 107 mit dem Plus-Pol einer Hochspannungsquelle
und das Blade 108 mit dem Minus-Pol einer Hochspannungsquelle
verbunden ist. Dadurch wird ein elektrisches Feld zwischen den Blades 107, 108 und
zwischen Bereichen des jeweils in Kontakt mit den Blades 107, 108 stehenden
Transferbands erzeugt, dessen Feldlinien die Papierbahn in gleicher
Richtung durchdringen, wie das zwischen den Walzenkernen 89 und 90 erzeugte
erste elektrische Feld. Vorzugsweise sind die Blades 107, 108 mit
der ersten Hochspannungsquelle wie die Walzenkerne 89, 90 verbunden.
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In 5 ist
das wirksame elektrische Feld vor, im und nach dem Umdruckbereich 84 mit
Hilfe von Äquipotentiallinien
dargestellt, das bei der Anordnung nach 4 erzeugt
wird. Diese Darstellung verdeutlicht, dass das elektrische Feld
Eprenip vor der Umdruckstelle 84 entgegengesetzt
dem elektrischen Feld ETransfer im Bereich
der Umdruckstelle 84 ausgerichtet ist. Die Äquipotentiallinien
sind allgemein mit dem Bezugszeichen 110 bezeichnet. Die
Richtung der elektrischen Felder Eprenip und
ETransfer sind in 5 mit Hilfe
von Richtungspfeilen verdeutlicht.
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In 6 ist
eine vergrößerte Darstellung
eines Tonerbildes mit einer grafischen Darstellung des Buchstabens
A dargestellt, die mit Hilfe einer herkömmlichen Umdruckanordnung an
der Umdruckstelle 84 erzeugt worden ist. Die Kanten des
Buchstabens A sind sehr uneben und wirken ausgefranst. Diese ungenaue
Kantenglätte
ist überwiegend
auf das vorzeitige Übertragen
von einzelnen Tonerteilchen im Bereich 100 bzw. 101 vor
der Umdruckstelle 84 vom Transferband 78 auf die
Papierbahn 12 zurückzuführen, durch
die die dargestellte Streuung der Tonerteilchen auf der Papierbahn
um die vollständig eingefärbten Bereiche
des Buchstabens herum erzeugt werden.
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In 7 ist
das gleiche Druckbild mit Hilfe der ersten Druckeinheit 16 erzeugt
worden, wie das Druckbild nach 6, wobei
das Tonerbild nach 7 mit Hilfe der erfindungsgemäßen Anordnung nach 2 vom
Transferband 78 auf die Papierbahn 12 umgedruckt
worden ist. Im Unterschied zur 6 hat das
Druckbild nach 7 eine bessere Kantenglätte und
die Streuung sowie das Hintergrundrauschen ist im Unterschied zur 6 erheblich
vermindert.
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Bei
den Ausführungsformen
nach 2 bis 5 hat der Walzenkern 89 der
Walze 85 vorzugsweise ein Potential im Bereich von +500
Volt bis +5000 Volt und der Walzenkern 92 der Walze 86 ein Potential
im Bereich von –500
Volt bis –5000
Volt. Die erforderliche Spannung zum Erzeugen dieser Potentiale
wird wie bereits erwähnt,
durch die erste Hochspannungsquelle erzeugt. Der erforderliche Potentialunterschied
ist insbesondere von dem Abstand der Walzen zueinander, der Leitfähigkeit
der Elastomerschicht und den Materialeigenschaften der Transferbänder abhängig. Vorzugsweise
wird die Spannung so eingestellt, dass zwischen den Walzen 85, 86 ein Strom
von etwa 0,3 Milliampere fließt.
Zum Erzeugen des zweiten elektrischen Feldes haben die Walze 87 bzw.
die Blades 102, 104 ein Potential von –100 Volt bis –5000 Volt
und die Walze 88 bzw. die Blades 103, 105 ein
Potential im Bereich von +100 Volt bis +5000 Volt. Vorzugsweise
ist die Anordnung derart ausgebildet, dass zwischen den Walzen 87, 88 bzw.
zwischen den Blades 102, 103 bzw. 104, 105 ein
Strom von 0,05 Milliampere fließt.
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Obgleich
in den Zeichnungen und in der vorhergehenden Beschreibung bevorzugte
Ausführungsbeispiele
aufgezeigt und detailliert beschrieben worden sind, sollte sie lediglich
als rein beispielhaft und die Erfindung nicht einschränkend angesehen werden.
Es wird darauf hingewiesen, dass nur die bevorzugten Ausführungsbeispiele
dargestellt und beschrieben worden sind und sämtliche Veränderungen und Modifizierungen,
die derzeit und künftig
im Schutzumfang der Erfindung liegen, geschützt werden sollen.
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- 10
- Elektrofotografisches Drucksystem
- 12
- endlose
Papierbahn
- 14
- Druckwerk
- 16,
18
- Druckeinheiten
- 20
- Papierzuführung
- 22
- Steuereinheit
- 24
- Tonervorrat-
und Aufbereitungseinheit
- 26
- Bildverarbeitungseinheit
- 28
- Papierbahnführungs- und
-überwachungssystem
- 30
- Fixierstation
- 32
bis 40
- Umlenkrollen
- 42,
50
- Antriebswalze
- 44,
52
- Anpressrolle
- 46,
48
- Lochsensoren
- 54,
56
- Fixiereinheit
- 58,
60
- Abdeckvorrichtung
- 62,
64
- Kühlelemente
- 66
- Bandlaufwerk
- 68
- Fotoleiterband
- 70
- Reinigungs-
und Ladeeinheit
- 72
- Zeichengenerator
- 74
- Entwicklerstation
- 76
- Bandlaufwerk
- 78
- Transferband
- 80,
84
- Umdruckbereich
Rollenlaufwerk
- 85,
86, 87, 88
- Walzen
- 89,
90, 91, 92
- Walzenkern
- 94,
95, 96, 97
- Elastomerschicht
- 98,
99
- Tonerbild
- 100,
101
- Bereich
- 102,
103, 104, 105, 106, 107, 108
- Blade
- 110
- Äquipotentiallinien