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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Entwicklervorrichtung zum Übertragen von Tonerpartikeln auf einen Photoleiter sowie ein Verfahren zum Erzeugen eines Tonerbildes auf einem Photoleiter.
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In der Drucktechnik sind unterschiedliche Entwicklervorrichtungen zum Übertragen von Tonerpartikeln auf Photoleiter sowie Verfahren zum Erzeugen eines Tonerbildes auf einem Photoleiter bekannt. Beispielsweise besitzen bekannte Entwicklervorrichtungen einen Behälter zur Aufnahme eines Entwicklers aus nichtmagnetischen Tonerpartikeln sowie magnetischen Trägerpartikeln.
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Bei einer bekannten Entwicklervorrichtung, die auch als Magnetbürstenvorrichtung bekannt ist, sind die Trägerpartikel aus einem weichmagnetischen Material. In dem Behälter ist eine Entwicklerwalze vorgesehen, die im Inneren eine Vielzahl von Magneten aufweist, die von einem Hüllrohr umgeben ist. Die Magneten sind in Umfangsrichtung mit ihren jeweiligen Polen nach außen weisend benachbart angeordnet und die nach außen weisenden Pole benachbarter Magneten sind jeweils entgegengesetzt gepolt. Die Magneten sind stationär während das Hüllrohr drehbar ist. Durch eine solche Anordnung der Magneten und des Hüllrohrs bilden sich bei einer Drehung des Hüllrohrs Ketten der weichmagnetischen Trägerpartikel mit daran anhaftenden Tonerpartikeln. Die jeweiligen Ketten bilden sich im Wesentlichen radial zum Hüllrohr erstreckende Borsten, wie bei einer Bürste, so dass von einer Magnetbürste gesprochen wird. Die Borsten werden üblicherweise über einen Abstreifer in ihrer Länge begrenzt. Die Borsten drehen sich mit dem Hüllrohr und klappen dabei während der Drehung durch die entgegengesetzte Polung der Magneten immer wieder um. In dieser Weise können dann die Borsten des Entwicklers aus Trägerpartikeln und Tonerpartikeln mit einem Photoleiter in Kontakt gebracht werden, um die an den Borsten befindlichen Tonerpartikel auf den Photoleiter zu übertragen. Bei dieser Anordnung sind die Magneten nicht notwendigerweise symmetrisch aufgebaut und es liegt in der Regel jeweils ein stationärer Magnet direkt gegenüber dem Photoleiter, dem Abstreifer und gegebenenfalls einer Transportwalze für Entwickler. Die bei dieser Vorrichtung verwendeten weichmagnetischen Trägerpartikel sind relativ groß. Die Größe der Trägerpartikel soll einerseits durch das Eigengewicht der Partikel und andererseits durch eine ausreichende Masse auf die das Magnetfeld der Magneten wirken kann eine Übertragung der Trägerpartikel auf den Photoleiter verhindern. Durch die Größe der Tonerpartikel ist jedoch die übertragbare Tonermenge begrenzt. Darüber hinaus besteht bei dieser Vorrichtung das Problem eines relativ hohen Verschleißes des Photoleiters durch einen möglichen Kontakt mit den Trägerpartikeln.
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Statt einer direkten Übertragung von Tonerpartikeln auf einen Photoleiter ist es auch bekannt, die Tonerpartikel über die Magnetbürste zunächst auf eine zweite Entwicklerwalze zu übertragen, die beispielsweise gegenläufig zur ersten Entwicklerwalze gedreht wird, sodass zueinander weisende Oberflächen der Entwicklerwalzen in die gleiche Richtung laufen. Die Tonerpartikel werden auf die Oberfläche der zweiten Entwicklerwalze beispielsweise durch eine entsprechende Ladung der zweiten Entwicklerwalze übertragen, und mit dieser gedreht. Über eine geeignete Vorrichtung, die beispielsweise eine Vielzahl von benachbarten, entsprechend angesteuerten Drähten aufweist, wird benachbart zur zweiten Entwicklerwalze ein Wechselspannungsfeld erzeugt. Durch das Wechselspannungsfeld werden die Tonerpartikel von der Walze weg und zu ihr hin bewegt, und bilden im Bereich des Wechselspannungsfeldes eine Art Tonerwolke. Wenn nun ein Photoleiter mit einem latenten Ladungsbild im Bereich der Tonerwolke vorbeigeführt wird, werden selektiv Tonerpartikel auf den Photoleiter übertragen. Hierdurch ist eine kontaktlose Übertragung von Tonerpartikeln auf den Photoleiter möglich. Hierdurch kann der Verschleiß des Photoleiters verringert werden, aber es ergibt sich immer noch das Problem, dass über die Magnetbürste nur eine recht begrenzte Tonermenge auf die zweite Entwicklerwalze und somit auf den Photoleiter übertragen werden kann.
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Bei einer alternativen Entwicklervorrichtung wird ein Entwickler aus nichtmagnetischen Tonerpartikeln und hartmagnetischen Trägerpartikeln eingesetzt. Die hartmagnetischen Trägerpartikel können kleiner sein als die weichmagnetischen Trägerpartikel der zur beschriebenen Entwicklervorrichtung mit Magnetbürste. Daher wird auch von einer SPD-Entwicklervorrichtung gesprochen, wobei SPD für ”Small Particle Developer” steht.
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Bei einer solchen Entwicklervorrichtung werden ein nichtmagnetisches Hüllrohr und ein hierzu drehbarer Magnetkern vorgesehen, wobei das Hüllrohr und der Magnetkern jeweils um entsprechende Drehachsen drehbar gelagert sind. Der Magnetkern besteht aus einer Reihe von in Umfangsrichtung rotationssymmetrisch angeordneten Magneten. Benachbarte Magnete sind entgegengesetzt gepolt. Durch separate Drehung des nichtmagnetischen Rohrs und des Magnetkerns werden wiederum teilweise Ketten von Trägerpartikeln von daran anhaftenden Tonerpartikeln gebildet, die jeweils umklappen und sich neu bilden. Die magnetischen Trägerpartikel werden dabei regelrecht verwirbelt und zwar wesentlich stärker als bei der oben beschriebenen Entwicklervorrichtung mit Magnetbürste. Darüber hinaus ist keine solche Gleichmäßigkeit der sich bildenden Ketten, wie bei der Ausbildung der Magnetbürste gegeben. Ein Lösen der Trägerpartikel vom Hüllrohr wird dabei unter anderem durch ihre Remanenz verhindert. Die sich jeweils umklappenden Ketten aus hartmagnetischen Trägerpartikeln mit daran anhaftenden Tonerpartikeln werden bei dieser Art der Entwicklervorrichtung mit einem Photoleiter in Kontakt gebracht, um die daran anhaftenden Tonerpartikel selektiv auf den Photoleiter zu übertragen. Durch die Verwirbelung der Trägerpartikel kommt ein größerer Anteil der Tonerpartikel auf den Trägerpartikeln mit dem Photoleiter in Kontakt, woraus sich eine größere Tonermenge übertragen läßt. Bei der Verwendung von hartmagnetischen Trägerpartikeln können darüber hinaus, wie erwähnt, kleinere Trägerpartikel eingesetzt werden, wie bei der Magnetbürste, was ebenfalls die Übertragung einer größeren Tonermenge auf den Photoleiter ermöglicht. Durch die Kontaktierung des Photoleiters mit den verwirbelten Trägerpartikeln unterliegt der Photoleiter jedoch einem erhöhten Verschleiß.
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Aus der
DE 10 2004 036 159 A1 ist eine Entwicklungsvorrichtung zum Übertragen von Tonerpartikeln bekannt, der eine erste Entwicklerwalze ein nicht magnetisches Hüllrohr und einen Magnetkern aufweist, die jeweils um entsprechende Drehachsen drehbar gelagert sind.
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Aus der
US 6 049 686 A ist ein Verfahren zum Übertragen von Toner auf einen Fotoleiter bekannt, bei dem die Übertragung kontaktlos durch Anlegen eines Wechselspannungsfeldes zwischen einer Entwicklerwalze und dem Fotoleiter erfolgt.
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Ausgehend von dem bekannten Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung daher die Aufgabe zugrunde, eine Entwicklervorrichtung zum Übertragen von Tonerpartikeln auf einen Photoleiter sowie ein Verfahren zum Erzeugen eines Tonerbildes auf einem Photoleiter vorzusehen, die bzw. das die zuvor genannten Nachteile des Standes der Technik vermeidet.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Entwicklervorrichtung nach Anspruch 1 und ein Verfahren zum Erzeugen eines Tonerbildes auf einem Photoleiter nach Anspruch 8 gelöst. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen.
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Insbesondere ist eine Entwicklervorrichtung zum Übertragen von Tonerpartikeln auf einen Photoleiter vorgesehen, die einen Behälter zur Aufnahme eines Entwicklers aus nichtmagnetischen Tonerpartikeln und hartmagnetischen Trägerpartikeln aufweist. Die Entwicklervorrichtung besitzt eine erste Entwicklerwalze, die wenigstens teilweise in dem Behälter angeordnet ist, und ein nichtmagnetisches Hüllrohr und einen Magnetkern aufweist, wobei das Hüllrohr und der Magnetkern jeweils um entsprechende Drehachsen drehbar gelagert sind. Es ist auch eine zweite Entwicklerwalze vorgesehen, die derart benachbart zur ersten Entwicklerwalze angeordnet ist, dass der Entwickler aus Trägerpartikeln mit daran anhaftenden Tonerpartikeln, der durch eine Drehung der ersten Entwicklerwalze mitgeführt wird, die zweite Entwicklerwalze kontaktiert. Hierdurch können Tonerpartikel berührend auf die zweite Entwicklerwalze übertragen werden. Die zweite Entwicklerwalze ist um eine entsprechende Drehachse drehbar gelagert und sie besitzt eine elektrische Ladung, um die Übertragung der Tonerpartikel zu fördern. Die Entwicklervorrichtung besitzt wenigstens eine Antriebseinheit zum Drehen des Hüllrohrs, des Magnetkerns und der zweiten Entwicklerwalze um ihre jeweiligen Drehachsen sowie Mittel zum Erzeugen eines Wechselspannungsfeldes benachbart zur zweiten Entwicklerwalze im Bereich eines benachbarten Photoleiters. Die erfindungsgemäße Entwicklervorrichtung ermöglicht somit eine besonders gleichmäßige Tonerübertragung mit hohen Volumen von der ersten Entwicklerwalze auf die zweite Entwicklerwalze durch die Verwendung der hartmagnetischen Trägerpartikel. Von der zweiten Entwicklerwalze können die Tonerpartikel dann kontaktlos im Bereich der Mittel zum Erzeugen eines Wechselspannungsfeldes auf einen benachbarten Photoleiter übertragen werden, wodurch eine kontaktlose Entwicklung des Photoleiters ermöglicht wird. Die oben beschriebene Vorrichtung vermeidet wenigstens einige der Nachteile der bekannten Vorrichtungen. Insbesondere ermöglicht sie eine gleichmäßige Betonerung der zweiten Entwicklerwalze mit einem hohen Tonervolumen, was wiederum eine gleichmäßige Entwicklung eines Photoleiters mit geringen Kanteneffekten ermöglicht. Die kontaktlose Übertragung von Toner auf den Photoleiter ermöglicht dabei insbesondere die Ausbildung mehrerer Tonerlagen übereinander. Hierdurch können beispielsweise mehrere Farbauszüge eines Tonerbildes übereinander auf dem Photoleiter ausgebildet werden, die dann gemeinsam auf ein zu bedruckendes Substrat übertragen werden können.
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Die Drehachsen des Hüllrohrs und des Magnetkerns sind zueinander versetzt, so dass sich eine Asymmetrie ergibt. Insbesondere liegt die Drehachse des Magnetkerns vorzugsweise zwischen der Drehachse des Hüllrohrs und der Drehachse der zweiten Entwicklerwalze, um in dem Bereich zwischen Hüllrohr und Entwicklerwalze eine starke Verwirbelung der hartmagnetischen Trägerpartikel mit daran anhaftenden nichtmagnetischen Tonerpartikeln und hierüber eine Tonübertragung mit hohem Volumen zu ermöglichen.
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Um eine gute Verwirbelung der Trägerpartikel und Tonerpartikel im Bereich zwischen erster und zweiter Entwicklerwalze zu erreichen, ist die wenigstens eine Antriebseinheit vorzugsweise geeignet das Hüllrohr und den Magnetkern in entgegengesetzte Richtungen zu drehen.
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Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist die zweite Entwicklerwalze vorzugsweise aus Metall, insbesondere Aluminium, wodurch sich eine gute Haltbarkeit derselben ergibt. Um die Haltbarkeit noch weiter zu erhöhen, weist die zweite Entwicklerwalze vorzugsweise eine Beschichtung, insbesondere eine Keramikbeschichtung auf.
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Erfindungsgemäß ist auch eine Druckmaschine mit wenigstens einem Photoleiter, Mitteln zum Erzeugen eines latenten Ladungsbildes auf dem Photoleiter und wenigstens einer Entwicklervorrichtung der oben beschriebenen Art vorgesehen, wobei der Photoleiter mit einem vorbestimmten Abstand im Bereich der Mittel zum Erzeugen des Wechselspannungsfeldes an der zweiten Entwicklerwalze vorbei bewegbar ist, wobei der Abstand größer ist als eine zu erwartende Tonerschicht auf der zweiten Entwicklerwalze. Eine solche Druckmaschine ermöglicht die oben genannten Vorteile.
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Bei einer Ausführungsform der Erfindung weist der Photoleiter eine Photoleiterwalze auf, die üblicherweise für die Übertragung eines einzelnen Tonerauszugs vorgesehen ist. Bei einer alternativen Ausführungsform weist der Photoleiter ein Photoleiterband auf, das an einer Vielzahl von Entwicklervorrichtungen des obigen Typs vorbei bewegbar ist, wobei zwischen den Entwicklervorrichtungen jeweils Mittel zum Erzeugen eines latenten Ladungsbildes auf dem Photoleiter vorgesehen sind. Ein solcher Photoleiter ermöglicht das übereinander Ausbilden einer Vielzahl von Tonerschichten, bevor diese auf einen Bedruckstoff übertragen werden. Somit ist nur eine einzelne Übertragung eines Tonerbildes von einem einzelnen Photoleiter auf einen Bedruckstoff notwendig, um beispielsweise ein mehrfarbiges Bild auf dem Bedruckstoff auszubilden.
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Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird auch durch ein Verfahren zum Erzeugen eines Tonerbildes auf einem Photoleiter gelöst, bei dem zunächst ein Ladungsbild auf dem Photoleiter ausgebildet wird und anschließend über eine Entwicklervorrichtung Toner entsprechend dem Ladungsbild auf dem Photoleiter aufgebracht wird. Die Aufbringung des Toners beinhaltet eine triboelektrische Aufladung von Tonerpartikeln in einem Entwickler aus nichtmagnetischen Tonerpartikeln und hartmagnetischen Trägerpartikeln, ein in Kontaktbringen und Transportieren von Trägerpartikeln mit daran anhaftenden Tonerpartikeln mit einer ersten Entwicklerwalze, die ein sich drehendes nichtmagnetisches Hüllrohr und einen sich in dem Hüllrohr drehenden Magnetkern aufweist. Ferner ist das Übertragen von Tonerpartikeln auf eine zweite Entwicklerwalze vorgesehen, die derart benachbart zur ersten Entwicklerwalze angeordnet ist und gedreht wird, dass Trägerpartikel mit daran anhaftenden Tonerpartikeln die zweite Entwicklerwalze kontaktieren. Die Übertragung der Tonerpartikel wird dabei durch eine Potentialdifferenz zwischen erster und zweiter Entwicklerwalze gefördert. Der Photoleiter wird mit einem vorbestimmten Abstand entlang der sich drehenden zweiten Entwicklerwalze vorbeibewegt, und es wird ein Wechselspannungsfeld im Bereich zwischen der zweiten Entwicklerwalze und dem Photoleiter erzeugt, um hierüber eine Wolke aus Tonerpartikeln in diesem Bereich zu erzeugen, wodurch Tonerpartikel an den Photoleiter entsprechend dem Ladungsbild angezogen werden. Dieses Verfahren ermöglicht eine kontaktlose Übertragung von Tonerpartikeln auf einen Photoleiter mit hohem Volumen.
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Vorzugsweise werden das Hüllrohr und der Magnetkern in entgegengesetzte Richtungen gedreht.
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Bei einer Ausführungsform der Erfindung wird auf dem Photoleiter mit der darauf aufgebrachten Tonerschicht wenigstens ein weiteres Ladungsbild ausgebildet, und anschließend über wenigstens eine weitere Entwicklervorrichtung Toner entsprechend dem weiteren Ladungsbild auf dem Photoleiter aufgebracht. Hierdurch können mehrere übereinander liegende Tonerschichten je nach Wunsch und Ladungsbild auf den Photoleiter aufgebracht werden. Durch die kontaktlose Übertragung der Tonerpartikel auf dem Photoleiter ist es möglich mehrere Tonerlagen übereinander auszubilden, ohne die jeweils darunter liegender Tonerlage wesentlich zu beeinträchtigen.
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Bei einer Ausführungsform weist der Photoleiter ein Photoleiterband auf, das an einer Vielzahl von Entwicklervorrichtungen vorbei bewegt wird, die jeweils Toner auf den Photoleiter übertragen, und zwar gemäß latenten Ladungsbildern auf dem Photoleiter, die zwischen den Entwicklervorrichtungen erzeugt werden.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt:
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1 eine schematische Seitenansicht einer elektrophotographisch arbeitenden Druckmaschine;
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2 eine schematische Seitenansicht eines Druckwerks der elektrophotographisch arbeitenden Druckmaschine gemäß 1;
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3 eine schematische Seitenansicht eines Druckbereichs einer alternativen elektrophotographisch arbeitenden Druckmaschine.
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In der nachfolgenden Beschreibung verwendete Orts- bzw. Richtungsangaben beziehen sich primär auf die Darstellungen in den Zeichnungen, und sollten daher nicht einschränkend gesehen werden. Sie können sich aber auch auf eine bevorzugte Endanordnung beziehen.
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1 zeigt eine schematische Seitenansicht einer Mehrfarben-Druckmaschine 1 mit einem Anleger 3, einer Ausrichteinheit 4, einer Vielzahl von Druckwerken 5, einer Transporteinheit 7, einer Fixiereinheit 9, einem Duplexpfad 12 mit Wendereinheit 13, sowie einem Ausleger 15. Solche Mehrfarben-Druckmaschinen 1 sind in den unterschiedlichsten Ausführungsformen bekannt und 1 stellt nur ein sehr vereinfachtes Beispiel derselben dar.
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Der Anleger 3 dient zur Aufnahme eines Bogenstapels und zum Anlegen vereinzelter Bögen an die Ausrichteinheit 4, und ist an einem ersten Ende der Druckmaschine 1 dargestellt. Er kann aber auch an einer beliebigen anderen Position angeordnet sein, und muss auch die Bögen nicht direkt an die Ausrichteinheit 4 anlegen.
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Die Ausrichteinheit 4 ist eines geeigneten Typs, welche an sie angelegte Bögen in geeigneter Weise ausrichtet, und an die Transporteinheit 7 übergibt.
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Die Transporteinheit 7 ist eines bekannten Typs, die geeignet ist Bögen an den Druckwerken 5 vorbei zu transportieren. In der dargestellten Ausführungsform besitzt die Transporteinheit 7 ein umlaufendes Transportband 17, das um entsprechende Transport- und Führungsrollen 19 herum geführt ist.
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Die Druckwerke 5, die in größerer Einzelheit in 2 dargestellt sind, sind geeignet jeweilige Farbauszüge auf die durch die Transporteinheit 7 geförderten Bögen zu drucken. In der dargestellten Mehrfarben-Druckmaschine 1 sind fünf Druckwerke 5 dargestellt, die beispielsweise mit den Farben schwarz, zyan, magenta, yellow und einer Sonderfarbe, wie beispielsweise clear dry ink betrieben werden können. Die Druckwerke 5 besitzen jeweils eine Bebilderungstrommel 20, eine Andruckrolle 22, eine Reinigungseinheit 24, eine Ladungseinheit 26, eine Belichtungseinheit 28 sowie eine Entwicklereinheit 30. Die Andruckrolle 22, die Reinigungseinheit 24, die Ladungseinheit 26, die Belichtungseinheit 28 sowie die Entwicklereinheit 30 sind in bekannter Weise um die Bebilderungstrommel herum angeordnet.
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Die Bebilderungstrommel 20 besitzt eine photoleitende Oberfläche, wie es in der Technik bekannt ist und steht mit dem Transportband in Kontakt. Die Bebilderungstrommel 20 ist drehbar gelagert. Die Bebilderungstrommel 20 kann über einen eigenen Antrieb angetrieben werden, oder sie kann beispielsweise auch über Reibung mit dem Transportband 17 der Transporteinheit 7 gedreht werden. Insbesondere ist eine Drehung der Bebilderungstrommel 20 in Richtung des Pfeils A vorgesehen. Obwohl dies nicht dargestellt ist, kann zwischen der Bebilderungstrommel 20 und dem Transportband 17 auch noch eine Zwischentrommel vorgesehen sein, wie es in der Technik bekannt ist.
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Die Andruckrolle 22 ist benachbart derart zur Bebilderungstrommel 20 vorgesehen, dass dazwischen ein Druckspalt gebildet wird, durch den das Transportband 17 der Transporteinheit 7 sowie ein zu bedruckender Bogen hindurchgeführt werden kann. Die Andruckrolle 22 kann mit Spannung beaufschlagt werden, um einen Tonertransfer von der Bebilderungstrommel zu einen zu bedruckenden Bogen zu fördern.
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Die Reinigungseinheit 24 ist in Laufrichtung A der Bebilderungstrommel zwischen der Andruckrolle 22 und einer Ladungseinheit 26 angeordnet. Die Reinigungseinheit 24 kann eines bekannten Typs sein, der eine Oberfläche der Bebilderungstrommel reinigt.
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Die Ladungseinheit 26 der Druckwerke 5 ist in Laufrichtung A der Bebilderungstrommel zwischen der Reinigungseinheit 24 und der Belichtungseinheit 28 angeordnet und weist beispielsweise eine Korona-Vorrichtung auf. Die Ladungseinheit 26 ist geeignet, eine gleichmäßige Ladung auf der Oberfläche der Bebilderungstrommel 20 zu erzeugen. Die Belichtungseinheit 28 ist in Laufrichtung A der Bebilderungstrommel 20 zwischen der Ladungseinheit 26 und der Entwicklereinheit 30 vorgesehen. Die Belichtungseinheit 28 ist eines geeigneten Typs, um eine lokale Entladung der Oberfläche der Bebilderungstrommel 20 vorzusehen, wie es in der Technik bekannt ist. Die Ladungseinheit 26 und die Belichtungseinheit 28 sind somit in der Lage, ein latentes Ladungsbild auf der Oberfläche der Bebilderungstrommel 20 zu erzeugen.
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Die Entwicklereinheit 30 ist in Laufrichtung A der Bebilderungstrommel 20 zwischen der Belichtungseinheit 28 und der Andruckrolle 22 angeordnet, und dient dazu, Tonerpartikel gemäß einem latenten Ladungsbild auf der Bebilderungstrommel 20 auf diese zu übertragen, wie es in der Technik bekannt ist. Die Entwicklereinheit 30 besitzt ein Gehäuse 33, in dem in bekannter Weise ein Raum zur Aufnahme eines Entwicklers vorgesehen ist. Die Entwicklereinheit 30 ist speziell für den Gebrauch eines Entwicklers mit hartmagnetischen Trägerpartikeln und nichtmagnetischen Tonerpartikeln ausgelegt. In dem Gehäuse 33 ist eine Vielzahl von Mischwalzen 35, eine Transportwalze 37, eine erste Entwicklerwalze 39, ein Abstreifer 40 sowie eine zweite Entwicklerwalze 41 vorgesehen. Die zweite Entwicklerwalze 41 erstreckt sich, wie nachfolgend noch näher erläutert wird, teilweise aus dem Gehäuse 33 heraus und ist benachbart zur Bebilderungstrommel 20 angeordnet. In einem Spalt zwischen der zweiten Entwicklerwalze 41 und der Bebilderungstrommel 20 sind Mittel 42 zum Erzeugen eines Wechselspannungsfeldes, wie beispielsweise eine Vielzahl von Drähten, die über eine nicht dargestellte Steuereinheit angesteuert werden können, vorgesehen.
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Die Mischwalzen 35 sind drehbar (siehe Pfeile) innerhalb eines Aufnahmeraums für den Entwickler vorgesehen, und dienen in bekannter Weise zur Durchmischung und triboelektrischen Aufladung der nichtmagnetischen Tonerpartikel. Derartige Mischwalzen sind in der Technik bekannt und werden daher hier nicht näher erläutert.
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Die Transportwalze 37 ist ebenfalls in dem Raum zur Aufnahme des Entwicklers vorgesehen, und ist geeignet, in bekannter Weise durch eine Drehung derselben, (siehe Pfeil) Entwickler in den Bereich der ersten Entwicklerwalze 39 zu fördern. Hierzu kann die Transportwalze 37 beispielsweise an ihrem Außenumfang entsprechende Vertiefungen zur Aufnahme und zum Transport von Entwickler aufweisen.
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Die erste Entwicklerwalze 39 besitzt ein nichtmagnetisches Hüllrohr 44. Das Hüllrohr 44 ist um eine Drehachse 45 drehbar gelagert, und kann über eine nicht näher dargestellte Antriebseinheit in Richtung des Pfeils B gedreht werden. Im Inneren des Hüllrohrs 44 ist ein Magnetkern 47 vorgesehen. Der Magnetkern 47 besitzt eine Walzenform. Der Magnetkern 47 besitzt eine Vielzahl von Magneten 49, die in Umfangsrichtung der Walzenform benachbart angeordnet sind, wobei benachbarte Magnete 49 jeweils gegenläufig gepolt sind. Der Magnetkern 47 ist um eine Drehachse 50 drehbar gelagert, und über eine nicht näher dargestellte Antriebseinheit in Richtung des Pfeils C drehbar. Wie in 2 zu erkennen ist, sind die Pfeile B und C gegenläufig, so dass deutlich wird, dass der Magnetkern 47 in entgegengesetzter Richtung zu dem Hüllrohr 44 gedreht wird. Ferner ist in 2 zu erkennen, dass die Drehachse 45 des Hüllrohrs 44 versetzt zur Drehachse 50 des Magnetkerns 47 liegt. Insbesondere ist die Drehachse 50 in Richtung der zweiten Entwicklerwalze 41 versetzt.
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Der Abstreifer 40 ist benachbart zu ersten Entwicklerwalze 39 angeordnet und dient dazu in bekannter Weise die Dicke einer sich mit dem Hüllrohr 44 bewegten Entwicklerschicht zu begrenzen. Der Abstreifer 40 ist derart positioniert, dass er Entwickler vom Hüllrohr 44 in Richtung der Transportwalze 37 bzw. der Mischwalzen 35 abstreift. Der Abstreifer 40 besitzt ferner die Funktion einer Trennwand, um den Raum zur Aufnahme von Entwickler bezüglich der zweiten Entwicklerwalze 41 zu begrenzen.
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Die zweite Entwicklerwalze 41 ist benachbart zur ersten Entwicklerwalze 39 angeordnet, wobei ein kleiner Spalt zwischen erster und zweiter Entwicklerwalze 39, 41 gebildet wird.
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Die zweite Entwicklerwalze 41 ist um eine Drehachse 52 herum drehbar gelagert und über eine nicht näher dargestellte Antriebseinheit in Richtung des Pfeils D drehbar. Der Pfeil D ist gegenläufig zum Pfeil B, so dass das Hüllrohr 44 und die zweite Entwicklerwalze 41 in entgegengesetzte Richtungen gedreht werden. Die zweite Entwicklerwalze 41 ist aus Metall, vorzugsweise Aluminium und kann eine Keramikbeschichtung aufweisen. Es sind nicht näher dargestellte Mittel vorgesehen, um zwischen der ersten Entwicklerwalze 39 und der zweiten Entwicklerwalze 41 eine Potentialdifferenz zu erzeugen, um einen Übergang von triboelektrisch aufgeladenen Tonerpartikeln dazwischen zu fördern.
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Die zweite Entwicklerwalze 41 ist, wie zuvor erwähnt, derart angeordnet, dass sie sich teilweise aus dem Gehäuse 33 der Entwicklereinheit 30 heraus erstreckt. Insbesondere ist die zweite Entwicklerwalze 41 so angeordnet, dass sie zur Oberfläche der Bebilderungstrommel 20 hin weist. In einem Spalt zwischen der Bebilderungstrommel 20 und der zweiten Entwicklereinheit 41 sind, wie zuvor erwähnt, Mittel 42 zum Erzeugen eines Wechselspannungsfeldes vorgesehen. Die Mittel 42 sind als benachbarte Drähte dargestellt, die über eine nicht näher dargestellte Steuereinheit ansteuerbar sind, um das Wechselspannungsfeld zu erzeugen.
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Die Druckwerke 5, sind jeweils gleich aufgebaut, sind jedoch üblicherweise mit unterschiedlich farbigen Tonerpartikeln bestückt, um jeweilige Farbauszüge auf einem Bedruckstoff zu erzeugen, die nachfolgend in der Fixiereinheit 9 fixiert werden können.
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Die Fixiereinheit 9 ist irgendeines bekannten Typs, um Toner auf einem Bedruckstoff zu fixieren. Dies kann beispielsweise über geheizte Druckrollen oder auch andere geeignete Vorrichtungen erfolgen, wie beispielsweise eine kontaktlose Heizvorrichtung, die mit Licht oder anderer elektromagnetischer Strahlung, wie beispielsweise Mikrowellen, arbeitet.
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Hinter der Fixiereinheit 9 schließt sich der Duplexpfad 12 an, der in bekannter Weise einen Bogenförderpfad zurück zur Ausrichteinheit 4 vorsieht. In dem Duplexpfad 12 ist eine Wendeeinrichtung 13 vorgesehen, die einen entlang des Duplexpfades 12 geförderten Bogen in bekannter Art und Weise wenden kann. Wenn ein Bogen nach der Fixiereinheit 9 nicht dem Duplexpfad 12 zugeführt werden soll, kann er über eine entsprechende Weiche auch dem Ausleger 15 zugeführt werden.
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Nachfolgend wird nunmehr unter Bezugnahme auf die 1 und 2 ein Vorgang zum Bedrucken eines Bedruckstoffs, wie beispielsweise eines Papierbogens, näher erläutert.
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Zunächst wird über den Anleger 3 ein Papierbogen an die Ausrichteinheit 4 angelegt, und dieser wird in geeigneter Weise ausgerichtet. Anschließend wird der Papierbogen an das Transportband 17 der Transporteinheit 7 übergeben, und beispielsweise elektrostatisch darauf festgehalten. Das Transportband 17 wird umlaufend gefördert, um den Papierbogen entlang der Druckwerke 5 zu führen. In den Druckwerken 5 wird in bekannter Weise die Bebilderungstrommel 20 gedreht und über die Ladungseinheit 26 mit einer gleichmäßigen Ladung beaufschlagt. Die Belichtungseinheit 28 führt eine lokale Entladung der Oberfläche der Bebilderungstrommel 20 durch, um ein latentes Ladungsbild zu erzeugen. Das latente Ladungsbild wird durch die Drehung der Bebilderungstrommel 20 dann an der Entwicklereinheit 30 vorbei bewegt, und Toner wird gemäß dem latenten Ladungsbild auf die Bebilderungstrommel 20 übertragen, wie nachfolgend noch näher erläutert wird.
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Anschließend wird das so erzeugte Tonerbild mit der Bebilderungstrommel 20 weiterbewegt und im Bereich zwischen Bebilderungstrommel 20 und Andruckrolle 22 dann auf den Papierbogen übertragen. Durch die Vielzahl von Druckwerken 5 werden in geeigneter Weise unterschiedliche Farbauszüge eines Mehrfarbendruckbildes auf den Papierbogen übertragen. Nun wird der Papierbogen mit den darauf befindlichen Tonerschichten durch die Fixiereinheit 9 geführt, in der das Tonerbild fixiert wird. Anschließend kann der Papierbogen zum Ausleger 15 geführt werden. Wenn der Papierbogen beidseitig bedruckt werden soll, kann er über den Duplexpfad 12 zurück zur Ausrichteinheit 4 gefördert werden, wobei er bei diesem Transport durch die Wendeeinheit 13 gewendet wird, um eine Bedruckung der zweiten Seite des Papierbogens zu ermöglichen.
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Nachfolgend wird die Übertragung von Toner auf die Bebilderungstrommel 20 im Bereich der Entwicklereinheit 30 näher erläutert. Innerhalb der Entwicklereinheit 30 wird der Entwickler aus hartmagnetischen Trägerpartikeln und nichtmagnetischen Tonerpartikeln zunächst durch die Mischwalzen 35 durchmischt und triboelektrisch aufgeladen. Die Transportwalze 37 fördert den so aufgeladenen Entwickler in dem Bereich der ersten Entwicklerwalze 39. Die hartmagnetischen Trägerpartikel mit daran anhaftenden Tonerpartikeln werden dann durch den Magnetkern 47 an das Hüllrohr 44 angezogen. Durch die Drehung des Hüllrohrs 44 in Richtung des Pfeils B werden die Trägerpartikel dann in Richtung des Spalts zwischen Hüllrohr 44 und zweiter Entwicklerwalze 41 bewegt.
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Durch die gegenläufige Drehung des Magnetkerns 47 zu dem Hüllrohr 44 werden die hartmagnetischen Trägerpartikel mit daran anhaftenden Tonerpartikeln auf der Oberfläche des Hüllrohrs 44 immer wieder verwirbelt und bilden teilweise Ketten, die dann wieder zusammenfallen. Ein Herunterfallen der hartmagnetischen Trägerpartikel wird dabei durch die Remanenz der hartmagnetischen Trägerpartikel im Wesentlichen vermieden. Die derartig verwirbelten hartmagnetischen Trägerpartikel mit daran anhaftenden Tonerpartikeln kommen in dem Spalt zwischen erster Entwicklerwalze 39 und zweiter Entwicklerwalze 41 auch in Kontakt mit der zweiten Entwicklerwalze 41. Die nichtmagnetischen Tonerpartikel werden dabei unterstützt durch eine Potentialdifferenz zwischen erster und zweiter Entwicklerwalze 39 bzw. 41 auf die zweite Entwicklerwalze 41 übertragen. Die hartmagnetischen Trägerpartikel werden hingegen durch den Magnetkern 47 an das Hüllrohr 44 angezogen und verbleiben daran. Hierbei wird die zweite Entwicklerwalze 41 mit einer gleichmäßigen Tonerschicht versehen. Diese kann ein relativ großes Tonervolumen besitzen, da die hartmagnetischen Trägerpartikel eine geringere Größe besitzen können wie die weichmagnetischen Trägerpartikel, die bei einer Magnetbürstenvorrichtung eingesetzt werden. Ferner ermöglicht auch die Verwirbelung der Trägerpartikel eine bessere Tonerübertragung auf die zweite Entwicklerwalze 41.
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Diese gleichmäßige Tonerschicht wird durch Drehung der zweiten Entwicklerwalze 41 in den Bereich des Spalts zwischen zweiter Entwicklerwalze 41 und Bebilderungstrommel 20 gefördert. Die Mittel 42 erzeugen in dem Spalt ein Wechselspannungsfeld, wodurch die Tonerpartikel auf der zweiten Entwicklerwalze 41 im Bereich des Wechselspannungsfeldes in Richtung der Bebilderungstrommel 20 und wieder zurück zur zweiten Entwicklerwalze 41 bewegt werden. Die Tonerpartikel bilden dadurch eine Art Tonerwolke in dem Spalt zwischen Bebilderungstrommel 20 und zweiter Entwicklerwalze 41. Wenn die Bebilderungstrommel 20 nun eine Ladung besitzt, wie beispielsweise im Bereich des latenten Ladungsbildes, führt dies dazu, dass die Tonerpartikel in der Wolke im Bereich des latenten Ladungsbildes an die Bebilderungstrommel 20 angezogen werden, wodurch das latente Tonerbild auf der Bebilderungstrommel 20 entsteht.
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3 zeigt eine schematische Seitenansicht eines Druckbereichs einer alternativen elektrophotographisch arbeitenden Druckmaschine, die hinsichtlich eines Anlegers, einer Ausrichteinheit, einer Transporteinheit, einer Fixiereinheit, eines Duplexpfads, einer Wendeeinheit und eines Auslegers 15 im Wesentlichen genauso aufgebaut sein kann wie bei der ersten Ausführungsform gemäß 1. Diese sind daher auch in 3 nicht näher dargestellt. Ein Unterschied ergibt sich jedoch im Aufbau eines Druckwerks 5. Bei der Ausführungsform gemäß 3 ist nämlich ein einzelnes Druckwerk 5 vorgesehen. Dementsprechend kann natürlich auch die Transporteinheit wesentlich kompakter als in 1 dargestellt sein.
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Das Druckwerk 5 besteht aus einer Photoleitereinheit 60, einer Andruckrolle 62, einer Reinigungseinheit 64, einer Vielzahl von Ladungseinheiten 66, einer Vielzahl von Belichtungseinheiten 68 sowie einer Vielzahl von Entwicklereinheiten 70 vorgesehen.
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Die Photoleitereinheit 60 besteht aus einem Photoleiterband 72, das um Führungs- und/oder Transportrollen 74, 76 und 78 herum geführt ist. Das Photoleiterband 72 ist über eine der Führungs- und/oder Transportrollen 74, 76 und 78 eine nicht näher dargestellte Antriebseinheit in Richtung des Pfeils E umlaufend bewegbar. Natürlich ist es auch möglich das Photoleiterband 72 über einen Reibungskontakt mit einem entsprechenden Förderelement einer Transporteinheit zum Transport von Bedruckstoff umlaufend zu bewegen.
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Die Andruckrolle 62 ist im Bereich der Führungs- und/oder Transportrolle 78 für das Photoleiterband 72 angeordnet, und drückt gegen die Führungs- und/oder Transportrolle 78 derart, dass dazwischen ein Druckspalt gebildet wird. Ein in Richtung des Pfeils F geförderter Bedruckstoff, wie beispielsweise ein Papierbogen 80, kann gemeinsam mit dem Photoleiterband 72 durch den Druckspalt zwischen Andruckrolle 62 und Führungs- und/oder Transportrolle 78 hindurch gefördert werden, wie schematisch in 3 angedeutet ist.
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Die Reinigungseinheit 64 steht mit dem Photoleiterband 72 in Reinigungskontakt, und zwar zwischen den Führungs- und/oder Transportrollen 78 und 74. Zwischen den Führungs- und/oder Transportrollen 74 und 76 bildet das Photoleiterband 72 ein Trum, auf das Toner übertragen wird. Hierzu sind fünf benachbarte Einheiten, jeweils bestehend auf nebeneinander liegender Ladungseinheit 66, Belichtungseinheit 68 sowie Entwicklereinheit 70 vorgesehen, wie in 3 zu erkennen ist.
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Die Ladungseinheiten 66 sind eines geeigneten Typs, wie beispielsweise einer Korona-Vorrichtung, um eine gleichmäßige Ladung auf dem Photoleiterband 72 zu erzeugen. Die Belichtungseinheit 68 ist wiederum eines geeigneten Typs, um eine lokale Entladung des Ladungsbandes 72 zur Erzeugung eines latenten Ladungsbildes vorzusehen. Die Entwicklereinheiten 70 sind jeweils des gleichen Typs wie die zuvor genannte Entwicklereinheit 30, und sie sind so angeordnet, dass sie Toner entsprechend einem latenten Ladungsbild, wie oben beschrieben auf das Photoleiterband 72 übertragen können.
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Dadurch, dass der Toner durch die Entwicklereinheiten 70 jeweils kontaktlos auf das Photoleiterband 72 übertragen werden, ist es möglich, nach einer ersten Tonerübertragung auf das Photoleiterband 72 dieses erneut mit einer gleichmäßigen Ladung zu versehen, eine lokale Entladung vorzusehen und eine erneute Tonerübertragung gemäß dem so erzeugten latenten Tonerbildes vorzusehen. Dies kann, wie in 3 angedeutet ist, mehrfach (je nach Anzahl der Einheiten aus Ladungseinheit 66, Belichtungseinheit 68 sowie Entwicklereinheit 70), wiederholt werden. Hierdurch können auf dem Photoleiterband 72 mehrere Tonerschichten, insbesondere Tonerschichten unterschiedlicher Farben ausgebildet werden, wodurch auf dem Photoleiterband 72 ein mehrfarbiges Tonerbild erzeugt werden kann, das dann in den Druckspalt zwischen Andruckrolle 62 und Führungs- und/oder Transportrolle 78 auf einen Bedruckstoff 80 übertragen wird. Somit ist nur eine einzige Tonerübertragung auf dem Bedruckstoff 80 vorgesehen.
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Die Erfindung wurde zuvor anhand zweiter bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert, ohne auf die konkret dargestellten Ausführungsformen beschränkt zu sein. Insbesondere kann die dargestellte Entwicklervorrichtung anders als konkret dargestellt aufgebaut sein, und mit anderen Photoleitern zusammenwirken.
