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Die Erfindung betrifft einen Digitaldrucker zum Bedrucken eines Aufzeichnungsträgers mit Tonerpartikel, die mit Hilfe eines Flüssigentwicklers aufgetragen werden, insbesondere einen Hochgeschwindigkeitsdrucker zum Bedrucken von bahn- oder bogenförmigen Aufzeichnungsträgern.
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Bei solchen Digitaldruckern wird ein latentes Ladungsbild eines Ladungsbildträgers mit Hilfe eines Flüssigentwicklers mittels Elektrophorese eingefärbt. Das so entstandene Tonerbild wird mittelbar über ein Transferelement oder unmittelbar auf den Aufzeichnungsträger übertragen. Der Flüssigentwickler weist in einem gewünschten Verhältnis Tonerpartikel und Trägerflüssigkeit auf. Als Trägerflüssigkeit wird vorzugsweise Mineralöl verwendet. Um die Tonerpartikel mit einer elektrostatischen Ladung zu versehen, werden dem Flüssigentwickler Ladungssteuerstoffe hinzugefügt. Zusätzlich werden weitere Additive zugegeben, um beispielsweise die gewünschte Viskosität oder ein gewünschtes Trocknungsverhalten des Flüssigentwicklers zu erhalten.
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Zur Einfärbung der Ladungsbilder auf dem Ladungsbildträger wird durch eine Entwicklerstation Flüssigentwickler an dem Ladungsbildträger vorbeigeführt. Die Entwicklerstation weist bekanntermaßen eine Entwicklerwalze, die den Flüssigentwickler an dem Ladungsbildträger vorbeiführt, ein Auftragssystem, das den Flüssigentwickler der Entwicklerwalze zuführt, und eine Reinigungseinheit, die den nach der Einfärbung der Ladungsbilder auf dem Ladungsbildträger auf der Entwicklerwalze zurück bleibender Restflüssigentwickler abreinigt, auf. Die Reinigungseinheit sieht z. B. eine Reinigungswalze vor, die den Restflüssigentwickler von der Entwicklerwalze abnimmt, dabei besteht z. B. ein elektrisches Feld zwischen Entwicklerwalze und Reinigungswalze, das den Übergang des Restflüssigentwicklers fördert. Der Restflüssigentwickler kann von der Reinigungswalze durch eine Rakel abgerakelt werden. Dabei soll kein Restflüssigentwickler auf der Reinigungswalze zurück bleiben, da dieser sonst wieder auf die Entwicklerwalze gelangen könnte.
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Entwicklerstationen, bei denen Flüssigentwickler einem Ladungsbildträger zugeführt wird, sind bekannt. In
US 7 522 865 B2 ,
US 7 292 810 B2 ,
US 6 895 200 B2 sind Entwicklerstationen beschrieben, bei denen Flüssigentwickler an einer Entwicklerwalze vorbeigeführt wird. Benachbart der Entwicklerwalze ist eine Elektrode angeordnet, zwischen der und der Entwicklerwalze der Flüssigentwickler hindurch geführt wird. Zwischen der Elektrode und der Entwicklerwalze besteht eine elektrische Spannung, durch die der Toner zur Entwicklerwalze gezogen wird.
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US 5 826 148 A und
US 5 561 264 A beschreiben eine Entwicklerstation, durch die Ladungsbilder auf einem Fotoleiter durch Flüssigentwickler eingefärbt werden. Es ist eine Entwicklerstation mit einer Antragswalze und/oder einer Entwicklerwalze vorgesehen. Die Antragswalze läuft durch einen unterhalb in einer Kammer angeordneten Vorrat aus Flüssigentwickler und nimmt dabei Flüssigentwickler auf und transportiert diesen durch einen Spalt, der durch die Antragswalze und eine Elektrode gebildet wird. Anschließend wird die Flüssigentwicklerschicht von der Antragswalze auf die Entwicklerwalze übertragen. Da der Antragswalze mehr Flüssigentwickler zugeführt wird als auf die Entwicklerwalze übertragen wird, wird überschüssiger Flüssigentwickler hinter der Elektrode (in Laufrichtung der Antragswalze gesehen) über die Kante der Elektrode zum Ausgang abgeführt. Über den Eingang wird der Kammer neuer Flüssigentwickler zugeführt.
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Aus
US 2003/0 180 070 A1 und
US 2009/0 290 901 A1 ist bekannt, dass eine Kammer mit Entwickler mit Hilfe einer Dichtrakel abgedichtet werden kann.
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US 2009/0 232 533 A1 und
JP 2002 278295 A offenbaren, dass als Antragswalze eine anilox- Walze eingesetzt werden.
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In der
JP H10-339 990 A ist ein elektrografischer Drucker beschrieben, mit einer Fotoleiterwalze, der zur Entwicklung von Ladungsbildern Flüssigentwickler über eine Entwicklerstation zugeführt wird. Die Entwicklerstation weist ein Entwicklerband auf, die den Flüssigentwickler zum Fotoleiter transportiert. Das Entwicklerband wird durch eine Walze umgeleitet, wobei an der Unterseite benachbart dem Entwicklerband eine Elektrode entlang dem Entwicklerband an geordnet ist. Durch den von der Elektrode und dem Entwicklerband gebildeten Spalt wird der Flüssigentwickler in Drehrichtung der Walze hindurch transportiert. Dabei liegt an der Elektrode ein elektrisches Potenzial an, durch das der Toner zum Entwicklerband bewegt wird. Überschüssiger Flüssigentwickler, insbesondere die Trägerflüssigkeit, wird in einen unterhalb der Walze angeordneten Behälter abgeleitet, von dem der Flüssigentwickler wieder dem Eingang des Spaltes zugeführt wird.
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JP H09-244 416 A offenbart eine Entwicklerstation, mit der Flüssigentwickler einem Fotoleiter zugeführt werden kann. Die Entwicklerstation weist eine Entwicklerwalze auf, an der schräg nach oben gerichtet eine Rakel anliegt. In dem Raum zwischen der Rakel und der Entwicklerwalze wird der Vorrat an Flüssigentwickler angeordnet. Die Entwicklerwalze entnimmt diesem Vorrat Flüssigentwickler und transportiert diesen durch einen Spalt, der von der Entwicklerwalze und einer Elektrode gebildet wird, zum Fotoleiter. An der Elektrode liegt ein derartiges elektrisches Potenzial, dass der Toner von der Entwicklerwalze abgezogen wird. Anschließend wird der derart geschichtete Entwickler an dem Fotoleiter vorbei geführt. Der nicht auf den Fotoleiter übergegangene Entwickler wird durch die Rakel von der Entwicklerwalze angestreift.
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Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, einen Digitaldrucker zum Bedrucken eines Aufzeichnungsträgers zu schaffen, der eine hohe Prozessstabilität bei minimierter Belastung des Flüssigentwicklers wegen geringem mechanischen Stress und eine hohe Druckqualität durch gleichbleibende Eigenschaften des Flüssigentwicklers aufweist. Insbesondere soll ein Zufuhrsystem für Flüssigentwickler zu einem Antragsmittel in der Entwicklerstation so realisiert werden, dass der Übergang des Flüssigentwicklers, insbesondere der Tonerpartikel, auf das Antragsmittel optimiert ist. Als Antragsmittel kann eine Entwicklerwalze oder ein Entwicklerband oder eine Antragswalze für eine Entwicklerwalze vorgesehen werden.
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Dieses Problem wird durch einen Digitaldrucker zum Bedrucken eines Aufzeichnungsträgers mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen wiedergegeben.
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Der Digitaldrucker zum Bedrucken eines Aufzeichnungsträgers weist zumindest ein Druckwerk mit zumindest einer Elektrografiestation zur Erzeugung von Ladungsbildern von zu druckenden Bildern auf einem Ladungsbildträger und mit zumindest einer Entwicklerstation zur Einfärbung der Ladungsbilder auf dem Ladungsbildträger unter Verwendung von Flüssigentwickler auf.
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Die Entwicklerstation umfasst dazu:
- – Ein rotierendes Antragsmittel, über das Flüssigentwickler zum Ladungsbildträger transportiert wird; das Antragsmittel kann eine Entwicklerwalze sein, die den Flüssigentwickler zum Ladungsbildträger transportiert, oder eine Antragswalze, die den Flüssigentwickler zur Entwicklerwalze transportiert.
- – Ein benachbart dem Antragsmittel angeordnetes Zufuhrsystem zum Transport von Flüssigentwickler zum Antragsmittel mit einer Vorkammer und einem Elektrodensegment, wobei die Vorkammer nach oben und zum Antragsmittel hin offen ist und mit Flüssigentwickler gefüllt ist, so dass das Antragsmittel Flüssigentwickler aus der Vorkammer übernehmen kann und wobei das Elektrodensegment an einem derartigen elektrischen Potenzial liegt, dass Toner des Flüssigentwicklers auf das Antragsmittel übergeht.
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Es ist vorteilhaft, wenn die Vorkammer einen Überlauf für überschüssigen Flüssigentwickler aufweist, da dann mehr Flüssigentwickler der Vorkammer zugeführt werden kann als auf das Antragsmittel übertragen wird. Dadurch ist die Vorkammer ständig mit Flüssigentwickler gefüllt und der Flüssigentwickler wird ständig ausgetauscht. Der Flüssigentwickler in der Vorkammer bildet ein Ausgleichsvolumen, durch das eine gleichmäßige Verteilung der Tonerpartikel im Füllstand der Vorkammer erreicht wird.
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Vorteilhaft ist, wenn das Zufuhrsystem an der Oberseite das Elektrodensegment und an der Unterseite die Vorkammer vorsieht. Das Elektrodensegment kann dann eine Ausformung aufweisen, die in den Flüssigentwickler bis unterhalb des Überlaufs der Vorkammer gezogen ist. Diese Maßnahme sorgt dafür, dass keine Lufteinschlüsse im Ausgleichsvolumen der Vorkammer entstehen können.
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Zudem ist es vorteilhaft, wenn das Elektrodensegment dem Antragsmittel zugewandt in einem Endstück mündet, das sich entlang dem Antragsmittel erstreckt. Dadurch kann der Übergangsbereich von Toner auf das Antragsmittel verlängert werden.
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In einer weiteren Ausführungsform wird das Zufuhrsystem an einer Antragswalze als Antragsmittel angeordnet, auf die der Flüssigentwickler übertragen wird. Von der Antragswalze wird der Flüssigentwickler dann auf die Entwicklerwalze übergeleitet.
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Vorteilhaft ist, wenn der überschüssige Flüssigentwickler aus der Vorkammer einer eine Reinigungswalze und eine Reinigungsrakel aufweisenden Reinigungseinheit zugeleitet wird, die restlichen nach der Entwicklung der Ladungsbilder zurück bleibenden Flüssigentwickler von der Entwicklerwalze abreinigt. Dann kann mit dem Flüssigentwickler die Reinigungsrakel oder die Reinigungswalze von abgereinigten Toner gesäubert werden.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand der schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine Ansicht eines Digitaldruckers bei einer beispielhaften Konfiguration des Digitaldruckers,
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2 einen schematischen Aufbau eines Druckwerks des Digitaldruckers nach 1,
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3 ein Druckwerk mit dem schematischen Aufbau einer Entwicklerstation,
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4 und 5 Ausführungsbeispiele von Zufuhrsystemen von Flüssigentwickler zu einer Entwicklerwalze,
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6 Anordnungen von Dichtungen an einer Entwicklerwalze,
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7 eine Darstellung eines Zufuhrsystems für eine Antragswalze, von der der Flüssigentwickler auf eine Entwicklerwalze übertragen wird,
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8 eine Darstellung eines Zufuhrsystems für eine Rasterwalze als Antragswalze.
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Gemäß 1 weist ein Digitaldrucker 10 zum Bedrucken eines Aufzeichnungsträgers 20 ein oder mehrere Druckwerke 11a–11d und 12a–12d auf, die ein Tonerbild (Druckbild 20'; siehe 2) auf den Aufzeichnungsträger 20 drucken. Als Aufzeichnungsträger 20 ist – wie dargestellt – ein bahnförmiger Aufzeichnungsträger 20 von einer Rolle 21 mit Hilfe eines Abwicklers 22 abgewickelt und dem ersten Druckwerk 11a zugeführt. In einer Fixiereinheit 30 wird das Druckbild 20' auf den Aufzeichnungsträger 20 fixiert. Anschließend kann der Aufzeichnungsträger 20 auf eine Rolle 28 mit Hilfe eines Aufwicklers 27 aufgewickelt werden. Eine solche Konfiguration wird auch als Rolle-Rolle-Drucker bezeichnet.
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In der in 1 dargestellten, bevorzugten Konfiguration wird der bahnförmige Aufzeichnungsträger 20 mit vier Druckwerken 11a bis 11d auf der Vorderseite und mit vier Druckwerken 12a bis 12d auf der Rückseite vollfarbig bedruckt (eine sogenannte 4/4-Konfiguration). Hierzu wird der Aufzeichnungsträger 20 von dem Abwickler 22 von der Rolle 21 abgewickelt und über ein optionales Konditionierwerk 23 dem ersten Druckwerk 11a zugeführt. In dem Konditionierwerk 23 kann der Aufzeichnungsträger 20 mit einem geeigneten Stoff vorbehandelt oder beschichtet werden. Als Beschichtungsstoff (auch als Primer bezeichnet) können vorzugsweise Wachs oder chemisch gleichwertige Stoffe verwendet werden.
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Dieser Stoff kann vollflächig oder nur auf die später zu bedruckenden Stellen des Aufzeichnungsträgers 20 aufgetragen werden, um den Aufzeichnungsträger 20 für das Bedrucken vorzubereiten und/oder das Saugverhalten des Aufzeichnungsträgers 20 beim Aufbringen des Druckbildes 20' zu beeinflussen. Damit wird verhindert, dass die später aufgebrachten Tonerpartikel oder die Trägerflüssigkeit nicht zu sehr in den Aufzeichnungsträger 20 eindringen, sondern im Wesentlichen an der Oberfläche verbleiben (Farb- und Bildqualität wird dadurch verbessert).
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Anschließend wird der Aufzeichnungsträger 20 zunächst der Reihe nach den ersten Druckwerken 11a bis 11d zugeführt, in denen nur die Vorderseite bedruckt wird. Jedes Druckwerk 11a–11d bedruckt den Aufzeichnungsträger 20 üblicherweise in einer anderen Farbe oder auch mit anderem Tonermaterial, wie z. B. MICR-Toner, der elektromagnetisch gelesen werden kann.
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Nach dem Bedrucken der Vorderseite wird der Aufzeichnungsträger 20 in einer Wendeeinheit 24 gewendet und den restlichen Druckwerken 12a–12d zum Bedrucken der Rückseite zugeführt. Optional kann im Bereich der Wendeeinheit 24 ein weiteres Konditionierwerk (nicht dargestellt) angeordnet sein, durch das der Aufzeichnungsträger 20 für den Rückseitendruck vorbereitet wird, wie beispielsweise ein Anfixieren (teilweises Fixieren) oder sonstiges Konditionieren des zuvor bedruckten Vorderseitendruckbildes (bzw. der gesamten Vorderseite oder auch Rückseite). Somit wird verhindert, dass das Vorderseitendruckbild beim weiteren Transport durch die nachfolgenden Druckwerke mechanisch beschädigt wird.
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Um einen Vollfarbendruck zu erzielen, werden zumindest vier Farben (und damit zumindest vier Druckwerke 11, 12) benötigt, und zwar beispielsweise die Grundfarben YMCK (Gelb, Magenta, Cyan und Schwarz). Es können auch noch weitere Druckwerke 11, 12 mit speziellen Farben (z. B. kundenspezifische Farben oder zusätzliche Grundfarben, um den druckbaren Farbraum zu erweitern) verwendet werden.
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Nach dem Druckwerk 12d ist eine Registereinheit 25 angeordnet, durch die Passermarken, die auf den Aufzeichnungsträger 20 unabhängig vom Druckbild 20' (insbesondere außerhalb des Druckbildes 20') gedruckt werden, ausgewertet werden. Damit lässt sich der Quer- und Längspasser (die Grundfarbpunkte, die einen Farbpunkt bilden, sollten übereinander oder örtlich sehr nahe beieinander angeordnet sein; dies wird auch als Farbpasser oder Vierfarbpasser bezeichnet) sowie das Register (Vorderseite und Rückseite müssen örtlich genau übereinstimmen) einstellen, damit ein qualitativ gutes Druckbild 20' erzielt wird.
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Nach der Registereinheit 25 ist die Fixiereinheit 30 angeordnet, durch die das Druckbild 20' auf den Aufzeichnungsträger 20 fixiert wird. Bei elektrophoretischen Digitaldruckern wird als Fixiereinheit 30 vorzugsweise ein Thermotrockner verwendet, der die Trägerflüssigkeit weitgehend verdampft, damit nur noch die Tonerpartikel auf dem Aufzeichnungsträger 20 verbleiben. Dies geschieht unter Einwirkung von Wärme. Dabei können auch die Tonerpartikel auf den Aufzeichnungsträger 20 aufgeschmolzen werden, sofern sie ein infolge Hitzeeinwirkung schmelzbares Material, wie beispielsweise Harz, aufweisen.
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Nach der Fixiereinheit 30 ist ein Zugwerk 26 angeordnet, das den Aufzeichnungsträger 20 durch alle Druckwerke 11a–12d und die Fixiereinheit 30 zieht, ohne dass ein weiterer Antrieb in diesem Bereich angeordnet ist. Denn durch einen Friktionsantrieb für den Aufzeichnungsträger 20 bestünde die Gefahr, dass das noch nicht fixierte Druckbild 20' verwischt werden könnte.
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Das Zugwerk 26 führt den Aufzeichnungsträger 20 dem Aufwickler 27 zu, der den bedruckten Aufzeichnungsträger 20 aufrollt.
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Zentral bei den Druckwerken 11, 12 und der Fixiereinheit 30 sind sämtliche Versorgungseinrichtungen für den Digitaldrucker 10 angeordnet, wie Klimatisierungsmodule 40, Energieversorgung 50, Controller 60, Module des Flüssigkeitsmanagements 70, wie Flüssigkeitssteuereinheit 71 und Vorratsbehälter 72 der verschiedenen Flüssigkeiten. Als Flüssigkeiten werden insbesondere reine Trägerflüssigkeit, hochkonzentrierter Flüssigentwickler (hoher Anteil von Tonerpartikeln im Verhältnis zur Trägerflüssigkeit) und Serum (Flüssigentwickler plus Ladungssteuerstoffe) benötigt, um den Digitaldrucker 10 zu versorgen, sowie Abfallbehälter für zu entsorgende Flüssigkeiten oder Behältern für Reinigungsflüssigkeit.
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Der Digitaldrucker 10 ist mit seinen baugleichen Druckwerken 11, 12 modular aufgebaut. Die Druckwerke 11, 12 unterscheiden sich mechanisch nicht, sondern lediglich durch den darin verwendende Flüssigentwickler (Tonerfarbe oder Tonerart).
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Der prinzipielle Aufbau eines Druckwerks 11, 12 ist in der 2 dargestellt. Ein solches Druckwerk basiert auf dem elektrofotografischen Prinzip, bei dem ein photoelektrischer Bildträger mit Hilfe eines Flüssigentwicklers mit geladenen-Tonerpartikeln eingefärbt wird und das so entstandene Bild auf den Aufzeichnungsträger 20 übertragen wird.
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Das Druckwerk 11, 12 besteht im Wesentlichen aus einer Elektrofotografiestation 100, einer Entwicklerstation 110 und einer Transferstation 120.
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Kern der Elektrofotografiestation 100 ist ein photoelektrischer Bildträger, der an seiner Oberfläche eine fotoelektrische Schicht aufweist (ein sogenannter Fotoleiter). Der Fotoleiter ist hier als Walze (Fotoleiterwalze 101) ausgebildet und weist eine harte Oberfläche auf. Die Fotoleiterwalze 101 dreht sich an den verschiedenen Elementen zum Erzeugen eines Druckbildes 20' vorbei (Drehung in Pfeilrichtung).
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Der Fotoleiter wird zunächst von allen Verunreinigungen gereinigt. Hierzu ist ein Löschlicht 102 vorhanden, das noch auf der Oberfläche des Fotoleiters verbliebenen Ladungen löscht. Das Löschlicht 102 ist abgleichbar (lokal einstellbar), um eine homogene Lichtverteilung zu erzielen. Damit kann die Oberfläche gleichmäßig vorbehandelt werden.
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Nach dem Löschlicht 102 reinigt eine Reinigungseinrichtung 103 den Fotoleiter mechanisch ab, um gegebenenfalls noch auf der Oberfläche des Fotoleiters vorhandene Tonerpartikel, gegebenenfalls Schmutzpartikel und verbliebene Trägerflüssigkeit zu entfernen. Die abgereinigte Trägerflüssigkeit wird einem Sammelbehälter 105 zugeführt. Die gesammelte Trägerflüssigkeit und Tonerpartikel werden aufbereitet (gegebenenfalls gefiltert) und je nach Farbe einem entsprechenden Flüssigkeitsfarbvorrat, d. h. einem der Vorratsbehälter 72 zugeführt (vgl. Pfeil 105').
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Die Reinigungseinrichtung 103 weist vorzugsweise eine Rakel 104 auf, die an der Mantelfläche der Fotoleiterwalze 101 in einem spitzen Winkel (etwa 10° bis 80° zur Auslaufoberfläche) anliegt, um die Oberfläche mechanisch abzureinigen. Die Rakel 104 kann sich quer zur Drehrichtung der Fotoleiterwalze 101 hin- und herbewegen, um die Mantelfläche möglichst verschleißarm auf der gesamten axialen Länge zu reinigen.
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Anschließend wird der Fotoleiter durch eine Aufladevorrichtung 106 auf ein vorbestimmtes elektrostatisches Potenzial aufgeladen. Hierzu sind vorzugsweise mehrere Korotrone (insbesondere Glasmantelkorotrone) vorhanden. Die Korotrone bestehen aus zumindest einem Draht 106', an dem eine hohe elektrische Spannung anliegt. Durch die Spannung wird die Luft um den Draht 106' ionisiert. Als Gegenelektrode ist ein Schirm 106'' vorhanden. Die Korotrone werden zusätzlich mit Frischluft umspült, die durch spezielle Luftkanäle (Zuluftkanal 107 zur Belüftung und Abluftkanal 108 zur Entlüftung) zwischen den Schirmen zugeführt wird (siehe auch Luftströmungspfeile in 2). Die zugeführte Luft wird dann am Draht 106' gleichmäßig ionisiert. Dadurch wird eine homogene, gleichmäßige Aufladung der benachbarten Oberfläche des Fotoleiters erreicht. Mit trockener und erwärmter Luft ist die gleichmäßige Aufladung noch zu verbessern. Über die Abluftkanäle 108 wird Luft abgeführt. Gegebenenfalls entstandenes Ozon kann ebenfalls über die Abluftkanäle 108 abgesaugt werden.
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Die Korotrone sind kaskadierbar, d. h. es sind dann zwei oder mehr Drähte 106' pro Schirm 106'' bei gleicher Schirmspannung vorhanden. Der Strom, der über den Schirm 106'' fließt, ist einstellbar und dadurch ist die Aufladung des Fotoleiters steuerbar. Die Korotrone können unterschiedlich stark bestromt werden, um eine gleichmäßige und ausreichend hohe Aufladung auf dem Fotoleiter zu erreichen.
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Nach der Aufladevorrichtung 106 ist ein Zeichengenerator 109 angeordnet, der über optische Strahlung den Fotoleiter je nach gewünschtem Druckbild 20' pixelweise entlädt. Dadurch entsteht ein latentes Bild, das später mit Tonerpartikeln eingefärbt wird (das eingefärbte Bild entspricht dem Druckbild 20'). Vorzugsweise wird ein LED-Zeichengenerator 109 verwendet, bei dem eine LED-Zeile mit vielen einzelnen LEDs über die gesamte axiale Länge der Fotoleiterwalze 101 feststehend angeordnet ist. Die Anzahl der LEDs und die Größe der optischen Abbildungspunkte auf dem Fotoleiter bestimmen unter anderem die Auflösung des Druckbildes 20' (typische Auflösung liegt bei 600 × 600 dpi). Die LEDs können einzeln zeitlich und bezüglich ihrer Strahlungsleistung gesteuert werden. Somit können zum Erzeugen von Rasterpunkten (bestehend aus mehreren Bildpunkten oder Pixeln) Multilevelverfahren angewendet werden oder Bildpunkte zeitlich verzögert werden, um Korrekturen, beispielsweise bei nicht korrektem Farbpasser oder Register elektrooptisch durchzuführen.
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Der Zeichengenerator 109 weist eine Ansteuerlogik auf, die aufgrund der Vielzahl von LEDs und deren Strahlungsleistung gekühlt werden muss. Vorzugsweise wird der Zeichengenerator 109 flüssigkeitsgekühlt. Die LEDs können gruppenweise (mehrere LEDs zu einer Gruppe zusammengefasst) oder getrennt voneinander angesteuert werden.
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Das durch den Zeichengenerator 109 erzeugte latente Bild wird durch die Entwicklerstation 110 mit Tonerpartikeln eingefärbt. Die Entwicklerstation 110 weist hierzu eine sich drehende Entwicklerwalze 111 auf, die eine Schicht Flüssigentwickler an den Fotoleiter heranführt (die Funktionsweise der Entwicklerstation 110 wird weiter unten näher erläutert). Da die Oberfläche der Fotoleiterwalze 101 relativ hart ist, die Oberfläche der Entwicklerwalze 111 relativ weich ist und die beiden gegeneinander gedrückt werden, entsteht ein dünner, hoher Nip (ein Spalt zwischen den Walzen), in dem die geladenen Tonerpartikel elektrophoretisch von der Entwicklerwalze 111 auf den Fotoleiter in den Bildstellen aufgrund eines elektrischen Feldes wandern. In den Nichtbildstellen geht kein Toner auf den Fotoleiter über. Der mit Flüssigentwickler gefüllte Nip weist eine Höhe (Dicke des Spalts) auf, die abhängig vom gegenseitigen Druck der beiden Walzen 101, 111 und der Viskosität des Flüssigentwicklers ist. Typischerweise liegt die Dicke des Nips im Bereich größer als etwa 2 μm bis etwa 20 μm (je nach Viskosität des Flüssigentwicklers können sich die Werte auch ändern). Die Länge des Nips beträgt etwa einige wenige Millimeter.
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Das eingefärbte Bild dreht sich mit der Fotoleiterwalze 101 bis zu einer ersten Transferstelle, bei der das eingefärbte Bild auf eine Transferwalze 121 im Wesentlichen vollständig übertragen wird. Die Transferwalze 121 bewegt sich an der ersten Transferstelle (Nip zwischen Fotoleiterwalze 101 und Transferwalze 121) in dieselbe Richtung und vorzugsweise mit identischer Geschwindigkeit wie die Fotoleiterwalze 101. Nach dem Transfer des Druckbildes 20' auf die Transferwalze 121 kann das Druckbild 20' (Tonerpartikel) optional mittels einer Ladeeinheit 129, wie z. B. einem Korotron, nachgeladen oder aufgeladen werden, um die Tonerpartikel danach besser auf den Aufzeichnungsträger 20 übertragen zu können.
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Der Aufzeichnungsträger 20 läuft in Transportrichtung 20'' zwischen der Transferwalze 121 und einer Gegendruckwalze 126 hindurch. Der Berührungsbereich (Nip) stellt eine zweite Transferstelle dar, in der das Tonerbild auf den Aufzeichnungsträger 20 übertragen wird. Die Transferwalze 121 bewegt sich im zweiten Transferbereich in dieselbe Richtung wie der Aufzeichnungsträger 20. Auch die Gegendruckwalze 126 dreht sich in diese Richtung im Bereich des Nips. Die Geschwindigkeiten der Transferwalze 121, der Gegendruckwalze 126 und des Aufzeichnungsträgers 20 sind an der Transferstelle aufeinander abgestimmt und vorzugsweise identisch, damit das Druckbild 20' nicht verschmiert wird. An der zweiten Transferstelle wird das Druckbild 20' aufgrund eines elektrischen Feldes zwischen der Transferwalze 121 und der Gegendruckwalze 126 elektrophoretisch auf den Aufzeichnungsträger 20 übertragen. Außerdem drückt die Gegendruckwalze 126 mit hoher mechanischer Kraft gegen die relativ weiche Transferwalze 121, wodurch die Tonerpartikel auch aufgrund der Adhäsion an dem Aufzeichnungsträger 20 haften bleiben.
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Da die Oberfläche der Transferwalze 121 relativ weich und die Oberfläche der Gegendruckwalze 126 relativ hart ist, entsteht beim Abrollen ein Nip, in dem der Tonertransfer stattfindet. Unebenheiten des Aufzeichnungsträgers 20 können damit ausgeglichen werden, so dass der Aufzeichnungsträger 20 lückenlos bedruckt werden kann. Ein solcher Nip ist auch gut geeignet, um dickere oder unebenere Aufzeichnungsträger 20 zu bedrucken, wie es beispielsweise beim Verpackungsdruck der Fall ist.
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Das Druckbild 20' sollte zwar vollständig auf den Aufzeichnungsträger 20 übergehen; dennoch können unerwünschterweise wenige Tonerpartikel auf der Transferwalze 121 verbleiben. Ein Teil der Trägerflüssigkeit verbleibt immer auf der Transferwalze 121 infolge der Benetzung. Die eventuell noch vorhandenen Tonerpartikel sollten durch eine der zweiten Transferstelle nachfolgende Reinigungseinheit 122 nahezu vollständig entfernt werden. Die noch auf der Transferwalze 121 befindliche Trägerflüssigkeit kann auch vollständig oder bis zu einer vorbestimmten Schichtdicke von der Transferwalze 121 entfernt werden, damit nach der Reinigungseinheit 122 und vor der ersten Transferstelle von der Fotoleiterwalze 101 auf die Transferwalze 121 gleiche Bedingungen durch eine saubere Oberfläche oder eine definierte Schichtdicke mit Flüssigentwickler auf der Oberfläche der Transferwalze 121 vorherrschen.
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Vorzugsweise ist diese Reinigungseinheit 122 als Nasskammer mit einer Reinigungsbürste 123 und einer Reinigungswalze 124 ausgebildet. Im Bereich der Bürste 123 wird Reinigungsflüssigkeit (beispielsweise kann Trägerflüssigkeit oder eine eigene Reinigungsflüssigkeit verwendet werden) über eine Reinigungsflüssigkeitszufuhr 123' zugeführt. Die Reinigungsbürste 123 dreht sich in der Reinigungsflüssigkeit und ”bürstet” dabei die Oberfläche der Transferwalze 121. Dadurch wird der auf der Oberfläche haftende Toner gelockert.
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Die Reinigungswalze 124 liegt auf einem elektrischen Potenzial, das der Ladung der Tonerpartikel entgegengesetzt ist. Infolgedessen wird der elektrisch geladenen Toner durch die Reinigungswalze 124 von der Transferwalze 121 entfernt. Da die Reinigungswalze 124 die Transferwalze 121 berührt, nimmt sie auch auf der Transferwalze 121 verbliebene Trägerflüssigkeit zusammen mit der zugeführten Reinigungsflüssigkeit ab. Am Auslauf aus der Nasskammer ist ein Konditionierelement 125 angeordnet. Als Konditionierelement 125 kann – wie dargestellt – ein Rückhalteblech verwendet werden, das in einem stumpfen Winkel (etwa zwischen 100° und 170° zwischen Blech und Auslaufoberfläche) zur Transferwalze 121 angeordnet ist, wodurch Reste von Flüssigkeit auf der Oberfläche der Walze in der Nasskammer nahezu vollständig zurückgehalten werden und der Reinigungswalze 124 zum Entfernen über eine Reinigungsflüssigkeitsabfuhr 124' zu einem nicht dargestellten Reinigungsflüssigkeitsvorratsbehälter (bei den Vorratsbehältern 72) zuführt.
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Statt dem Rückhalteblech kann auch eine nicht dargestellte Dosiereinheit dort angeordnet sein, die beispielsweise eine oder mehrere Dosierwalzen aufweist. Die Dosierwalzen haben einen vorbestimmten Abstand zur Transferwalze 121 und nehmen soviel Trägerflüssigkeit ab, dass sich eine vorbestimmte Schichtdicke nach den Dosierwalzen infolge des Abquetschens einstellt. Die Oberfläche der Transferwalze 121 wird dann nicht vollständig abgereinigt; es verbleibt vollflächig Trägerflüssigkeit einer vorbestimmten Schichtdicke. Abgenommene Trägerflüssigkeit wird über die Reinigungswalze 124 zurück zum Reinigungsflüssigkeitsvorratsbehälter geführt.
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Die Reinigungswalze 124 selber wird durch eine nicht dargestellte Rakel mechanisch sauber gehalten. Abgereinigte Flüssigkeit inklusive Tonerpartikel werden für alle Farben durch einen zentralen Sammelbehälter aufgefangen, gereinigt und dem zentralen Reinigungsflüssigkeitsvorratsbehälter zur Wiederverwendung zugeführt.
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Die Gegendruckwalze 126 wird ebenfalls durch eine Reinigungseinheit 127 gereinigt. Als Reinigungseinheit 127 können eine Rakel, eine Bürste und/oder eine Walze Verschmutzungen (Papierstaub, Tonerpartikelreste, Flüssigentwickler, etc.) von der Gegendruckwalze 126 entfernen. Die gereinigte Flüssigkeit wird in einem Sammelbehälter 128 gesammelt und dem Druckprozess gegebenenfalls gereinigt über eine Flüssigkeitsabfuhr 128' wieder zur Verfügung gestellt.
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Bei den Druckwerken 11, die die Vorderseite des Aufzeichnungsträgers 20 bedrucken, drückt die Gegendruckwalze 126 gegen die nicht bedruckte Seite (und somit noch trockene Seite) des Aufzeichnungsträgers 20.
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Dennoch können sich auf der trockenen Seite bereits Staub/Papierpartikel oder andere Schmutzpartikel befinden, die dann von der Gegendruckwalze 126 entfernt werden. Hierzu sollte die Gegendruckwalze 126 breiter als der Aufzeichnungsträger 20 sein. Infolgedessen können auch Verschmutzungen außerhalb des Druckbereichs gut abgereinigt werden.
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Bei den Druckwerken 12, die die Rückseite des Aufzeichnungsträgers 20 bedrucken, drückt die Gegendruckwalze 126 direkt auf das noch nicht fixierte, feuchte Druckbild 20' der Vorderseite. Damit das Druckbild 20' nicht von der Gegendruckwalze 126 abgenommen wird, muss die Oberfläche der Gegendruckwalze 126 Antihaft-Eigenschaften bezüglich Tonerpartikel und auch bezüglich der Trägerflüssigkeit auf dem Aufzeichnungsträger 20 aufweisen.
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Die Entwicklerstation 110 färbt das latente Druckbild 20' mit einem vorbestimmten Toner ein. Hierzu führt die Entwicklerwalze 111 Tonerpartikel an den Fotoleiter heran. Um die Entwicklerwalze 111 selber mit einer vollflächigen Schicht einzufärben wird zunächst einer Vorratskammer 112 Flüssigentwickler von einem nicht dargestellten Mischbehälter (innerhalb der Flüssigkeitssteuereinheit 71) über eine Flüssigkeitszufuhr 112' mit einer vorbestimmten Konzentration zugeführt. Aus dieser Vorratskammer 112 wird der Flüssigentwickler einer Vorkammer 113 im Überfluss zugeführt (eine Art nach oben offener Wanne). Zur Entwicklerwalze 111 hin ist ein Elektrodensegment 114 angeordnet, das einen Spalt zwischen sich und der Entwicklerwalze 111 bildet.
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Die Entwicklerwalze 111 dreht sich durch die nach oben offene Vorkammer 113 und nimmt dabei Flüssigentwickler mit in den Spalt. Überschüssiger Flüssigentwickler läuft aus der Vorkammer 113 zurück zur Vorratskammer 112.
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Durch das durch die elektrischen Potenziale gebildete elektrische Feld zwischen dem Elektrodensegment 114 und der Entwicklerwalze 111 wird der Flüssigentwickler in dem Spalt in zwei Bereiche aufgeteilt, und zwar in einen Schichtbereich in der Nähe der Entwicklerwalze 111, in dem sich die Tonerpartikel konzentrieren (aufkonzentrierter Flüssigentwickler) und einen zweiten Bereich in der Nähe des Elektrodensegments 114, der an Tonerpartikeln verarmt ist (sehr niedrig konzentrierter Flüssigentwickler).
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Anschließend wird die Schicht des Flüssigentwicklers weiter zu einer Dosierwalze 115 transportiert. Die Dosierwalze 115 quetscht die obere Schicht des Flüssigentwicklers ab, so dass danach eine definierte Schichtdicke an Flüssigentwickler von etwa 5 μm Dicke auf der Entwicklerwalze 111 verbleibt. Da sich die Tonerpartikel im Wesentlichen nahe der Oberfläche der Entwicklerwalze 111 in der Trägerflüssigkeit befinden, wird im Wesentlichen die außen liegende Trägerflüssigkeit abgequetscht oder zurückgehalten und letztendlich zu einem Sammelbehälter 119 zurückgeführt, aber nicht der Vorratskammer 112 zugeführt.
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Infolgedessen wird überwiegend hochkonzentrierter Flüssigentwickler durch den Nip zwischen Dosierwalze 115 und Entwicklerwalze 111 gefördert. Es entsteht somit eine gleichförmig dicke Schicht an Flüssigentwickler mit etwa 40 Masseprozent Tonerpartikel und etwa 60 Masseprozent Trägerflüssigkeit nach der Dosierwalze 115 (je nach Druckprozessanforderungen können die Masseverhältnisse auch mehr oder weniger schwanken). Diese gleichförmige Schicht Flüssigentwickler wird in den Nip zwischen der Entwicklerwalze 111 und der Fotoleiterwalze 101 transportiert. Dort werden dann die Bildstellen des latenten Bildes mit Tonerpartikeln elektrophoretisch eingefärbt, während im Bereich von Nichtbildstellen kein Toner auf den Fotoleiter übergeht. Ausreichend Trägerflüssigkeit wird unbedingt zur Elektrophorese benötigt. Der Flüssigkeitsfilm spaltet sich nach dem Nip etwa mittig infolge Benetzung auf, so dass ein Teil der Schicht an der Oberfläche der Fotoleiterwalze 101 haften bleibt und der andere Teil (für Bildstellen im Wesentlichen Trägerflüssigkeit und für Nichtbildstellen Tonerpartikel und Trägerflüssigkeit) auf der Entwicklerwalze 111 verbleibt.
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Damit die Entwicklerwalze 111 wieder unter gleichen Bedingungen und gleichmäßig mit Flüssigentwickler beschichtet werden kann, werden verbliebene Tonerpartikel (diese stellen im Wesentlichen das negative, nicht übertragene Druckbild dar) und Flüssigentwickler durch eine Reinigungswalze 117 elektrostatisch und mechanisch entfernt. Die Reinigungswalze 117 selber wird durch eine Rakel 118 gereinigt. Der abgereinigte Flüssigentwickler wird dem Sammelbehälter 119 zur Wiederverwendung zugeführt, dem auch der von der Dosierwalze 115 beispielsweise mittels einer Rakel 116 abgereinigte und der von der Fotoleiterwalze 101 mittels der Rakel 104 abgereinigte Flüssigentwickler zugeführt werden.
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Der in dem Sammelbehälter 119 gesammelte Flüssigentwickler wird dem Mischbehälter über die Flüssigkeitsabfuhr 119' zugeführt. Dem Mischbehälter werden auch frischer Flüssigentwickler und reine Trägerflüssigkeit bei Bedarf zugeführt. In dem Mischbehälter muss immer genügend Flüssigkeit in gewünschter Konzentration (vorbestimmtes Verhältnis von Tonerpartikeln zu Trägerflüssigkeit) vorhanden sein. Die Konzentration wird in dem Mischbehälter ständig gemessen und abhängig von der Zufuhr von der Menge des abgereinigten Flussigentwicklers und dessen Konzentration sowie von der Menge und Konzentration von frischem Flüssigentwickler bzw. Trägerflüssigkeit entsprechend geregelt.
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Hierzu können aus den entsprechenden Vorratsbehältern 72 höchstkonzentrierter Flüssigentwickler, reine Trägerflüssigkeit, Serum (Trägerflüssigkeit und Ladungssteuerstoffe, um die Ladung der Tonerpartikel zu steuern) sowie abgereinigte Flüssigentwickler diesem Mischbehälter getrennt zugeführt werden.
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Aus 3 ergibt sich eine Ausführungsform einer Entwicklerstation 110, mit der Flüssigentwickler der Fotoleiterwalze 101 zugeführt wird. Die Ausführungsform geht aus von der Entwicklerstation 110 nach 2. Gleiche Komponenten werden darum mit demselben Bezugszeichen versehen. Die Entwicklerstation 110 nach 3 umfasst:
- – Ein rotierendes Antragsmittel 199, das direkt oder indirekt Flüssigentwickler zur Fotoleiterwalze 101 transportiert. Das Antragsmittel 199 kann die Entwicklerwalze 111 sein, die Flüssigentwickler zur Fotoleiterwalze 101 transportiert (3) oder eine Antragswalze 214, die Flüssigentwickler der Entwicklerwalze 111 zuführt, die den Flüssigentwickler der Fotoleiterwalze 101 zuleitet (7, 8).
- – Ein Zufuhrsystem 200, das Flüssigentwickler dem Antragsmittel 199 zuführt.
- – Optional eine Reinigungseinheit 117, 118 mit der Reinigungswalze 117 und mit der Reinigungsrakel 118. Die Reinigungswalze 117 ist in Kontakt mit der Entwicklerwalze 111 angeordnet und nimmt nach der Entwicklung der Ladungsbilder auf der Entwicklerwalze 111 zurück bleibenden restlichen Flüssigentwickler von der Entwicklerwalze 111 ab; dieser restliche Flüssigentwickler wird dann durch die Reinigungsrakel 118 von der Reinigungswalze 117 abgerakelt.
- – Optional kann ein Dosiermittel 115, 116 vorgesehen sein, das als Dosierwalze 115 evtl. mit der Rakel 116 ausgeführt sein kann und das die der Fotoleiterwalze 101 zugeführte Schicht aus Flüssigentwickler konditioniert.
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An den Funktionselementen, wie Fotoleiterwalze 101, Entwicklerwalze 111, Zufuhrsystem 200, Reinigungswalze 117, Dosierwalze 115 liegen jeweils elektrische Potenziale an, die sich mit der Polarität der Tonerladung, die positiv oder negativ sein kann, ändern. In der folgenden Erläuterung gelten die Definitionen:
- – „Potenzial 1 an einem ersten Funktionselement ist höher als das Potenzial 2 an einem zweiten Funktionselement” bedeutet bei positiver Tonerpolarität: Potenzial 1 ist höher positiv.
- – „Potenzial 1 an einem ersten Funktionselement ist höher als Potenzial 2 an einem zweiten Funktionselement” bedeutet bei negativer Tonerpolarität: Potenzial 1 ist höher negativ.
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Es wird nachfolgend von einer positiven Tonerladung ausgegangen.
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Die grundsätzliche Funktion der Entwicklerstation 110 ist bereits oben erläutert worden; darauf wird verwiesen. Im Folgenden wird der Aufbau des Zufuhrsystems 200 für den Antrag von Flüssigentwickler an die Entwicklerwalze 111 oder die Antragswalze 214 im Einzelnen und die Funktion des Zufuhrsystems 200 beschrieben.
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In einem ersten Ausführungsbeispiel wird Flüssigentwickler durch das Zufuhrsystem 200 der Entwicklerwalze 111 zugeführt.
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Das Zufuhrsystem 200 umfasst im ersten Ausführungsbeispiel (3 bis 5):
- – Im unteren Bereich eine nach oben und zur Entwicklerwalze 111 hin offene Vorkammer 113, die mit Flüssigentwickler gefüllt ist, damit eine freie Flüssigkeitsoberfläche aufweist und als Ausgleichsvolumen 206 dient, um eine gleichmäßige Verteilung der Tonerpartikel im Füllstand der Vorkammer 113 zu erreichen. Der Flüssigentwickler des Ausgleichsvolumens 206 liegt somit an der Entwicklerwalze 111 an. Die Vorkammer 113 ist mit einem Einlauf 201 und einen Überlauf 202 für Flüssigentwickler versehen. Der Einlauf 201 für Flüssigentwickler ist am unteren Bereich der Vorkammer 113 angeordnet, über den Überlauf 202 wird überschüssiger Flüssigentwickler aus der Vorkammer 113 abgeführt. Durch die Zufuhr des Flüssigentwicklers am unteren Bereich der Vorkammer 113 kann ein evtl. am Boden der Vorkammer 113 abgelagertes Sediment abgeführt oder zumindest gelockert werden. Zur Entwicklerwalze 111 hin am unteren Bereich der Vorkammer 113 ist eine Dichtrakel 203 vorgesehen (4, 5), die die Vorkammer 113 zur Entwicklerwalze 111 hin nach unten abdichtet. Die Dichtrakel 203 kann eine gezogene Kunststoffrakel sein, z. B. aus Mylar® bestehen.
- – Als Oberteil ist ein Elektrodensegment 114 vorgesehen, das einen Abstand von 0,1 bis 0,3 mm zur Entwicklerwalze 111 hin aufweist; ein Endstück 204 des Elektrodensegments 114 kann sich entlang der Entwicklerwalze 111 koaxial erstrecken oder konvergierend zum Einlauf oder Auslauf der Entwicklerwalze 111 in das Elektrodensegment 114 liegen. Die Länge des Endstücks 204 am Umfang der Entwicklerwalze 111 kann > 20 mm sein, vorzugsweise auf 35 mm bis 45 mm eingestellt werden. An der Unterseite des Elektrodensegments 114 ist benachbart der Entwicklerwalze 111 eine Ausformung 205 vorgesehen, die tiefer als der Überlauf 202 der Vorkammer 113 ist unter Berücksichtigung einer Toleranz für Schwankungen der Oberfläche des Flüssigentwicklers im Betrieb. Durch die Ausformung 205 werden Lufteinschlüsse im Ausgleichsvolumen 206 verhindert. Die Oberseite des Elektrodensegments 114 fällt nach hinten ab und ist bis hinter den Überlauf 202 gezogen. Damit kann an der Kontaktzone zur Dosierwalze 115 abgequetschter Flüssigentwickler über die Oberseite des Elektrodensegments 114 abgeleitet werden, z. B. zu einer Vorratskammer 112 (2). An dem Elektrodensegment 114 liegt ein derartiges elektrisches Potenzial an, dass im elektrischen Feld zwischen Elektrodensegment 114 und Entwicklerwalze 111 die Tonerpartikel zur Entwicklerwalze 111 wandern.
- – Seitliche Abdichtungen zur Entwicklerwalze 111 hin jeweils durch Formdichtungen 207 (6), z. B. aus Moosgummi, Filz.
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Weitere Ausführungsformen des Zufuhrsystems 200 nach dem ersten Ausführungsbeispiel ohne Entwicklerwalze 111 zeigen die 4 und 5. Bei 4 wird am unteren Ende der Vorkammer 113 von der Entwicklerwalze 111 abgewandt Flüssigentwickler über den Einlauf 201 der Vorkammer 113 und damit dem Ausgleichsvolumen 206 zugeführt; der Überlauf 202 liegt am oberen Ende der Vorkammer 113 und des Ausgleichsvolumens 206, so dass überschüssiger Flüssigentwickler immer abgeleitet werden kann. Damit kann im Druckbetrieb immer mehr Flüssigentwickler der Vorkammer 113 zugeführt werden als auf die Entwicklerwalze 111 abgeführt wird mit dem Ergebnis, dass das Ausgleichsvolumen 206 in der Vorkammer 113 ständig ausgetauscht wird.
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Bei 5 ist benachbart dem Einlauf 201 für den Flüssigentwickler ein Prallblech 208 in die Vorkammer 113 eingefügt, das die Verteilung des Flüssigentwicklers in der Vorkammer 113 verbessert. Der Flüssigentwickler wird dazu über das Prallblech 208 geleitet. Damit sind zusätzliche Elemente zur Verteilung des Flüssigentwicklers über die Breite der Vorkammer 113 nicht erforderlich.
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Bei einer zweiten Ausführungsform einer Vorkammer 113 kann das Prallblech 208 so angeordnet werden, dass es einen Spalt am Boden der Vorkammer 113 für den Durchgang des Flüssigentwicklers vorsieht.
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6 zeigt die Anordnung von Dichtungen an der Entwicklerwalze 111 und dem Zufuhrsystem 200. An beiden Seiten des Zufuhrsystems 200 ist jeweils eine Dichtung 207 angeordnet, die an der Entwicklerwalze 111 anliegt und ein Austreten von Flüssigentwickler seitlich verhindert. Seitlich der Entwicklerwalze 111 sind ebenfalls Dichtungen 209 vorgesehen.
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Im Folgenden wird die Funktion einer Entwicklerstation 110 mit einem Zufuhrsystem 200 nach den 3 bis 5 erläutert:
Der Flüssigentwickler wird über das Zufuhrsystem 200 an die Entwicklerwalze 111 herangeführt, wobei die im Flüssigentwickler enthaltene Menge an Toner größer ist als dies für die Einfärbung der Ladungsbilder auf der Fotoleiterwalze 101 erforderlich ist (hoch konzentrierter Flüssigentwickler). Die Dosierung der auf die Entwicklerwalze 111 übertragenen Tonermenge erfolgt über das Differenzpotenzial zwischen dem Elektrodensegment 114 und der Entwicklerwalze 111. Der Flüssigentwickler wird dabei zunächst in einer niedrigeren Tonerkonzentration (5%–20%) der Vorkammer 113 zugeführt. Über das anliegende elektrische Feld in dem Spalt zwischen Entwicklerwalze 111 und dem Elektrodensegment 114 kann die Tonerkonzentration auf 15% bis 50% des Flüssigentwicklers an der Walzenoberfläche der Entwicklerwalze 111 verändert werden; dabei kann mit einer hohen elektrischen Feldstärke eine hohe Einfärbung der Ladungsbilder auf der Fotoleiterwalze 101 erreicht werden, mit einer niedrigen elektrischen Feldstärke eine geringe Einfärbung.
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Die endgültige Dosierung der Flüssigentwicklermenge vor der Zufuhr zur Fotoleiterwalze 101 kann dann zwischen der Dosierwalze 115 und der Entwicklerwalze 111 erfolgen. Anpressdruck, Härte der Entwicklerwalze 111 bzw. Dosierwalze 115 und Rauheit der Entwicklerwalze 111 bzw. Dosierwalze 115 bestimmen dabei die Fördermenge an Flüssigentwickler durch den Nip zwischen der Entwicklerwalze 111 und der Dosierwalze 115 und damit die Schichtdicke des Flüssigentwicklers, der zur Fotoleiterwalze 101 gelangt. Die Dosierwalze 115 weist dabei stets ein höheres Potenzial als die Entwicklerwalze 111 auf. Damit wird sichergestellt, dass kein Toner ungewollt auf die Dosierwalze 115 übertragen wird. Gleichzeitig wird die Tonerkonzentration in der Flüssigentwicklerschicht weiter erhöht, z. B. auf 20% bis 60% des Flüssigentwicklers und eine gleichmäßige Tonerverteilung auf der Entwicklerwalze 111 sicher gestellt.
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Anschließend gelangt der konditionierte Flüssigentwickler in die Kontaktzone zwischen der Entwicklerwalze 111 und der Fotoleiterwalze 101, dort werden die Ladungsbilder auf bekannte Weise eingefärbt. Die elektrischen Potenziale an der Entwicklerwalze 111 und der Fotoleiterwalze 101 sind so gewählt, dass in den Bildstellen Toner auf den Fotoleiter 101 übertragen und in den Nichtbildstellen kein Toner auf die Fotoleiterwalze 101 übertragen wird.
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Der nach der Entwicklung des Druckbildes auf der Entwicklerwalze 111 zurückbleibende Flüssigentwickler, in der Erläuterung restlicher Flüssigentwickler genannt, wird anschließend durch die Reinigungswalze 117 von der Entwicklerwalze 111 entfernt. Dazu besteht ein elektrisches Feld zwischen der Entwicklerwalze 111 und der Reinigungswalze 117 derart, dass der Toner zur Reinigungswalze 117 gezogen wird. An der Reinigungswalze 117 liegt die Reinigungsrakel 118 an, die den restlichen Flüssigentwickler von der Reinigungswalze 117 entfernt.
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Der überschüssige Flüssigentwickler aus der Vorkammer 113 kann über den Überlauf 202 und ein Strömungsleitelement 210 zur Reinigungseinheit 117, 118 geleitet werden. Zudem kann der durch die Dosiereinheit 115, 116 abquetschte Flüssigentwickler ebenfalls dem Strömungsleitelement 210 zugeleitet werden. Von dort kann der Flüssigentwickler zur Reinigung der Reinigungswalze 117 oder des Reinigungsrakels 118 eingesetzt werden. Nach der Reinigung kann der abgerakelte Flüssigentwickler der Vorratskammer 119 zugeleitet werden, diese kann über eine Pumpe 211 mit einer Mischeinheit 212 verbunden sein. Von der Mischeinheit 212 kann der Flüssigentwickler über eine Pumpe 213 dem Zufuhrsystem 200 zugeführt werden.
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Vorteile eines derart realisierten und betriebenen Zufuhrsystems 200 (3–5) sind:
Dem Zufuhrsystem 200 kann Flüssigentwickler zugeführt werden mit ca. der 10–50 fachen Menge an Flüssigentwickler im Vergleich zur Flüssigentwicklermenge, die durch den Nip zwischen Entwicklerwalze 111 und Dosierwalze 115 transportiert werden kann. Diese Maßnahmen haben die folgenden vorteilhaften Ergebnisse:
- – Das Volumen aus Flüssigentwickler im Zufuhrsystem 200 kann innerhalb von 10 sec komplett ausgetauscht werden.
- – Nur 2% bis 20% des Volumens an Flüssigentwickler fließen über die Entwicklerzone und die Reinigungszone, wobei die Tonerpartikel im Flüssigentwickler nur dort einem Stress unterliegen.
- – Die Tonermenge im Flüssigentwicklergemisch kann deutlich größer als die Tonermenge gewählt werden, die für maximale Einfärbung (> 20%) der Ladungsbilder erforderlich ist, so dass für jede Einfärbung der Ladungsbilder auf der Fotoleiterwalze 101 der Tonerantrag gesättigt ist.
- – Ein Überlauf 202 ist in der Vorkammer 113 vorgesehen, so dass der Kontaktbereich zur Entwicklerwalze 111 immer geflutet ist. Dadurch kann Flüssigentwickler der Vorkammer 113 pulsierend oder gleichmäßig zugeführt wird, ebenfalls kann die Zufuhrmenge für verschiedene Druckgeschwindigkeiten flächenkonstant bleiben oder mit der Geschwindigkeit skaliert werden.
- – Über die elektrische Spannung zwischen dem Elektrodensegment 114 und der Entwicklerwalze 111 wird die Einfärbung der Ladungsbilder auf der Fotoleiterwalze 101 gesteuert. Bevorzugte Potenziale am Elektrodensegment 114 sind: 0 V bis 1500 V, vorzugsweise 200 V-800 V.
- – Das Potenzial an dem Elektrodensegment 114 kann entsprechend der Prozessgeschwindigkeit eingestellt werden. Damit bleiben die Tonerkonzentration an der Entwicklerwalze 111 und damit die Einfärbung der Ladungsbilder auf der Fotoleiterwalze 101 konstant.
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Bei einem zweiten Ausführungsbeispiel (7) der Entwicklerstation 110 kann ein Zufuhrsystem 200' an einer zusätzlich vorgesehenen Antragswalze 214 angeordnet werden. Die Antragswalze 214 liegt dann an der Entwicklerwalze 111 an; der Übergang des Flüssigentwicklers von der Antragswalze 214 auf die Entwicklerwalze 111 erfolgt auf bekannte Weise.
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Das Zufuhrsystem 200' ist hier an der Antragswalze 214 angeordnet. Hier weist das Zufuhrsystem 200' auf:
- – Ein Elektrodensegment 114' im Abstand von 0,1 mm bis 0,2 mm zur Antragswalze 214, es ist konzentrisch zur Antragswalze 214 angeordnet; es ist aber auch möglich, zwischen dem Elektrodensegment 114' und der Antragswalze 214 in Drehrichtung der Antragswalze 214 gesehen einen enger werdenden Spalt vorzusehen.
- – Das Elektrodensegment 114' und die Vorkammer 113' sind hier zusammengefasst, wobei das Elektrodensegment 114' die Vorkammer 113' im oberen Bereich aufweist.
- – Das Elektrodensegment 114' weist somit jetzt als Ausgleichsvolumen 206 die mit Flüssigentwickler gefüllte nach oben offene Vorkammer 113' auf, die zudem zur Antragswalze 214 hin offen ist, so dass der Flüssigentwickler des Ausgleichsvolumens 206 an der Antragswalze 214 anliegt. Die Vorkammer 113' sieht einen Überlauf 202' für die Ableitung von überschüssigem Flüssigentwickler und einen Einlauf 201' für den Zufuhr von neuem Flüssigentwickler vor. Aufgrund der freien Flüssigkeitsoberfläche des Ausgleichsvolumens 206 in der Vorkammer 113' wird eine gleichmäßige Verteilung der Tonerpartikel über die Breite der Antragswalze 214 ermöglicht.
- – Die seitliche Abdichtung des Elektrodensegments 114' erfolgt mit Formdichtungen, z. B. Moosgummidichtungen.
- – Eine an der Antragswalze 214 anliegende Rakel 215, die vor dem Einlauf der Antragswalze 214 zum Elektrodensegment 114' angeordnet ist, dient der Entfernung von nach dem Übergang von Flüssigentwickler auf die Entwicklerwalze 111 auf der Antragswalze 214 zurück bleibenden Flüssigentwickler mit niedriger Tonerkonzentration und vermeidet eine unerwünschte Beeinflussung des Flüssigentwicklers in der Vorkammer 113'. Der entfernte Flüssigentwickler fließt z. B. zum Überlauf 202'. Das dort gesammelte Entwicklergemisch mit niedriger Tonerkonzentration kann zur Reinigungseinheit 117, 118 geleitet werden.
- – In 7 hat die Antragswalze 214 eine glatte Oberfläche. Optional kann die Antragswalze 214 als Rasterwalze 214' ausgeführt sein (8). Am Auslauf des Elektrodensegments 114' kann dann eine Rakel 216 angeordnet werden, die überschüssigen Flüssigentwickler von der Rasterwalze 214' entfernt.
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Von der Antragswalze 240 wird der Flüssigentwickler auf bekannte Weise auf die Entwicklerwalze 111 übertragen. Die Funktion des Zufuhrsystems 200' für die Antragswalze 214, 214' entspricht der Funktion des Zufuhrsystems 200 nach den 3 bis 5, darauf wird verwiesen.
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Zusammengefasst ergeben sich für eine Entwicklerstation 110 mit einem Zufuhrsystem 200 oder 200' die folgenden Vorteile:
- 1) Die Tonerteilchen werden innerhalb des Flüssigentwicklers auf jedem Funktionselement (Antragswalze 214, Entwicklerwalze 111) definiert abgelagert. Damit werden Schwankungen der Tonereigenschaften (Ladung, Durchmesser) kompensiert.
- 2) Die Überschussförderung im Tonerantrag an die Entwicklerwalze 111 ermöglicht, dass
- – Geschwindigkeitsvariationen ausgeglichen werden (die Tonerförderung kann konstant sein);
- – Förderschwankungen ausgeglichen werden (Tonerförderung kann pulsieren);
- – in Kombination mit dem Elektrodensegment 114, 114' und dem Überlauf 202, 202' bei der Vorkammer 113, 113' sich ein rückwirkungsfreies Zufuhrsystem 200, 200' ergibt, da der Flüssigentwickler komplett ausgetauscht wird;
- – ein stabiles Verhalten des Flüssigentwicklergemischs vorliegt, weil der Flüssigentwickler nur zu geringem Teil durch Stress in der Entwicklerzone und Reinigungszone beeinflusst wird, da nur 2%–10% des zugeführten Flüssigentwicklers in diese Zonen gefördert werden.
- 3) Der Antrag von Flüssigentwickler über die Vorkammer 113, 113' mit Ausgleichsvolumen 206 direkt an der Entwicklerwalze 111 bzw. Antragswalze 214 ist vorteilhaft, da
- – der Toner sich im Ausgleichsvolumen 206 quer zur Druckrichtung verteilt und damit zusätzliche Maßnahmen zur Querverteilung entfallen;
- – die Zuführung asymmetrisch sein kann;
- – die Zuführung am unteren Ende des Ausgleichsvolumens 206 die Vermeidung von Sedimentation in der Vorkammer 113, 113' im Prozess bewirkt.
- 4) Die starke Aufkonzentration des Flüssigentwicklers über das Elektrodensegment 114, 114' ist vorteilhaft, da
- – eine gute Fließfähigkeit des Flüssigentwicklers bis zur Entwicklerwalze 111 erreicht wird;
- – über eine entsprechende Länge des Endstücks 204 des Elektrodensegments 114 (und Entwicklerwalzendurchmesser) eine lange Aufkonzentrationszeit zur Entwicklerwalze 111 möglich ist, damit wird indirekt eine sehr hohe Druckgeschwindigkeit 5 > m/s erreicht;
- – die Länge des Endstücks 204 des Elektrodensegments 114 außerdem zu einer Vergleichsmäßigung der Strömung zur Entwicklerwalze 111 und damit der Ablagerung von Flüssigentwickler führt.
- 5) Für jeden Prozessschritt wird die optimale Tonerkonzentration eingestellt:
- – Ausgegangen wird von einer geringen Tonerkonzentration im Flüssigentwickler für gute Fließfähigkeit des Flüssigentwicklers für die Förderung des Flüssigentwicklers in der Entwicklerstation vor Erreichen der Entwicklerwalze 111.
- – Anschließend erfolgt eine Erhöhung der Tonerkonzentration im Antrag an die Entwicklerwalze 111 für ein dynamisch einstellbares Einfärbeniveau der Ladungsbilder auf der Fotoleiterwalze 101.
- – Weitere Aufkonzentration des Flüssigentwicklers erfolgt über eine Konditionierung durch die Dosierwalze 115, dies vermeidet den Austrag überschüssiger Trägerflüssigkeit in den Nichtbildstellen auf die Fotoleiterwalze 101.
- – Die weitere Aufkonzentration des Flüssigentwicklers über die Konditionierung durch die Dosierwalze 115 ermöglicht die Einstellung einer optimalen Kohäsion der Flüssigentwicklerschicht für die Bildentwicklung und weitere Übertragung auf einen Aufzeichnungsträger.
- – Die direkte Rückführung von an Toner verarmten Flüssigentwickler zur Reinigungseinheit 117, 118 wird ermöglicht
- a) aus dem Überlauf 202 des Zufuhrsystems 200;
- b) von der Rakel 116 der Dosierwalze 115, da die Reduzierung der Tonerkonzentration vor der Reinigung zu guter Beweglichkeit der Tonerteilchen und damit zu reduziertem Tonerstress bei der Reinigung führt.
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Der Fotoleiter kann bevorzugt in Form einer Walze oder als Endlosband ausgebildet sein. Es kann dabei ein amorphes Silizium als Fotoleitermaterial oder ein organisches Fotoleitermaterial (auch als OPC bezeichnet) verwendet werden.
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Statt eines Fotoleiters können auch andere Bildträger, wie magnetische, ionisierbare, etc. Bildträger verwendet werden, die nicht nach dem fotoelektrischen Prinzip arbeiten, sondern denen nach anderen Prinzipien latente Bilder elektrisch, magnetisch oder auf sonstige Weise aufgeprägt werden, die dann eingefärbt und letztendlich auf den Aufzeichnungsträger 20 übertragen werden.
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Als Zeichengenerator 109 können LED-Zeilen oder auch Laser mit entsprechender Scann-Mechanik verwendet werden.
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Ebenso kann das Transferelement als Walze oder als Endlosband ausgebildet sein. Das Transferelement kann auch entfallen. Dann wird das Druckbild 20' unmittelbar von der Fotoleiterwalze 101 auf den Aufzeichnungsträger 20 übertragen.
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Unter dem Begriff „Elektrophorese” ist die Wanderung der geladenen Tonerpartikel in der Trägerflüssigkeit infolge der Einwirkung eines elektrischen Feldes zu verstehen. Bei jedem Transfer von Tonerpartikel gehen die entsprechenden Tonerpartikel im Wesentlichen vollständig auf ein anderes Element über. Der Flüssigkeitsfilm wird nach dem Berühren der beiden Elemente etwa hälftig infolge der Benetzung der beteiligten Elemente gespalten, so dass etwa eine Hälfte auf dem ersten Element haften bleibt und der restliche Teil an dem anderen Element haften bleibt. Das Druckbild 20' wird übertragen und in dem nächsten Teil dann weitertransportiert, um im nächsten Transferbereich wiederum eine elektrophoretische Wanderung der Tonerpartikel zuzulassen.
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Der Digitaldrucker 10 kann ein oder mehrere Druckwerke für den Vorderseitendruck und gegebenenfalls ein oder mehrere Druckwerke für den Rückseitendruck aufweisen. Die Druckwerke können in einer Linie, L-förmig oder U-förmig angeordnet werden.
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Statt des Aufwicklers 27 können auch nicht dargestellte Nachverarbeitungseinrichtungen nach dem Zugwerk 26 angeordnet sein, wie Schneider, Falzer, Stapler, etc., um den Aufzeichnungsträger 20 in die endgültige Form zu bringen. Beispielsweise könnte der Aufzeichnungsträger 20 so weit bearbeitet werden, dass am Ende ein fertiges Buch entsteht. Die Nachverarbeitungsgeräte können ebenfalls in Reihe oder abgewinkelt davon angeordnet sein.
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Der Digitaldrucker 10 kann – wie zuvor als bevorzugtes Ausführungsbeispiel beschrieben – als Rolle-Rolle-Drucker betrieben werden. Es ist auch möglich, den Aufzeichnungsträger 20 am Ende in Bögen zu schneiden und die Bögen anschließend zu stapeln oder in geeigneter Weise weiterzuverarbeiten (Rolle-Bogen-Drucker). Ebenso ist es möglich, einen bogenförmigen Aufzeichnungsträger 20 dem Digitaldrucker 10 zuzuführen und am Ende die Bögen zu stapeln oder weiter zu verarbeiten (Bogen-Bogen-Drucker).
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Wird nur die Vorderseite des Aufzeichnungsträgers 20 bedruckt, so wird zumindest ein Druckwerk 11 mit einer Farbe benötigt (Simplexdruck). Wird auch die Rückseite bedruckt, so wird noch zumindest ein Druckwerk 12 für die Rückseite benötigt (Duplexdruck). Abhängig vom gewünschten Druckbild 20' auf Vorder- und Rückseite enthält die Druckerkonfiguration entsprechende Anzahl von Druckwerken für Vorder- und Rückseite, wobei jedes Druckwerk 11, 12 immer nur für eine Farbe oder eine Art von Toner ausgelegt ist.
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Die maximale Anzahl der Druckwerke 11, 12 ist nur technisch bedingt durch die maximale mechanische Zugbelastung des Aufzeichnungsträgers 20 und die freie Zuglänge. Typischerweise sind beliebige Konfigurationen von einer 1/0-Konfiguration (nur ein Druckwerk für die zu bedruckende Vorderseite) bis zu einer 6/6-Konfiguration möglich, bei der je sechs Druckwerke für Vorder- und Rückseite des Aufzeichnungsträgers 20 vorhanden sein können. Die bevorzugte Ausführungsform (Konfiguration) ist in der 1 dargestellt (eine 4/4-Konfiguration), mit der der Vollfarbendruck für Vorder- und Rückseite mit den vier Grundfarben bewerkstelligt wird. Die Reihenfolge der Druckwerke 11, 12 bei einem Vier-Farben-Druck geht vorzugsweise von einem Druckwerk 11, 12, das hell (Gelb) druckt zu einem Druckwerk 11, 12, das dunkel druckt, also beispielsweise wird der Aufzeichnungsträger 20 in der Farbreihenfolge Y-C-M-K von hell nach dunkel bedruckt.
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Der Aufzeichnungsträger 20 kann aus Papier, Metall, Kunststoff oder sonstigen geeigneten und bedruckbaren Materialien hergestellt sein.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Digitaldrucker
- 11, 11a–11d
- Druckwerk (Vorderseite)
- 12, 12a–12d
- Druckwerk (Rückseite)
- 20
- Aufzeichnungsträger
- 20'
- Druckbild (Toner)
- 20''
- Transportrichtung des Aufzeichnungsträgers
- 21
- Rolle (Eingabe)
- 22
- Abwickler
- 23
- Konditionierwerk
- 24
- Wendeeinheit
- 25
- Registereinheit
- 26
- Zugwerk
- 27
- Aufwickler
- 28
- Rolle (Ausgabe)
- 30
- Fixiereinheit
- 40
- Klimatisierungsmodul
- 50
- Energieversorgung
- 60
- Controller
- 70
- Flüssigkeitsmanagement
- 71
- Flüssigkeitssteuereinheit
- 72
- Vorratsbehälter
- 100
- Elektrofotografiestation
- 101
- Fotoleiterwalze
- 102
- Löschlicht
- 103
- Reinigungseinrichtung (Fotoleiter)
- 104
- Rakel (Fotoleiter)
- 105
- Sammelbehälter (Fotoleiter)
- 105'
- Pfeil
- 106
- Aufladevorrichtung (Korotron)
- 106'
- Draht
- 106''
- Schirm
- 107
- Zuluftkanal (Belüftung)
- 108
- Abluftkanal (Entlüftung)
- 109
- Zeichengenerator
- 110
- Entwicklerstation
- 111
- Entwicklerwalze
- 112
- Vorratskammer
- 112'
- Flüssigkeitszufuhr
- 113
- Vorkammer
- 114
- Elektrodensegment
- 115
- Dosierwalze (Entwicklerwalze)
- 116
- Rakel (Dosierwalze)
- 117
- Reinigungswalze (Entwicklerwalze)
- 118
- Rakel (Reinigungswalze der Entwicklerwalze)
- 119
- Sammelbehälter (Flüssigentwickler)
- 119'
- Flüssigkeitsabfuhr
- 120
- Transferstation
- 121
- Transferwalze
- 122
- Reinigungseinheit (Nasskammer)
- 123
- Reinigungsbürste (Nasskammer)
- 123'
- Reinigungsflüssigkeitszufuhr
- 124
- Reinigungswalze (Nasskammer)
- 124'
- Reinigungsflüssigkeitsabfuhr
- 125
- Konditionierelement (Rückhalteblech)
- 126
- Gegendruckwalze
- 127
- Reinigungseinheit (Gegendruckwalze)
- 128
- Sammelbehälter (Gegendruckwalze)
- 128'
- Flüssigkeitsabfuhr
- 129
- Ladeeinheit (Korotron an Transferwalze)
- 113'
- Vorkammer
- 114'
- Elektrodensegment
- 199
- Antragsmittel
- 200
- Zufuhrsystem
- 200'
- Zufuhrsystem
- 201
- Einlauf zum Zufuhrsystem 200
- 201'
- Einlauf zum Zufuhrsystem 200'
- 202
- Überlauf der Vorkammer 113
- 202'
- Überlauf der Vorkammer 113'
- 203
- Dichtrakel an der Vorkammer
- 204
- Endstück des Elektrodensegments 114
- 205
- Ausformung des Elektrodensegments 114
- 206
- Ausgleichsvolumen
- 207
- Dichtungen seitlich des Zufuhrsystems 200
- 208
- Prallblech
- 209
- Dichtungen seitlich der Entwicklerwalze 111
- 210
- Strömungsleitelement
- 211
- Pumpe
- 212
- Mischeinheit
- 213
- Pumpe
- 214
- Antragswalze
- 214'
- Rasterwalze
- 215
- Rakel
- 216
- Rakel
