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Zum Bedrucken eines Bedruckstoffs z.B. eines Einzelblattes, eines Bogens oder eines bahnförmigen Aufzeichnungsträgers aus verschiedensten Materialien, z.B. aus Papier oder dünnen Kunststoff- oder Metallfolien, ist es bekannt, auf einem Ladungsbildträger, z.B. einem Fotoleiter, bildabhängig Ladungsbilder zu erzeugen, die den zu druckenden Bildern, bestehend aus einzufärbenden und nicht einzufärbenden Bereichen, entsprechen. Die einzufärbenden Bereiche der Ladungsbilder werden auf dem Ladungsbildträger mit einer Entwicklerstation durch elektrisch geladene Tonerpartikel als Tonerbilder sichtbar gemacht. Anschließend wird das dadurch erzeugte Tonerbild in einer Transfereinheit auf den Aufzeichnungsträger umgedruckt und dort fixiert.
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Zum Einfärben der Ladungsbilder kann dabei ein Entwicklergemisch mit Trockentoner oder ein zumindest geladene Tonerpartikel und Trägerflüssigkeit aufweisender Flüssigentwickler verwendet werden. Mögliche Trägerflüssigkeiten sind u.a. Kohlenwasserstoffe oder Silikonöl. Im Folgenden soll als Entwicklergemisch Flüssigentwickler herangezogen werden, ohne die Erfindung darauf zu beschränken.
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Ein Verfahren zu einem derartigen elektrophoretischen Druck bei digitalen Drucksystemen ist z.B. aus
WO 2005/013013 A2 (
US 2006/0150836 A1 ,
DE 10 2005 055 156 B3 ) bekannt. Nachdem die Ladungsbilder der zu druckenden Bilder auf dem Ladungsbildträger erzeugt worden sind, werden diese durch eine Entwicklerstation mit Tonerpartikeln zu Tonerbildern eingefärbt. Dabei wird hier als Flüssigentwickler eine Silikonöl enthaltende Trägerflüssigkeit mit darin dispergierten Farbpartikeln (Tonerpartikeln) verwendet. Die Zufuhr des Flüssigentwicklers zum Ladungsbildträger kann durch eine Entwicklerwalze erfolgen, der der Flüssigentwickler durch eine Einfärbewalze zugeführt wird. Der bei der Entwicklung auf dem Ladungsbildträger erzeugte Bildfilm aus in Trägerflüssigkeit eingebetteten Tonerbildern wird anschließend durch eine Transfereinheit vom Ladungsbildträger übernommen und in einer Umdruckzone auf den Aufzeichnungsträger übertragen. Dazu kann die Transfereinheit als Transfermittel eine Transferwalze und eine Gegendruckwalze aufweisen, die einen Nip bilden, durch den der Aufzeichnungsträger transportiert wird. Mit Hilfe von elektrischen Feldern werden dann der Übergang der Tonerbilder vom Ladungsbildträger zur Transferwalze und von der Transferwalze zum Aufzeichnungsträger gesteuert.
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In
EP 0 666 518 B1 ist eine Transferwalze in einer Umdruckstation eines elektrografischen Druckgeräts beschrieben, die drei Schichten von innen nach außen gesehen aufweist:
- – eine elektrisch leitende Schicht,
- – eine halbleitende Schicht,
- – eine dielektrische Schicht.
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Im Betrieb wird mit einer Walze Papier an die Oberfläche der dielektrischen Schicht der Transferwalze gedrückt. Dann wird Ladung von der halbleitenden Schicht zur Oberfläche der dielektrischen Schicht transportiert, die auf das Papier übergeht. Die Folge ist, dass das Papier elektrostatisch an die Transferwalze gezogen wird und mit dieser zur Fotoleiterwalze zum Umdruck der Tonerbilder transportiert wird. Die halbleitende Schicht hat dabei die Funktion einer Kapazität.
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Aus
DE 10 2013 107 452 A1 ist eine Walze bekannt, mit der die Bewegung von elektrisch geladenen Tonerpartikeln zu einem Aufzeichnungsträger innerhalb der Transfereinheit eines elektrofotografischen Druckgeräts mit Hilfe eines elektrischen Feldes gesteuert werden kann. Die Übertragung der Tonerbilder auf den Aufzeichnungsträger erfolgt in einem von der Walze und einer Transferwalze gebildeten Nip. Um eine Corona-Entladung im Nip zu vermeiden, wird der Stromfluss zum Nip begrenzt. Dazu wird in der Walze eine Halbleitersperrschichtanordnung derart angeordnet, dass nur ein durch den Aufbau der Halbleitersperrschichtanordnung bedingter Sperrstrom zum Nip fließen kann. Die Halbleitersperrschichtanordnung kann eine erste Halbleiterschicht mit einem Werkstoff vorsehen, bei dem die Austrittsarbeit für Elektronen groß ist und eine zweite Halbleiterschicht mit einem Werkstoff vorsehen, bei dem die Austrittsarbeit für Elektronen im Verhältnis zum ersten Werkstoff klein ist.
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Bei diesen Druckverfahren unter Verwendung von Flüssigentwickler wird somit der Prozess der Elektrophorese zur Übertragung von Tonerpartikeln in der Trägerflüssigkeit über ein in der Transfereinheit angeordnetes Transfermittel, z.B. eine Transferwalze oder ein Transferband, zum Aufzeichnungsträger verwendet. Die festen elektrisch geladenen Tonerpartikel wandern dabei durch die Trägerflüssigkeit als Transportmittel zum Aufzeichnungsträger, wobei der Transport durch ein elektrisches Feld zwischen dem Transfermittel und dem Aufzeichnungsträger gesteuert werden kann. Das elektrische Feld wird dabei z.B. zwischen einer Gegendruckwalze und der Transferwalze als Transfermittel, erzeugt, zwischen denen ein Nip (im Folgenden Transfernip genannt) besteht, durch den der Aufzeichnungsträger hindurch geführt wird. Dazu wird an die Transferwalze und die Gegendruckwalze eine elektrische Spannung angelegt, deren Polung so gewählt wird, dass das erzeugte elektrische Feld derart gerichtet ist, dass die Tonerbilder sicher auf den Aufzeichnungsträger übergehen. Die Höhe der notwendigen elektrischen Felder hängt unter anderem von der Tonermenge, der Beschichtung der Walzen, dem Umgebungsklima des Druckers usw. ab. Dabei besteht die Gefahr, dass bei großen elektrischen Feldern im Transfernip zwischen der Transferwalze und der Gegendruckwalze eine Corona-Entladung entsteht, wenn ein zu großer elektrischer Strom über den Transfernip fließt. Diese Gefahr besteht insbesondere, wenn der Aufzeichnungsträger schmäler ist als die den Transfernip bildenden Transfermittel, wie die Transferwalze und die Gegendruckwalze. Diese Gefahr besteht auch, wenn bei dünnem Aufzeichnungsträger ein erheblicher Teil des Stromes nicht über den im Mittenbereich des Transfermittels liegenden Bildbereich fließt, sondern über die Randbereiche des Transfermittels fließt, über die keine Tonerbilder übertragen werden, da dieser Teil des Stromes nicht zum elektrischen Feld im Bildbereich beiträgt. Diese Corona-Entladung kann z.B. die Walzeneigenschaften unerwünscht verändern. Ein vergleichbares Problem besteht im Nip zwischen dem Fotoleiter und der Transferwalze.
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Das von der Erfindung zu lösende Problem besteht darin, bei einem elektrofotografischen Druckgerät eine Transfereinheit anzugeben, die derart ausgeführt ist, dass der Strom über den Transfernip möglichst von dem die Tonerbilder aufweisenden Mittenbereich des Transfermittels aus fließt.
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Dieses Problem wird gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Als Transfermittel einer Transfereinheit werden in der folgenden Erläuterung eine Transferwalze und eine mit der Transferwalze zusammenwirkende Gegendruckwalze angeführt, die einen Transfernip bilden, durch den z.B. der Aufzeichnungsträger geführt wird. Auf diese Ausführungsform einer Transfereinheit soll die Erfindung jedoch nicht eingeschränkt werden; die Transfermittel können auch Bänder sein.
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Die Tonerbilder werden vom Ladungsbildträger zu der Transferwalze übertragen und von dieser auf den Aufzeichnungsträger. Um den Übergang der Tonerbilder auf den Aufzeichnungsträger zu fördern, kann jeweils zwischen dem Ladungsbildträger und der Transferwalze und zwischen der Transferwalze und dem Aufzeichnungsträger ein elektrisches Feld erzeugt werden, das so gerichtet ist, dass die Tonerpartikel vom Ladungsbildträger zur Transferwalze und von der Transferwalze zum Aufzeichnungsträger übergehen. Probleme können entstehen, wenn die elektrischen Felder in Transferbereichen auf dem Übertragungsweg eine Stärke erreichen können, bei denen eine Corona-Entladung auftreten kann. Ein solcher Fall ist z.B. gegeben, wenn die Transferwalze im Vergleich zum Aufzeichnungsträger eine größere Breite aufweist bzw. über einen Bereich keine Tonerbilder übertragen werden. Dann kann es z.B. bei der Transferwalze ein Randbereich geben, an dem das elektrische Feld wegen fehlendem Aufzeichnungsträger eine derartige Stärke erreicht, dass eine Corona-Entladung möglich ist.
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Ziel der Erfindung ist es, eine derartige Corona-Entladung auf dem Übertragungsweg zum Aufzeichnungsträger zu vermeiden. Dieses Ziel kann erreicht werden, wenn die Stärke des elektrischen Feldes begrenzt werden kann. Als Lösung kann für die Randbereiche der Transferwalze, über die keine Tonerbilder übertragen werden, das elektrische Feld begrenzt werden. Dazu kann für diese Randbereiche im Vergleich zum Mittenteil der Transferwalze der elektrische Widerstand erhöht werden. Wenn die Transfereinheit eine Transferwalze und eine Gegendruckwalze aufweist, die einen Transfernip bilden, durch den der Aufzeichnungsträger transportiert wird, dann kann auch die Gegendruckwalze so gestaltet werden, dass deren Randbereiche einen erhöhten Widerstand im Vergleich zu deren Mittenteil aufweisen.
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Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
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Zusammengefasst gilt:
Die Transfermittel, also die Transferwalze oder Gegendruckwalze, werden bei einem elektrofotografischen Druckgerät eingesetzt, um den Transport von elektrisch geladenen Tonerpartikeln von einer Walze zu einer weiteren Walze, z.B. von einer Fotoleiterwalze auf die Transferwalze oder von der Transferwalze zum Aufzeichnungsträger mit Hilfe von elektrischen Feldern zu steuern. Bei beiden Einsatzfällen werden die Tonerpartikel über einen Nip z.B. zur Transferwalze oder zum Aufzeichnungsträger mit Hilfe der elektrischen Felder bewegt. Das elektrische Feld wird dabei durch eine elektrische Spannung erzeugt, die an das die Partikel transportierende Mittel angelegt wird. Dabei fließt ein Strom über die jeweilige Walze zum Transfernip, wobei bei zu großem Strom die Gefahr besteht, dass im Transfernip am Rand der Walze eine Corona-Entladung verursacht wird. Dies gilt insbesondere, wenn bei einer Transfereinheit der Aufzeichnungsträger schmaler ist als die Transferwalze oder die Gegendruckwalze. Mit der erfindungsgemäßen Walze kann eine solche Corona-Entladung unterbunden werden.
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Das erfindungsgemäße Druckgerät weist damit folgenden Vorteil auf:
Der Stromfluss zum Transfernip wird an den Rändern der jeweiligen Walze auf Werte begrenzt, bei denen keine Corona-Entladung im Transfernip auftreten kann. Erreicht wird damit eine Verbesserung und Stabilisierung des elektrophoretischen Umdrucks vom Fotoleiter auf eine Transferwalze bzw. von der Transferwalze auf den Aufzeichnungsträger, da die Spannungsdifferenz zwischen den beteiligten Walzen fast ausschließlich im Bereich des Übergangs des Druckbildes bei den Walzen wirksam wird. Das bedeutet eine höhere Effizienz und Stabilität des Tonerübergangs.
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An Hand eines Ausführungsbeispiels, das in schematischen Figuren dargestellt ist, wird die Erfindung weiter erläutert. Dabei wird bei der Erläuterung als Beispiel einer Walze die mit einer Gegendruckwalze in einer Transfereinheit zusammenwirkende Transferwalze herangezogen, ohne dass die Erfindung auf diesen Anwendungsfall beschränkt werden soll.
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Es zeigen:
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1 eine prinzipielle Darstellung eines elektrofotografischen Druckwerkes;
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2 eine prinzipielle Darstellung einer Transfereinheit mit einer Transferwalze und einer Gegendruckwalze, zwischen denen ein Aufzeichnungsträger hindurch läuft;
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3 eine prinzipielle Darstellung einer Walze, z.B. der Transferwalze nach 2.
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Der prinzipielle Aufbau eines Druckwerks 1 ist in der 1 dargestellt. Ein solches Druckwerk 1 basiert auf dem elektrofotografischen Prinzip, bei dem ein fotoelektrischer Bildträger 6 z.B. mit Hilfe eines Flüssigentwicklers mit geladenen Tonerpartikeln eingefärbt wird und das so entstandene Tonerbild mittelbar über ein Transferelement oder unmittelbar auf einen Aufzeichnungsträger 5 übertragen wird.
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Das Druckwerk 1 besteht im Wesentlichen aus einer Elektrofotografiestation 2, einer Entwicklerstation 3 und einer Transferstation 4.
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Kern der Elektrofotografiestation 2 ist ein fotoelektrischer Bildträger 6 (auch Ladungsbildträger 6 genannt), der an seiner Oberfläche eine fotoelektrische Schicht aufweist (im Folgenden Fotoleiter 6 genannt). Dieser Fotoleiter 6 ist hier z.B. als Walze ausgebildet. Der Fotoleiter 6 dreht sich an den verschiedenen Elementen zum Erzeugen eines Druckbildes vorbei (Drehung in Pfeilrichtung). Der Fotoleiter 6 wird zunächst von allen Verunreinigungen gereinigt. Hierzu ist eine Löschlichteinrichtung 7 vorhanden, die noch auf der Oberfläche des Fotoleiters 6 verbliebene Restladungen löscht. Nach der Löschlichteinrichtung 7 reinigt eine Reinigungseinrichtung 8 die Fotoleiter 6 mechanisch ab, um gegebenenfalls noch auf der Oberfläche des Fotoleiters 6 vorhandene Tonerpartikel, gegebenenfalls Schmutzpartikel und verbliebene Trägerflüssigkeit, zu entfernen. Die abgereinigte Trägerflüssigkeit wird einem Sammelbehälter 9 zugeführt. Die Reinigungseinrichtung 8 weist vorzugsweise eine Rakel 10 auf, die an der Mantelfläche des Fotoleiters 6 in einem spitzen Winkel anliegt, um die Oberfläche mechanisch abzureinigen.
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Anschließend wird der Fotoleiter 6 durch eine Aufladeeinrichtung 11 aufgeladen. Nach der Aufladeeinrichtung 11 ist eine Entladeeinrichtung, hier ein Zeichengenerator 15, an dem Fotoleiter 6 angeordnet, der über optische Strahlung den Fotoleiter 6 je nach gewünschtem Druckbild z.B. pixelweise entlädt. Dadurch entsteht ein latentes Ladungsbild, das später mit Tonerpartikeln zum Tonerbild eingefärbt wird (das Tonerbild entspricht dem Druckbild).
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Das durch den Zeichengenerator 15 auf dem Fotoleiter 6 erzeugte Ladungsbild wird durch die Entwicklerstation 3 mit elektrisch geladenen Tonerpartikeln eingefärbt. Die Entwicklerstation 3 weist hierzu eine sich drehende Entwicklerwalze 16 auf, die eine Schicht Flüssigentwickler an den Fotoleiter 6 heranführt. Zwischen der Oberfläche des Fotoleiters 6 und der Oberfläche der Entwicklerwalze 16 besteht ein Entwicklungsnip 20, über den die geladenen Tonerpartikel von der Entwicklerwalze 16 zu einer Entwicklungsstelle 17 auf dem Fotoleiter 6 in den Bildstellen aufgrund eines elektrischen Feldes wandern. In den Nichtbildstellen gehen keine Tonerpartikel auf den Fotoleiter 6 über.
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Das Tonerbild dreht sich mit dem Fotoleiter 6 bis zu einer Transfereinheit 4, durch die das Tonerbild auf einen Aufzeichnungsträger 5 umgedruckt wird. Die Transfereinheit 4 zum Umdruck des Bildfilms mit den entwickelten Ladungsbildern auf den Aufzeichnungsträger 5 weist ein Transfermittel 18, z.B. eine elastische Transferwalze oder ein Transferband, und ein Gegendruckmittel 19, z.B. eine Gegendruckwalze 19, auf, die zusammen einen Transfernip 21 bilden, durch den der Aufzeichnungsträger 5 hindurch geführt ist. Die Transferwalze 18 übernimmt die Tonerbilder an einem Transfernip 23 vom Fotoleiter 6 und transportiert diese zum Aufzeichnungsträger 5. An einer Umdruckzone im Transfernip 21 werden die Tonerbilder auf bekannte Weise unter Verwendung eines elektrischen Feldes und unter Druck auf den Aufzeichnungsträger 5 übertragen. Das elektrische Feld zwischen der Transferwalze 18 und der Gegendruckwalze 19 wird mit Hilfe einer an die Transferwalze 18 und die Gegendruckwalze 19 angelegten elektrischen Spannung gesteuert. Außerdem drückt die Gegendruckwalze 19 mit hoher mechanischer Kraft gegen die relativ weiche Transferwalze 18, wodurch die Tonerpartikel auch aufgrund der Adhäsion an dem Aufzeichnungsträger 5 haften bleiben. Der Übergang der Tonerpartikel auf den Aufzeichnungsträger 5 kann somit elektrophoretisch und/ oder mittels Wärme-Druck erfolgen.
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Im elektrofotografischen Prozess können somit elektrische Felder zwischen Walzen an verschiedenen Stellen auftreten. Z.B. zwischen der Transferwalze 18 und der Gegendruckwalze 19. Im Folgenden werden entsprechend der 2 die Verhältnisse im Transfernip 21 zwischen der Transferwalze 18 und der Gegendruckwalze 19 als Beispiel behandelt, ohne die Erfindung darauf zu beschränken.
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Zum Umdruck der Tonerbilder auf den Aufzeichnungsträger 5 werden somit elektrische Felder eingesetzt. Die Stärke dieser elektrischen Felder hängt neben der elektrischen Spannung zwischen der Transferwalze 18 und der Gegendruckwalze 19 von weiteren Faktoren ab, z.B. von der Tonermenge auf dem Druckbild, von der Beschichtung der Gegendruckwalze 19, von klimatischen Umgebungsbedingungen für das Druckgerät. Wenn dabei große elektrische Felder eingesetzt werden, ist es möglich, dass im Transfernip 21 zwischen der Transferwalze 18 und der Gegendruckwalze 19 eine Corona-Entladung auftreten kann, mit der Folge, dass dadurch die Eigenschaften der Transferwalze 18 und der Gegendruckwalze 19 oder des Toners unerwünscht verändert werden können. Eine derartige Corona-Entladung sollte darum vermieden werden. Dieses Problem tritt insbesondere auf, wenn der Aufzeichnungsträger 5 schmaler ist im Vergleich zur Breite der Transferwalze 18 oder Gegendruckwalze 19, da dann an den Randbereichen 12 der Walzen 18, 19 (2 und 3) ohne Zwischenlage eines Aufzeichnungsträgers 5 ein unerwünscht großer Strom fließen kann und dadurch z.B. eine Corona-Entladung zwischen den Walzen 18, 19 an deren Randbereichen 12, an denen keine Tonerbilder übertragen werden, entstehen können.
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Der Aufbau einer Walze, die diese Erfordernisse erfüllt, ist in 3 gezeigt; dies kann im Ausführungsbeispiel die Transferwalze 18 sein, aber auch die Gegendruckwalze 19. Die Transferwalze 18 kann auf bekannte Weise z.B. schichtweise aufgebaut sein. Z.B. kann auf einen Grundkörper 14 aus elektrisch leitenden Material z.B. eine äußere Deckschicht 22 folgen. Als äußere Schicht kann dann als Deckschicht 22 eine Elastomerschicht vorgesehen werden.
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Erfindungsgemäß wird zumindest eine der am Transfer der Tonerbilder beteiligten Walzen 18, 19 entsprechend der 3 realisiert. 3 zeigt im Prinzip die am Tonertransfer beteiligte Transferwalze 18. Sie weist in Abhängigkeit der Bereiche, über den keine Tonerbilder übertragen werden sollen, nämlich den Randbereichen 12, einen Aufbau auf, der elektrisch isolierend ausgeführt ist oder der zumindest einen deutlich größeren elektrischen Widerstand im Vergleich zu dessen Mittenteil 13 aufweist, so dass kein Toner über diese Randbereiche 12 übertragen wird.
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Somit wird z.B. die Transferwalze 18 oder die Gegendruckwalze 19 an den Randbereichen 12 unterschiedlich im Vergleich zu deren Mittenbereich 13 bezüglich des elektrischen Widerstands ausgeführt; diese Randbereiche 12 weisen dazu einen hohen elektrischen Widerstand auf, durch den ein Stromfluss in den Randbereichen 12 unterbunden wird. Die an die Walzen 18, 19 angelegte Spannung wirkt sich dann nur im Mittenbereich 13 der Walzen 18, 19 auf die Tonerbilder aus, so dass diese sicher auf den Aufzeichnungsträger 5 übertragen werden. An den Randbereichen 12 kann dann keine Corona-Entladung auftreten.
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Die Ausführung der Randbereiche 12 der Walzen 18, 19 kann derart sein, dass der ganze Randbereich 12 aus einem Material großen elektrischen Widerstands realisiert wird. Es ist jedoch auch möglich, den elektrischen Widerstand im Randbereich 12 graduell beginnend vom Mittenbereich 13 bis zum Rand des Randbereichs 12 stetig oder stufig anwachsen zu lassen.
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Die Erfindung ist für eine Transferwalze 18 bei einer Transfereinheit 4 beschrieben worden. Sie kann jedoch bei allen Anwendungsfällen eingesetzt werden, bei denen elektrisch geladene Partikel mit Hilfe eines elektrischen Feldes von einem ersten Mittel zu einem zweiten Mittel übertragen werden sollen, z.B. zwischen Walzen, zwischen einer Walze und einem Aufzeichnungsträger oder zwischen Walzen und Bändern oder zwischen zwei Bändern.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Druckwerk
- 2
- Elektrofotografiestation
- 3
- Entwicklerstation
- 4
- Transfereinheit
- 5
- Aufzeichnungsträger
- 6
- Fotoleiterwalze
- 7
- Löschlicht
- 8
- Reinigungsstation
- 9
- Auffangwanne
- 10
- Rakel
- 11
- Aufladeeinrichtung
- 12
- Randbereich einer Walze
- 13
- Mittenbereich einer Walze
- 14
- Grundkörper einer Walze
- 15
- Zeichengerator
- 16
- Entwicklerwalze
- 17
- Entwicklungsnip
- 18
- Transferwalze
- 19
- Gegendruckwalze
- 20
- Entwicklungsnip
- 21
- Nip der Umdruckzone (Transfernip)
- 22
- Deckschicht der Walze
- 23
- Transfernip
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2005/013013 A2 [0003]
- US 2006/0150836 A1 [0003]
- DE 102005055156 B3 [0003]
- EP 0666518 B1 [0004]
- DE 102013107452 A1 [0006]
