DE10319846A1

DE10319846A1 - Bandbehandlungsladestation

Info

Publication number: DE10319846A1
Application number: DE10319846A
Authority: DE
Inventors: Jorge L Chavez; Graham S Wright
Original assignee: NexPress Solutions LLC
Current assignee: Eastman Kodak Co
Priority date: 2002-05-06
Filing date: 2003-05-03
Publication date: 2003-11-27
Also published as: US20030206755A1; US6745001B2

Abstract

Ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Behandlung eines bewegten Transportbands (121), um die polare Ladungsdichte und die Netteladungsdichte auf dem bewegten Transportband (121) z. B. in einem elektrostatografischen Drucker zu neutralisieren oder zu modifizieren. Die Bandbehandlungsladestation (250) umfasst eine Ladestation mit einer ersten Stufe, die zwei einander über das Transportband (121) zugewandte Wechselstromcoronaladevorrichtungen (270a, 270b) mit offenem Draht (255, 257) umfasst, und mit einer zweiten Stufe, die zwei einander über das Transportband (121) zugewandte Wechselstromcoronaladevorrichtungen (275a, 275b) mit Gitter (260a, 261a) umfasst. Die Gitter (260a, 261a) der Wechselstromcoronaladevorrichtungen (275a, 275b) mit Gitter (260a, 261a) sind vorzugsweise geerdet, die Wechselspannungswellenformen zum Betreiben der Coronadrähte der Ladevorrichtungen (270a, 270b) mit offenem Draht (255, 257) und der Ladevorrichtungen (275a, 275b) mit Gitter (260a, 261a) sind vorzugsweise quasi trapezförmig ohne Gleichstromversatz, wobei vorzugsweise in der ersten und der zweiten Stufe zwischen den Abständen zum Band vorgegebene Asymmetrien bestehen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft die Steuerung der elektrostatischen Ladung und Spannung eines sich bewegenden dielektrischen Bands und insbesondere den Bereich der Elektrostatografie und eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Steuerung der elektrostatischen Ladung und Spannung eines Aufnahmeelemente transportierenden Bands in einem elektrostatografischen Drucker.

Eine Vorrichtung zur Aufladung eines sich bewegenden Bands oder der von einem sich bewegenden Band getragenen Bogen mit einer Coronaladung ist bekannt. In vielen Fällen ist eine Aufbringung der Coronaladung von einer oder mehreren Coronaladestationen wünschenswert, um die durch an der Oberfläche des Bands oder im Innern des Bands vorhandenen, durch elektrostatische Fremdladung verursachten elektrischen Felder zu neutralisieren. In manchen Fällen muss das Band gleichmäßig geladen sein oder mit einer gleichmäßigen Durchschnittsspannung elektrisch vorgespannt sein, die positiv, negativ oder Null sein kann. Eine derartige gleichmäßige Durchschnittsspannung kann sich durch eine Abweichung von einer mittleren Spannung auszeichnen, die z. B. unter einem vorgegebenen Abweichungswert liegen muss.

Die US 3,470,417 offenbart die elektrische Vorbehandlung eines leeren Bands durch an gegenüberliegenden Seiten eines sich bewegenden dielektrischen Bands angeordnete Coronaladestationen mit Gitter, die jeweils mit einer Gleichstromspannung beaufschlagt werden. Diese elektrische Behandlung kann ein vorgegebenes Potential auf jeder Seite des Bands erzeugen und kann ebenso der Neutralisierung im Wesentlichen aller Ladung des Bands dienen.

Die US 3,730,753 beschreibt ein Verfahren zur Entfernung einer ungleichmäßigen Ladungsverteilung von einem Band, das bereits von einer Wechselstromcoronaentladestation behandelt wurde, um das Band durch eine Emulsion beschichten zu können. Das Verfahren sieht vor, dass die durch Coronaentladung behandelte Oberfläche von einer negativen, gitterlosen Gleichstrom- Hochspannungscoronaladestation mit negativer Ladung überflutet wird. Anschließend wird die Oberflächenladung des Bands durch eine positive, gitterlose Gleichstrom- Hochspannungscoronaladestation auf ungefähr Null reduziert.

Die US 4,245,272 offenbart ein so genanntes "Boost and Trim" Coronaladeverfahren zum Aufladen einer sich bewegenden dielektrischen Folie oder eines sich bewegenden dielektrischen Bands, z. B. eines Fotoleiterelements. Als "Boost" wird eine übermäßige Aufladung des Fotoleiterelements zu Beginn eines Ladevorgangs in einem bestimmten Bereich der Folie bezeichnet. "Trim" bezeichnet eine darauffolgende Reduzierung der übermäßigen Ladung, um eine vorgegebene Austrittsspannung zu erreichen, wenn der Bereich aus der "Boost and Trim" Ladestation austritt. Bei einer "Boost and Trim" Ladestation, wie sie in der US 4,245, 272 beschrieben ist, handelt es sich um eine (gitterlose) Ladestation mit mehreren offenen Drähten, die jeweils mit einer mit einer Gleichstrom-Spannungsquelle vorgespannten Wechselstrom-Spannungsquelle betrieben werden. In der Regel werden alle Drähte der Ladestation mit einem gemeinsamen Wechselstromsignal betrieben, während jeder Draht mit einem unterschiedlichen Gleichstrom-Potential betrieben wird. Die Wellenform des Wechselstromsignals ist hierbei nicht näher spezifiziert.

Die US 4,486,808 offenbart eine (gitterlose) Coronaladestation mit offenen Drähten, die mit einer Wechselstromspannung betrieben wird und sich auf einer Seite eines dielektrischen Bands befindet. Auf der anderen Seite des dielektrischen Bands befindet sich eine einer mit einer Gleichstrom-Spannungsquelle vorgespannten Wechselstromladestation. Die Wellenform der Wechselstromspannung ist nicht näher spezifiziert.

Die US 4,737,816 offenbart eine Ablösungsladeanordnung zur Neutralisierung von Ladungen auf einem von einem Transportband transportieren, mit Toner belegten Aufnahmeelement. Die Neutralisierung ermöglicht die einfache Ablösung des Aufnahmeelements vom Band mittels einer Rakel. Die Ablösungsladeanordnung umfasst zwei gegenüberliegende Coronaladestationen, zwischen die das mit Toner belegte Aufnahmeelement auf dem Transportband bewegt wird. Jede der Ladestationen wird mit einer Wechselstromspannung betrieben, die einen Gleichstromversatz umfassen kann. Das Betrieben der beiden Ladestationen mit den Wechselstromspannungen erfolgt um 180° phasenversetzt zueinander. Die Wellenform der jeweiligen Wechselstromspannung wird nicht spezifiziert. Es wird außerdem in knapper Form offenbart, dass zur Steuerung des Ladestroms an einer Ladestation ein Gitter verwendet werden kann.

Gemäß der US 4,914,737 wird nach einer Coronaübertragungsstation zur Übertragung von Toner von einem fotoleitfähigen primären Bebilderungselement auf ein Aufnahmeelement (Papier) eine Coronaentladevorrichtung eingesetzt. Das Aufnahmeelement wird hierbei sowohl während der Tonerübertragung als auch während des Betriebs der Coronaentladestation von einem flachen dielektrischen Element gestützt. Die Coronaentladestation umfasst zwei gitterlose Einzeldraht-Coronoladestationen, d. h. eine dem Toner auf der Vorderseite des Aufnahmeelements (nach der Übertragung des Toners vom primären Bebilderungselement auf das Aufnahmeelement) zugewandte äußere Ladestation und eine der Rückseite des flachen dielektrischen Elements zugewandte innere Ladestation. Beide Coronaladestationen werden phasenversetzt mit einer Wechselstromspannung betrieben. Die Wellenform der jeweiligen Wechselstromspannung wird nicht spezifiziert. Die äußere und/oder innere Ladestation können mit einer geeigneten Gleichstromspannungsvorspannung betrieben werden.

Die US 5,132,737 offenbart ein Paar gitterloser Einzeldraht-Coronaentladestationen (deren Spannung erzeugende Wellenformen nicht spezifiziert sind), die zur Verwendung nach der Tonerübertragung in Verbindung mit einem flachen dielektrischen Trägerelement geeignet sind, das mit Toner belegtes Übertragungsmaterial, z. B. Papier, trägt. Eine der Coronaentladestationen ist dem mit Toner belegten Übertragungsmaterial zugewandt, während die andere Coronaentladestation der Rückseite des flachen dielektrischen Trägerelements zugewandt ist.

Die US 5,589,922 und die US 5,890,046 offenbaren einander gegenüberliegende gitterlose Coronaentladestationen mit offenem Draht, die auf ähnliche Weise wie in der US 4,914,737 beschrieben angeordnet sind und ebenfalls zueinander phasenversetzte Wechselspannungswellenformen mit Gleichstromversatz verwenden. In manchen Ausführungsformen werden mehrere Coronadrähte eingesetzt. Die Wechselstromwellenformen werden nicht spezifiziert.

Eine handelsübliche Coronaentladestationsanordnung zur Neutralisierung von statischen Ladungen auf beiden Seiten eines dielektrischen Bands wird von der HAUG GmbH in Leinfelden-Echterdingen hergestellt. Ein Wechselstromnetzteil (Katalognummer EN-70 LC) dient der Stromversorgung von Ionisierungsstäben (Katalognummer EI-RN), die als zwei aufeinanderfolgende Paare angeordnet sind. Bei jedem Paar befindet sich jeweils ein Ionisierungsstab auf jeder Seite eines dielektrischen Bands, wobei jeder Ionisierungsstab in der Weise mit einer sinusförmigen Wechselstromwellenform beaufschlagt wird, dass die beiden Wellenformen jedes Paars um 180° phasenversetzt sind. Eine spezifische Beschreibung von Gleichstromversatzvorspannungen ist nicht angegeben. Die Ionisierungsstäbe umfassen keine Gitter.

In einigen handelsüblichen elektrofotografischen Druckmaschinen (z. B. Xerox Docucolor 40, Ricoh NC 8015, Canon CLC 1000) wird ein endloses isolierendes Transportband verwendet, um Aufnahmeelemente durch mehrere aufeinanderfolgende Übertragungsstationen zu transportieren, so dass auf jedem Aufnahmeelement ein mehrfarbiges Tonerbild entsteht. In diesen Maschinen wird das endlose Transportband nach dem Ablösen der Aufnahmeelemente durch eine Ladevorrichtung geführt, um unerwünschte Oberflächenladungen zu neutralisieren und/oder das Transportband vor der Reinigung vorzuladen. In einer Xerox Docucolor 40 befindet sich ein Paar einander gegenüberliegender Einzeldraht-Wechselstrom-Vorreinigungs-Coronaladestationen mit Metallhülsen und ohne Gitter auf gegenüberliegenden Seiten des Transportbands. Die Ladestationen verwenden Rechteckwellenanregung bei einer Frequenz von ungefähr 1000 Hz. Eine Ricoh NC 8015 verwendet eine Wechselstromladestation mit offenem Draht auf der Vorderseite des Transportbands. Auf der Rückseite des Bands gegenüber der Ladestation befindet sich eine Walze. Die Canon CLC 1000 umfasst eine Ablösungsstation mit einer Gleichstrom-vorgespannten Wechselstromladestation mit offenem Draht, der eine Walze gegenüberliegt, und einen der Ablösestation nachgeordneten Walzenspalt mit geerdeten Walzen, den das Transportband passiert, damit die Potential-Unterschiede zwischen den Frame-Bereichen und den Interframe-Bereichen ausgeglichen werden. Dem der Ablösestation nachgeordneten Walzenspalt folgt eine Bandrückseitenreinigungsstation, die zusätzlich statische Ladung beseitigt.

US 6,205,309 offenbart eine Wechselstrom-Coronaladestation, bei der ein Coronadraht über eine kapazitive Verbindung mit einer Wechselstromspannungsquelle gekoppelt ist, wobei der Coronadraht teilweise von einem mit einer Gleichstromspannungsquelle verbundenen leitfähigen Schirm umgeben ist. Durch das Bestehen eines kapazitiven Blindwiderstands zwischen der Wechselstromspannungsquelle und dem Coronadraht ist gewährleistet, dass am Draht die gleiche Anzahl positiver und negativer Coronaionen erzeugt wird, wobei das Gleichstrompotential den Nettoladestrom steuert, um z. B. ein fotoleitfähiges Element aufzuladen. Daraus lässt sich schließen, dass die Ladestation zur Neutralisierung verwendet werden kann, wenn das Gleichstrompotential auf annähernd Null gesetzt wird.

Es besteht weiterhin Bedarf an einer kontaktlosen Bandbehandlungsladevorrichtung zur effektiven Beseitigung ungleichmäßiger Ladungsverteilungen an einem bewegten dielektrischen Element z. B. zur Neutralisierung elektrostatischer Fremdladungen auf der Vorder- und Rückseite eines bewegten dielektrischen Bands, wobei das in die Ladevorrichtung einlaufende Band einen Potentialunterschied im Bereich von mehreren Tausend Volt aufweisen kann, z. B. 4000 Volt oder mehr bei einem 10 µm dicken Band. Insbesondere besteht weiterhin Bedarf an einer verbesserten, zuverlässigen und unempfindlichen Coronoladevorrichtung zum Ausgleich oder zur Neutralisierung ungleichmäßiger elektrostatischer Ladungsverteilungen auf den Oberflächen eines mit hoher Geschwindigkeit bewegten Transportbands, wie es z. B. zum Transport von Aufnahmeelementen durch aufeinanderfolgende Bebilderungsmodule einer modularen elektrostatografischen Farbdruckmaschine verwendet wird. Zusätzlich besteht Bedarf an einer Vorrichtung, die die Neutralisierung oder den Ausgleich über den gesamten Betriebsbereich eines derartigen Transportbands durchführt, was Abschnitte des Bands einschließt, von dem die mit Toner belegten Aufnahmeelemente bereits entfernt worden sind, z. B. ohne die Hilfe einer Ablösungsladestation.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine gattungsgemäße Vorrichtung zu schaffen, die die Nachteile der Vorrichtungen aus dem Stand der Technik nicht aufweist. Diese Aufgabe wird mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß Anspruch 1 gelöst.

Demgemäß betrifft die Erfindung eine unempfindliche, zuverlässige Bandbehandlungsladestation zur wiederholbaren Steuerung der elektrostatischen Ladung und Spannung an einem bewegten dielektrischen Band. In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Bandbehandlungsladestation zur Neutralisierung der elektrostatischen Ladung verwendet. In einer weiteren Ausführungsform wird die Bandbehandlungsladestation zur Erzeugung eines vorgegebenen, gleichmäßigen Potentialunterschieds über das Band verwendet. Die Bandbehandlungsladestation umfasst eine erste Stufe und eine zweite Stufe, durch die das Band bewegt wird. Die erste Stufe umfasst ein Paar einander gegenüberliegender (gitterloser) Coronaladestationen mit offenem Draht, die einander auf gegenüberliegenden Seiten des Bands zugewandt sind, wobei jede Ladestation mit einer Wechselspannungswellenform betrieben wird und die beiden Wechselspannungswellenformen um 180° phasenversetzt sind. Die zweite Stufe umfasst ein zweites Paar Coronaladestationen mit jeweils einem elektrisch vorgespannten Gitterelement, wobei die Ladestationen einander auf gegenüberliegenden Seiten des Bands zugewandt sind und jede Ladestation des zweiten Paars mit einer Wechselspannungswellenform betrieben wird, und wobei die beiden Wellenformen des zweiten Paars um 180° phasenversetzt zueinander sind. In einer bevorzugten Ausführungsform, die zur Behandlung eines Transportbands in einem elektrofotografischen Farbdrucker geeignet ist, der wahlweise keine Ablösungsladestation aufweist, sind die Wechselspannungswellenformen zum Betreiben der ersten und zweiten Stufe quasi trapezförmig mit einem Gleichstromversatz von Null, wobei die Wellenformen der auf der gleichen Seite des Bands angeordneten Ladestationen der ersten und zweiten Stufe phasengleich sind und die Gitterelemente des zweiten Ladestationspaars ein Erdpotential aufweisen.

In der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung wird Bezug genommen auf die beigefügten Zeichnungen, in denen zum Teil das Verhältnis der unterschiedlichen Komponenten zueinander dargestellt ist, wobei die Ausrichtung der Vorrichtung selbstverständlich verändert werden kann. Zum besseren Verständnis der Zeichnungen wurde u. U. auf die Darstellung einiger Elemente verzichtet, und die dargestellten oder angedeuteten Proportionen der verschiedenen Bestandteile, aus denen die offenbarten Elemente zusammengesetzt sind, entsprechen nicht in allen Fällen den tatsächlichen Proportionen, wobei einige Ausmessungen bewusst übertrieben dargestellt sein können.

Es zeigen:
Fig. 1 eine vereinfachte Seitenansicht eines beispielhaften modularen elektrofotografischen Farbdruckers, der eine erfindungsgemäße Bandbehandlungsladestation zur Veränderung, z. B. zur Neutralisierung, elektrostatischer Ladungsverteilungen an einem Aufnahmeelementtransportband des Druckers umfassen kann;
Fig. 2 eine (nicht maßstabgerechte) Seitenansicht eines Abschnitts des in Fig. 1 gezeigten Druckers, bei dem ein Transportband eine Bandbehandlungsladestation passiert, die eine erste Stufe und eine zweite Stufe umfasst, wobei die erste Stufe ein Paar einander über das Band zugewandter Wechselstromcoronaladestationen mit offenem Draht und die zweite Stufe ein Paar einander über das Band zugewandter Wechselstromcoronaladestationen mit Gitter umfasst, und wobei der dargestellte Abschnitt des Druckers weiterhin dem Transportband zugeordnete Vorrichtungen mit Walzen und Bandstützenden Elementen umfasst;
Fig. 3A-D jeweils typische Wechselstromwellenformen, mit denen die Coronadrähte der Coronaladestationen der ersten und zweiten Stufe betrieben werden;
Fig. 4A-D jeweils typische Wechselstromwellenformen, die sich aus den Coronadrahtemissionen der Coronaladestationen der ersten und zweiten Stufe ergeben;
Fig. 5A eine Explosionsansicht einer teilweise auseinandergebauten erfindungsgemäßen Bandbehandlungsladestation mit einer Stützstruktur, den von der Stützstruktur abnehmbaren Coronaladeeinheiten der ersten Stufe und den von der Stützstruktur abnehmbaren Coronaladeeinheiten der zweiten Stufe, wobei den Coronaladeeinheiten der zweiten Stufe abnehmbare Gitterelemente zugeordnet sind;
Fig. 5B eine Ansicht der in Fig. 5A gezeigten erfindungsgemäßen Bandbehandlungsladestation im zusammengebauten Zustand von der Austrittsseite und von vorne mit Vorsprüngen zur Abnahme der Ladestationen der ersten Stufe und der zweiten Stufe von der Stützstruktur;
Fig. 5C eine Ansicht von Anschlussstücken zur Verbindung der Coronadrähte mit Hochspannungswechselstromeinheiten von der Einlaufseite und der Rückseite der in Fig. 5A dargestellten Stützstruktur, wobei die Anschlussstücke von der Stützstruktur getragen werden;
Fig. 6 eine vergrößerte Darstellung eines teilweise geschnittenen Gitterelements einer Ladestation der zweiten Stufe von oben und von der Seite;
Fig. 7A einen Vergleich von Spannungsmessungen, die in der Nähe einer Kante und in der Nähe der Mitte der Außenseite des Transportbands genommen wurden, nachdem das Band an der Bandbehandlungsladestation vorbei geführt wurde;
Fig. 7B typische Spannungsmessungen (separat für jede Seite) sowohl für die Außenfläche als auch für die Innenfläche des Transportbands, nachdem das Band an der Bandbehandlungsladestation vorbei geführt wurde;
Fig. 8A Oberflächenpotentiale nach der Behandlung in Abhängigkeit von dem Emissionsstrom der ersten Stufe, wenn nur die erste Stufe der Bandbehandlungsladestation eingesetzt wird;
Fig. 8B Oberflächenpotentiale nach der Behandlung in Abhängigkeit von dem Emissionsstrom der zweiten Stufe, wenn beide Stufen der Bandbehandlungsladestation eingesetzt werden;
Fig. 9A Standardabweichungen der Oberflächenpotentiale nach der Behandlung in Abhängigkeit von dem Emissionsstrom der ersten Stufe, wenn nur die erste Stufe der Bandbehandlungsladestation eingesetzt wird;
Fig. 9B Standardabweichungen der Oberflächenpotentiale nach der Behandlung in Abhängigkeit von dem Emissionsstrom der zweiten Stufe, wenn beide Stufen der Bandbehandlungsladestation eingesetzt werden; und
Fig. 10 eine (nicht maßstabgerechte) Seitenansicht einer Bandbehandlungsladestation zur Behandlung eines Transportbands, wobei eine erste Stufe ein Paar einander über das Transportband zugewandter Doppeldraht- Wechselstromcoronaladestationen mit offenen Drähten und eine zweite Stufe ein Paar einander über das Transportband zugewandter Doppeldraht- Wechselstromcoronaladestationen mit Gitter umfasst und jede Ladestation mit einem optionalen Abstandsstellmechanismus ausgestattet ist, und wobei sich zwischen der ersten und zweiten Stufe eine Bandreinigungsstation befindet.
Die Erfindung betrifft eine Steuerung der elektrostatischen Ladung und Spannung an einem dielektrischen Band. Insbesondere betrifft die Erfindung die Elektrostatografie und liefert ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Veränderung, z. B. zur Neutralisierung, elektrostatischer Ladungsverteilungen an einem Transportband für Aufnahmeelemente in einer elektrostatografischen Farbdruckmaschine. Die Farbdruckmaschine umfasst in der Regel mindestens ein elektrostatografisches Bebilderungsmodul in einer Vielzahl hintereinander geschalteter elektrostatografischer Bilderzeugungsmodule. In jedem Modul wird ein einfarbiges Tonerbild von dem jeweiligen bewegten primären Bilderzeugungselement, z. B. einer fotoleitfähigen Trommel, auf ein durch das Modul bewegtes Aufnahmeelement übertragen. Das Transportband für Aufnahmeelemente bewegt das Aufnahmeelement fortgesetzt durch die Bilderzeugungsmodule, in denen das jeweilige einfarbige Tonerbild z. B. elektrostatisch von dem jeweiligen primären Bilderzeugungselement auf ein jeweiliges Zwischenübertragungselement und von dort auf das an dem Transportband für Aufnahmeelemente haftende bewegte Aufnahmeelement übertragen wird. Die jeweiligen einfarbigen Tonerbilder werden nacheinander registergenau übereinander auf das Aufnahmeelement aufgebracht, so dass im letzten Modul ein vollständiges mehrfarbiges, bei vier Modulen z. B. vierfarbiges Tonerbild entsteht, wobei das Aufnahmeelement anschließend in eine Fixierstation bewegt wird, in der das mehrfarbige Tonerbild auf dem Aufnahmeelement fixiert wird. Alternativ kann das jeweilige einfarbige Tonerbild in jedem Modul auch ohne die Verwendung eines Zwischenübertragungselements direkt von dem jeweiligen primären Bilderzeugungselement auf das bewegte Aufnahmeelement übertragen werden, so dass nach der aufeinanderfolgenden Übertragung einfarbiger Tonerbilder in jedem Modul auf dem Aufnahmeelement ein mehrfarbiges Tonerbild entsteht. Ein einfarbiges Tonerbild kann aus herkömmlichem farbigem Toner, z. B. aus Toner in Zyan, Magenta, Gelb oder Schwarz, oder aus farblosem oder klarem Toner, einem Sonderfarbentoner oder aus einem anderen Toner für ungewöhnliche oder besondere Verwendungen gebildet sein.
Alle beschriebenen Drucker weisen eine Gemeinsamkeit auf: ein bewegtes Transportband bzw. ein bewegter Transportriemen für Aufnahmeelemente, das bzw. der nachfolgend nur als Transportband bezeichnet wird, auf dem aufeinanderfolgende Aufnahmebogen durch die Module transportiert werden, wobei die Aufnahmebogen z. B. elektrostatisch auf dem Transportband gehalten werden, während sie durch die Module bewegt werden. Nach der Erzeugung eines vollständigen mehrfarbigen Tonerbilds auf einem Aufnahmeelement im letzten Modul wird das Aufnahmeelement von der Außenfläche des Transportbands getrennt oder gelöst und anschließend zur Fixierstation bewegt. Bekannter Weise kann das elektrostatisch haftende Aufnahmeelement vor dem Ablösen und nach dem Transport durch das letzte Modul mittels des Transportbands durch eine so genannte Ablösecoronaladestation geführt werden, um den Ablösevorgang durch eine Reduzierung oder Beseitigung der die elektrostatische Haftung des Aufnahmeelements am Transportband erzeugenden elektrostatischen Ladungen oder elektrischen Felder zu unterstützen. Alternativ kann die Ablösecoronaladestation in einigen Druckern, in denen z. B. die vorliegende Erfindung eingesetzt wird, entfallen. Zur Ablösung kann gegebenenfalls ein mechanischer Vorgang, wie ihn z. B. eine Rakel oder eine andere geeignete mechanische Vorrichtung ausführen kann, erfolgen, der die Trennung des mit Toner belegten Aufnahmeelements vom Transportband unterstützt. Danach wird das Aufnahmeelement z. B. auf einem Walzensystem zur Fixierstation bewegt. Das Transportband ist in der Regel als endloses Band ausgebildet, das während des Betriebs des Druckers kontinuierlich in Umfangsrichtung bewegt wird. Die Bereiche des Transportbands, von denen die Aufnahmeelemente zu deren Transport zur Fixierstation abgenommen worden sind, werden also in eine Position gedreht, in der noch nicht mit Toner belegte Aufnahmeelemente aufgebracht und elektrostatisch befestigt werden, damit sie zur Erzeugung mehrfarbiger Bilder durch die Bebilderungsmodule geführt werden.
Nach dem Aufbringen eines Aufnahmeelements auf dem Transportband durch elektrostatische Kräfte und der aufeinanderfolgenden elektrostatischen Übertragung einfarbiger Tonerbilder auf das durch die Module geführte Aufnahmeelement und nach der anschließenden Ablösung des mit Toner belegten Aufnahmeelements vom Transportband weist das Transportband in der Regel elektrostatische Ladungen auf, darunter möglicherweise Oberflächenladungen, dipolare Ladungen und in manchen Fällen auch Innenraumladungen. Die Bereiche, von denen mit Toner belegte Aufnahmeelemente abgelöst wurden, sind normalerweise anders geladen als die sie umgebenden Bereiche und weisen daher unterschiedliche Spannungen auf. Daher muss die Ladungsverteilung nach der Ablösung verändert werden, um eine geeignete gleichmäßige, verwendbare Ladungsverteilung auf dem Transportband zu erreichen, bevor das Transportband so gedreht wird, dass es nicht mit Toner belegte Aufnahmeelemente aufnehmen kann. Die nach dem Ablösen vorhandenen elektrostatischen Ladungen werden im Allgemeinen mittels geeigneter Vorrichtungen beseitigt oder neutralisiert, mit dem Ziel, jeden Potentialunterschied auf dem Transportband annähernd auf Null zu bringen. Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung ermöglicht eine derartige Neutralisierung und liefert weiterhin eine verbesserte Vorrichtung und ein verbessertes Verfahren zur Erzeugung eines gesteuerten Potentialunterschieds auf dem Transportband und zum Ausgleich elektrostatischer Ladungsverteilungen nach dem Ablösen sowohl auf der Außen- bzw. Vorderseite als auch auf der Innen- bzw. Rückseite des Transportbands.
Es ist allgemein üblich, auf einem elektrostatisch geladenen Band eine Nettoladung pro Flächeneinheit (oder eine Nettoladungsdichte) zu definieren, wobei diese Nettoladung die arithmetische Summe aller positiven und negativen Ladungen in einem bestimmten Bereich des Bands ist, der das Innere, die Außenseite und die Innenseite des Bands umfasst. Weiterhin ist es üblich, auf einem elektrostatisch geladenen Band eine polare Ladung pro Flächeneinheit (oder eine polare Ladungsdichte) zu definieren, wobei diese polare Ladungsdichte einer durchschnittlichen positiven Oberflächenladung pro Flächeneinheit auf einer Oberfläche des Bands kompensiert durch eine gleiche und entgegengesetzte durchschnittliche negative Oberflächenladung pro Flächeneinheit auf der gegenüberliegenden Seite des Bands entspricht. Eine Seite der entsprechenden Flächeneinheit weist immer eine Ladung auf, deren absoluter Wert der polaren Ladung entspricht, während die gegenüberliegende Seite eine Ladung aufweist, die der polaren Ladung plus dem absoluten Wert der Nettoladung entspricht. Wenn z. B. 20 positive Ladungseinheiten und 5 negative Ladungseinheiten in einem kleinen Bereich auf der Vorderseite und 27 negative Ladungseinheiten und 4 positive Ladungseinheiten auf der entsprechend gegenüberliegenden Seite vorhanden sind, ist die durchschnittliche Ladung des Vorderseitenbereichs +15 und die durchschnittliche Ladung des Rückseitenbereichs -23. In diesem Fall beträgt die polare Ladung dieses kleinen Bereichs 15 und die Nettoladung -8. Die Beträge der Nettoladung und der polaren Ladung pro Oberflächeneinheit auf dem Transportband und die entsprechenden elektrostatischen Felder sind in der Regel ungleichmäßig und erzeugen so z. B. nach dem Ablösen des Aufnahmeelements von Ort zu Ort auf dem Band unterschiedliche Spannungen.
Es ist häufig erforderlich, die Ladungsdichten auf beiden Seiten des Transportbands nach dem Ablösen zu verändern, um geeignete gleichmäßige Oberflächenpotentiale zu erzeugen, bevor ein neues Aufnahmeelement zu dessen Transport durch die Module auf das Transportband aufgebracht wird. Die vorliegende Erfindung schafft eine verbesserte Bandbehandlungsvorrichtung und ein verbessertes Bandbehandlungsverfahren zur Erzeugung derartig geeigneter gleichmäßiger Oberflächenpotentiale. In einer bevorzugten Ausführungsform dient die Bandbehandlungsladevorrichtung zur Neutralisierung der Ladung in der Weise, dass die nach dem Passieren der Bandbehandlungsvorrichtung auf dem bewegten Band verbleibende durchschnittliche Restspannung (aufgrund der polaren Ladung) über lange Betriebszeiträume des Bands gleichmäßig und konsequent annähernd Null beträgt. Bei dieser Ausführungsform erfolgt im Wesentlichen eine Neutralisierung der polaren Ladung, wenn der Wert der eintreffenden polaren Ladung auf dem Band eine Höhe von ungefähr 1,2 Millicoulomb pro Quadratmeter beträgt, was ungefähr ± 4500 Volt über die Breite eines typischen Bands entspricht, wie es in einem elektrostatografischen Drucker eingesetzt wird. In einer alternativen Ausführungsform kann nach der Bandbehandlungs- Ladevorrichtung ein beliebiger geeigneter vorgegebener Potentialunterschied (ungleich Null) über die Breite des Transportbands erreicht werden. Bei beiden Ausführungsformen ist die erfindungsgemäße verbesserte Bandbehandlungs-Ladevorrichtung unempfindlich gegenüber den (unterschiedlichen) Werten der eintreffenden Spannungen auf dem Transportband.
In elektrostatografischen Druckern mit einem Transportband werden standardmäßig für jede einzelne Farbe, d. h. in jedem Modul, mit Toner belegte Kontroll- oder Bezugsfelder erzeugt, die nacheinander auf das Band übertragen werden. Die Bezugsfelder oder Prozesskontrollfelder dienen z. B. anhand von Echtzeitmessungen der reflektierten optischen Dichte der Felder mit Hilfe von mindestens einer geeignet angeordneten Dichtemessvorrichtung der Überwachung und Steuerung der einzelnen Module, wobei zur Steuerung relevanter Betriebsvorrichtungen in den Modulen ein Rückkopplungssystem eingesetzt wird, um die gemessene optische Dichte vorgegebenen Zielwerten anzugleichen. Die Prozesskontrollbezugsfelder werden in nicht von dem Aufnahmeelementen bedeckten geeigneten Bereichen, d. h. im Zwischenraum zwischen aufeinanderfolgenden Aufnahmebogen, auf dem Band abgelegt. Die Tonerablagerungen in den Feldern werden nach jeder Umdrehung von einer Reinigungsvorrichtung, z. B. einer Rakelvorrichtung, von dem Band entfernt, wobei die Neutralisierung der elektrostatischen Ladungen der Tonerpartikel in den Feldern zur besseren Entfernung der Tonerpartikel durch die Reinigungsvorrichtung vorzugsweise Aufgabe der Bandbehandlungs-Ladevorrichtung ist.
Wahlweise kann in Verbindung mit der erfindungsgemäßen Bandbehandlungs- Ladevorrichtung eine Ablöseladevorrichtung vorgesehen sein. Eine bevorzugte Ausführungsform der Bandbehandlungs-Ladestation ist jedoch ohne eine im Drucker vorgesehene Ablösungsladestation betreibbar. Wenn keine Ablösungsladestation vorgesehen ist, werden rein mechanische Kräfte eingesetzt oder genutzt, um die Aufnahmeelemente nach Passieren der Module von dem Transportband zu trennen. Das Fehlen einer Ablösungsladestation im Drucker ist nicht nur zur Kostenreduzierung des Druckers von Vorteil, sondern auch im Hinblick auf die Komplexität des Druckers und die Zuverlässigkeit des Betriebs.
Fig. 1 zeigt einen beispielhaften Viermoduldrucker 100, in dem die vorliegende Erfindung eingesetzt werden kann. In jedem Modul kann ein einfarbiges Tonerbild erzeugt werden, z. B. in der Farbe Zyan, Magenta, Gelb oder Schwarz. Es können auch mehr oder weniger als vier Module sowie Sondertoner wie z. B. farblose Toner oder Sonderfarbtoner eingesetzt werden. In der vereinfachten Darstellung gemäß Fig. 1 sind nur die Hauptkomponenten gezeigt. Näheres ist z. B. in Fig. 2 dargestellt. Ein erstes Modul M1 umfasst ein primäres Bilderzeugungselement, z. B. in Form einer mit PC1 bezeichneten fotoleitfähigen Trommel oder Walze 125, die einen von einer fotoleitfähigen Struktur umgebenen, in der Regel leitfähigen Kern (beides hier nicht dargestellt) aufweist, ein Zwischenübertragungselement in der Regel in Form einer mit ITM1 bezeichneten nachgiebigen Trommel oder Walze 124 und eine mit T1 bezeichnete, im Allgemeinen elektrisch vorgespannte Gegendrucktrommel oder -walze 126. Die anderen Module M2, M3, M4 sind ähnlich aufgebaut und umfassen jeweils eine fotoleitfähige Trommel PC2, PC3 PC4, ein Zwischenübertragungselement ITM2, ITM3, ITM4 und eine Gegendrucktrommel T2, T3, T4, wie es in Fig. 1 für das Modul M4 angedeutet ist. Im Drucker 100 kann das Modul M1 z. B. ein zyanfarbenes Tonerbild erzeugen. Die fotoleitfähige Trommel 125 dreht sich, wie gezeigt ist, im Gegenuhrzeigersinn und wird mittels einer (nicht gezeigten) geeigneten Ladevorrichtung (die z. B. eine Coronaladevorrichtung, eine Walzenladevorrichtung oder eine Bürstenladevorrichtung umfassen kann) z. B. negativ aufgeladen und anschließend mittels einer (nicht gezeigten) Belichtungsvorrichtung, z. B. einer elektrooptischen digitalen Vorrichtung mit einem Laserscanner oder einer LED-Anordnung, einer optischen Belichtungsvorrichtung oder einer anderen geeigneten Belichtungsvorrichtung bildweise belichtet. Das entstandene elektrostatische Bild wird nun im Allgemeinen anhand der bekannten Entwicklungstechnik auf der Basis entladener Bereiche entwickelt, indem die das latente elektrostatische Bild tragende fotoleitfähige Trommel 125 in die Nähe eines elektrostatografischen Entwicklers gebracht wird, der in einer (nicht gezeigten) Entwicklerstation im selben Modul enthalten ist. Der Entwickler enthält geladene Tonerpartikel, z. B. negativ geladene Tonerpartikel. Danach wird das zyanfarbene Tonerbild in einem zwischen der fotoleitfähigen Trommel 125 und dem Zwischenübertragungselement 124 gebildeten primären Übertragungsspalt 128a in der Regel elektrostatisch übertragen, wobei die fotoleitfähige Trommel 125 vorzugsweise geerdet ist und das Zwischenübertragungselement 124 vorzugsweise elektrisch vorgespannt ist und sich, wie gezeigt ist, im Uhrzeigersinn dreht. Anschließend wird das fotoleitfähige Element 125 in einer (nicht gezeigten) Reinigungsvorrichtung gereinigt, bevor durch Aufladen und bildweise erfolgende Belichtung ein weiteres latentes elektrostatisches Bild auf dem fotoleitfähigen Element erzeugt wird. Ein mit R1 bezeichneter Aufnahmebogen 123 wird ausgehend von einem (nicht gezeigten) Aufnahmeelementvorrat in die durch den Pfeil A angezeigte Richtung transportiert und gemäß der am weitesten verbreiteten Option mit Hilfe einer Ladestation, z. B. einer Coronaladestation 127 zum Befestigen des Aufnahmeelements auf dem Transportband 121 elektrostatisch auf der Außenfläche 101 eines endlosen Transportbands 121 gehalten. Alternativ können wahlweise auch Greifer verwendet werden, um die Aufnahmeelemente auf dem Transportband 121 zu halten. Das Transportband 121 wird z. B. von sich im Gegenuhrzeigersinn drehenden, motorbetriebenen, mit der Innenfläche 102 des Transportbands in Kontakt stehenden Walzen 122a und 122b nach links bewegt. Wie zu sehen ist, befindet sich die Coronaladestation 127 zur Befestigung der Aufnahmeelemente gegenüber der geerdeten Walze 122a. Alternativ kann sich die Coronaladestation 127 auch gegenüber einem separaten geerdeten Element, z. B. einer (nicht gezeigten) leitfähigen Walze oder einer Gleitschiene befinden. In der Vorrichtung 100 wird das Aufnahmeelement 123, z. B. ein Papierbogen oder eine Folie, weg von der Ladestation 127 bewegt und erreicht einen sekundären Übertragungsspalt 128b, in dem das zyanfarbene Tonerbild mit Hilfe der geeignet vorgespannten Gegendruckwalze 126 elektrostatisch auf das Aufnahmeelement R1 übertragen wird. Anstelle der Gegendruckwalze 126 kann bekannter Weise auch eine Coronavorrichtung eingesetzt werden, um die Übertragung des zyanfarbenen Tonerbilds auf das Aufnahmeelement R1 zu erreichen. Zur Erzeugung eines vollständigen Farbdrucks auf dem Aufnahmeelement werden einfarbige Tonerbilder in anderen Farben (z. B. Magenta, Gelb und Schwarz) in ansonsten ähnlichen Modulen M2, M3 und M4 jeweils nacheinander auf das Aufnahmeelement übertragen, während dieses von Modul zu Modul transportiert wird. Es können gegebenenfalls auch weniger oder mehr als vier Module verwendet werden. Während der Übertragung des zyanfarbenen Bilds auf das Aufnahmeelement R1 im Modul M1 kann in den Modulen M1, M2 und M4 (gleichzeitig) jeweils ein weiteres Teilfarbenbild auf die Aufnahmeelemente R2, R3 und R4 übertragen werden. In der Nähe der Walze 122b wird ein vollständiger, noch nicht fixierter Farbdruck, z. B. R5, abgelöst und in die Richtung des Pfeils B zu einem Fixierelement in einer (nicht gezeigten) Fixierstation transportiert, in der das Tonerbild durch Hitze und/oder Druck dauerhaft auf dem Aufnahmeelement fixiert wird. Bekannter Weise kann das Ablösen der Aufnahmeelemente durch die Verwendung einer Ablöseladevorrichtung, in der Regel einer (nicht gezeigten) Coronaladevorrichtung, unterstützt werden, die z. B. gegenüber der geerdeten Walze 122b oder alternativ gegenüber einem zusätzlichen geerdeten leitfähigen Element wie einer (nicht gezeigten) Schiene oder Walze angeordnet ist. Häufig wird alternativ jedoch keine Ablöseladevorrichtung verwendet und zum Ablösen des Aufnahmeelements auf die inhärente Steifigkeit eines Aufnahmeelements zurückgegriffen, die bewirkt, dass ein Aufnahmeelement dem Transportband 121 um die Walze 122b nicht folgt, sondern sich durch den inhärenten Widerstand gegenüber mechanischem Biegen des Aufnahmeelements spontan vom Transportband löst. Nach dem Passieren der Walze 122b bewegt sich das Transportband 121 in die Richtung des Pfeils C und kann durch eine erfindungsgemäße (in Fig. 2 näher dargestellte) Bandbehandlungsladestation 250 geführt werden.
Anstelle der bevorzugten fotoleitfähigen Trommeln können auch fotoleitfähige Bänder eingesetzt werden. Die bevorzugt verwendeten Zwischenübertragungstrommeln können alternativ auch durch Zwischenübertragungsbänder ersetzt werden.
Als Alternative zum elektrofotografischen Drucken können die einzelnen einfarbigen Tonerbilder auch durch elektrografische Aufzeichnung erzeugt werden, indem z. B. zur Erzeugung elektrostatischer Bilder auf dielektrischen Elementen, z. B. auf anstelle der fotoleitfähigen Trommeln PC1, PC2, PC3 und PC4 vorgesehenen dielektrischen Walzen oder Bändern dielektrische Schreibelektrodenaufzeichnungsvorrichtungen oder andere bekannte elektrografische Aufzeichnungsvorrichtungen verwendet. Im weitesten Sinne wird jedes einfarbige Tonerbild auf Basis der Elektrostatografie erzeugt.
Die in einem Drucker 100 mit einer erfindungsgemäßen Bandbehandlungsladestation verwendeten Aufnahmeelemente können sich stark voneinander unterscheiden. Sie können z. B. dick oder dünn sein und aus Papier, Materialien mit Kunststoffgehalt, mit Fasern oder Fäden und Geweben bestehen. Ein Aufnahmeelement kann in Bogenform vorliegen, z. B. in Form von verschiedenen geschnitten Papierbogenmaterialien oder Folienmaterial, oder als Materialbahn ausgebildet sein.
Das Transportband 121 wird in der Regel in einer Bandreinigungsstation 129, die z. B. eine Reinigungsrakelvorrichtung umfasst, von Fremdstoffen gereinigt, während sich das Band 121 z. B. in die durch den Pfeil C angezeigte Richtung bewegt (s. u.).
Zur Aufnahme und Stützung eines vom Transportband 121 gelösten Aufnahmeelements können (in Fig. 1 nicht gezeigte) mechanische Finger vorgesehen sein, die das Aufnahmeelement zur Fixierstation transportieren. In einem Drucker 100, der eine erfindungsgemäße Bandbehandlungsladestation umfasst, bewegt sich ein Aufnahmeelement vor dem Erreichen der Stützfinger über einen im Allgemeinen zwischen 0,25 mm und 2,5 mm, meist ungefähr 0,5 mm breiten Spalt.
Die Befestigungsladestation 127 kann als eine beliebige geeignete Ladevorrichtung ausgebildet sein, z. B. als eine Walzenladevorrichtung oder eine Bürstenladevorrichtung. In der Regel ist sie jedoch als eine gitterlose Ladevorrichtung mit einem Hochspannungscoronadraht und einem Mantelelement ausgebildet (die in Fig. 1 nicht bezeichnet sind). Im Drucker 100 wird die Coronaladevorrichtung 127 im Allgemeinen von einer Gleichstromeinheit mit Strom versorgt, wobei das Mantelelement auf einem leitfähigen Material besteht und vorzugsweise geerdet ist. Alternativ kann die Ladevorrichtung 127 auch als Wechselstromladevorrichtung mit einem dielektrischen Mantelelement ausgebildet sein.
Wenn die Aufnahmeelemente im Drucker 100 nicht elektrostatisch auf dem Transportband gehalten werden, besteht das Transportband in der Regel aus einem Material mit einem elektrischen Bahnwiderstand von mehr als 10⁵ ohm-cm, meist zwischen 10⁸ ohm-cm und 10¹¹ ohm-cm. Wenn das Aufnahmeelement elektrostatisch gehalten wird, beträgt der Bahnwiderstand des Transportbands meist mehr als ungefähr 10¹² ohm-cm. Dieser Bahnwiderstand ist der Widerstand mindestens einer Schicht, wenn das Band mehrschichtig ausgebildet ist. Das Bandmaterial kann aus einem beliebigen flexiblen dielektrischen Material bestehen, z. B. aus einem fluorierten Copolymerisat (z. B. Polyvinylidenfluorid), Polycarbonat, Polyurethan, Polyethylenterephthalat, Polyimid (z. B. Kapton^™), Polyethylennapthoat oder Silicongummi. Unabhängig vom verwendeten Material kann das Bandmaterial ein Additiv umfassen, z. B. ein Antistatikum (z. B. Metallsalze) oder kleine leitfähige Partikel (z. B. Kohlenstoff), um den gewünschten Widerstand zu erreichen. In der Vorrichtung 100 besteht das endlose Transportband 121 in der Regel aus einer einzigen dielektrischen Schicht und ist relativ dünn (20 µm-1000 µm) und flexibel. Zur Verwendung in Verbindung mit der erfindungsgemäßen Bandbehandlungsladestation kann das Transportband 121 eine beliebige geeignete Dicke aufweisen, die in der Regel zwischen ungefähr 50 µm und 200 µm liegt. Die dielektrische Konstante eines typischen dielektrischen Transportbands 121 liegt in einem Sollwertbereich von ungefähr 3,0-3,1, kann jedoch auch einen Wert außerhalb dieses Sollwertbereichs annehmen. Die Durchschlagfestigkeit des Transportbands 121 liegt im Allgemeinen über 40 V/µm, meist sogar über 60 V/µm.
Die Rückseite 102 des Transportbands 121 (d. h. die den Walzen 122a, b zugewandte Seite) kann durch die Befestigungsladestation 127 und die aufeinanderfolgenden elektrostatischen Tonerbild-Übertragungsvorgänge auf die durch die Module geführten Aufnahmeelemente an den Zwischenübertragungselementen mit recht hohen elektrischen Spannungen beaufschlagt werden. Wenn z. B. die Befestigungsladestation 127 die Oberseite eines Aufnahmeelements mit einer negativen Coronaladung aufgeladen, so lädt die Walze 122a die Rückseite des Transportbands 121 mit einer gleichen Anzahl induzierter positiver Ladungen auf. Auf ähnliche Weise werden in jedem Modul von den Übertragungswalzen T1, T2, T3, T4 nacheinander entsprechende positive Ladungen abgelegt, wenn negativ geladene Tonerbilder nacheinander auf die Aufnahmeelemente übertragen werden. Auf diese Weise kommen die während der Übertragung auf der Rückseite 102 des Transportbands 121 abgelegten Ladungen zu den während der Befestigung z. B. durch die Ladestation 127 abgelegten Ladungen hinzu. Diese Ladungen bewirken, dass durch Überwindung der Luftdurchschlagsgrenze eine beträchtliche Ladungsmenge auf der Außenfläche 101 des Bands 121 abgelegt wird, wenn ein Aufnahmeelement von dem Transportband 121 mechanisch (ohne Ablöseladevorrichtung) abgenommen wird. Es ist nicht ungewöhnlich, dass die dadurch entstehende polare Ladung auf dem Band einem Potentialunterschied über das Band von mehr als 4000 V entspricht. Offensichtlich steigt die Menge an polarer Ladung und die entsprechende Spannung über das Transportband 121 nach dem Ablösen mit der Anzahl der Module, dem Verhältnis von Ladung zu Tonermasse oder der Dicke der übertragenen Tonerbilder. Zusätzlich zur polaren Ladung wird in der Regel auch eine beträchtliche Nettoladung von ungefähr 27 Microcoulomb/m² abgelegt, die von der weitreichenden Luftdurchschlagsgrenze in der Luft um das Band hervorgerufen werden.
Fig. 2 zeigt eine (nicht maßstabgetreue) Detail-Seitenansicht eines Abschnitts 200 eines Druckers, der ähnlich wie der in Fig. 1 gezeigte Drucker ausgebildet ist. Ein Transportband 290 mit denselben Eigenschaften wie das Transportband 121 von Fig. 1 läuft in eine erfindungsgemäße Bandbehandlungsladestation 250 ein, die hier im Querschnitt gezeigt ist und sich innerhalb der gestrichelten Linie befindet. Die Bandbehandlungsladestation 250 (sowie eine zugeordnete, nachfolgend beschriebene, betreibende Leistungsquelle) kann als Neutralisierungsvorrichtung dienen, die einen Zielwert an verbleibender polarer Ladungsdichte von weniger als ungefähr 13,7 µC/m² erzeugt, was einem Potentialunterschied von ungefähr ± 50 V über ein Transportband mit einem kapazitiven Blindwiderstand von ungefähr 0,27 µF/m² entspricht. Darüber hinaus kann die Bandbehandlungsladestation 250 mit stark veränderlichen polaren Ladungsdichten des ankommenden Transportbands 290 umgehen. Wenn die Bandbehandlungsladestation 250 als Neutralisiervorrichtung dient, muss sie konstant eine Ladungsneutralisierung liefern, die eine nachgeordnete polare Ladungsdichte auf dem Band von weniger als oder so viel wie der Zielwert von 13,7 µC/m² erzielt.
Die Entladung oder Neutralisierung des Transportbands mit Hilfe einer erfindungsgemäßen Bandbehandlungsladestation verfolgt mindestens eines der folgend aufgelisteten sechs Ziele:

A) die Minimierung der durch eine ungleichmäßige Ladungsverteilung auf dem Transportband hervorgerufenen Tonerübertragungsfehler,
B) die Minimierung der zur Stromversorgung der Befestigungsladestation benötigten Spannung;
C) die Minimierung der zur Stromversorgung für die Tonerübertragung auf die Aufnahmeelemente benötigten Spannung;
D) die Minimierung der Anziehung von Staub durch das Transportband;
E) die Minimierung der elektromagnetischen Interferenz (EMI) auf das Transportband aufgrund elektrischer Entladevorrichtungen; und
F) die Unterstützung der Rakelreinigung von Prozesskontrollbezugsfeldern.

Das Transportband 290 besteht in der Regel aus einer ungefähr 100 µm dicken Polyethylenterephthalatfolie (PET) und wird im Allgemeinen mit einer Geschwindigkeit von mindestens 300 mm/sec (11,7 ips) bewegt. Es ist jedoch auch eine niedrigere Geschwindigkeit denkbar. Die Bandbehandlungsladestation umfasst eine erste Stufe und eine zweite Stufe. Die erste Stufe umfasst Coronabandladevorrichtungen 270a und 270b. Die zweite Stufe umfasst Vorrichtungen 275a und 275b. Zusätzlich zur Bandbehandlungsladestation 250 weist der dargestellte Abschnitt 200 des Druckers dem Transportband 290 zugeordnete Hilfsvorrichtungen wie Walzen und Bandstützelemente auf. Das in einem geschlossenen Kreis umlaufende Transportband 290, von dem hier ein Abschnitt gezeigt ist, wird in die Richtung des Pfeils D über eine Ablösewalze 210 geführt und bewegt sich anschließend vor dem Eintritt in die Bandbehandlungsladestation 250, wie gezeigt ist, im Gegenuhrzeigersinn nacheinander an einer wahlweise vorgesehenen passiven Entladungsbürste 220, einer vorzugsweise als Antriebswalze ausgebildeten Walze 230, einer Spannwalze 240 und einem Bandstützelement 262 vorbei. In Pfeilrichtung E hinter der Bandbehandlungsladestation 250 befindet sich ein Bandstützelement 263 und eine Bandreinigungsvorrichtung 266, z. B. eine Reinigungsrakelvorrichtung, zum Reinigen der Außenseite des Bands 290.
Die erste Stufe der Bandbehandlungsladestation 250 umfasst zwei gegenüberliegende gitterlose Wechselstromcoronaladevorrichtungen mit offenem Draht, die einander auf beiden Seiten des Transportbands 290 zugewandt sind. Die innere Ladestation 270a mit offenem Draht, die der Innen- oder Rückseite des Bands zugewandt ist, umfasst ein dielektrisches Gehäuse 251 und einen gespannten Coronadraht 255 der ersten Stufe. Alternativ kann die Ladestation 270a der ersten Stufe wahlweise auch mehr als einen Coronadraht umfassen. Der Coronadraht 255 besteht vorzugsweise aus Wolfram. Der Draht 255 kann vergoldet sein und weist vorzugsweise einen Durchmesser von zwischen ungefähr 0,0381 mm (0,0015 Zoll) und 0,127 mm (0,0050 Zoll) auf, insbesondere von 0,0838 mm (0,0033 Zoll). Der Draht 255 ist in einem inneren ersten Abstand zur Innenseite des Transportbands 290 angeordnet. Wie gezeigt ist, umfasst das Gehäuse 251 eine Rückwand und zwei Seitenwände, die vorzugsweise drei Seiten eines Hohlkörpers mit die drei Seiten eines den Coronadraht 255 teilweise umschließenden Rechtecks bildenden, im Wesentlichen ebenen Innenflächen bilden. Das Gehäuse 251 kann jedoch eine beliebige geeignete hohle Form aufweisen. Das Gehäuse 251 kann aus einem beliebigen geeigneten Isoliermaterial bestehen, vorzugsweise aus einem Polymermaterial oder einem Kunststoff, der verstärkende Fasern enthalten kann. Das Gehäuse 251 besteht vorzugsweise aus einem modifizierten Polysulfon mit 30% zerkleinerten Glasfasern, wie es unter dem Namen Mindel B-430 vertrieben wird. Die äußere Ladevorrichtung 270b mit offenem Draht der ersten Stufe ist der Außen- oder Vorderseite des Bands 290 zugewandt und umfasst ein dielektrisches Gehäuse aus einem beliebigen geeigneten Isoliermaterial sowie einen Coronadraht 257 der ersten Stufe aus einem beliebigen geeigneten Material, der in einem äußeren Abstand zur Außenseite des Bands 290 angeordnet ist. Die Coronaladevorrichtung 270b ist vorzugsweise im Wesentlichen im Hinblick auf die Komponenten, die Materialien, die Form und die Ausmaße (innerhalb herstellungsbedingter Toleranzen) identisch mit der Ladevorrichtung 270a.
Die zweite Stufe der Bandbehandlungsladestation 250 umfasst zwei einander gegenüberliegende Wechselstromcoronaladestationen mit Gitter, die einander auf beiden Seiten des Transportbands 290 zugewandt sind. Die innere Gitterladestation 275a umfasst ein dielektrisches Gehäuse 252, das aus einem geeigneten Isoliermaterial besteht und vorzugsweise dieselben Ausmessungen und Form hat und aus demselben Material besteht wie das Gehäuse 251, und einen gespannten Coronadraht 256, der aus einem beliebigen geeigneten Material besteht und vorzugsweise völlig identisch mit dem Draht 255 ist. Alternativ kann die Ladevorrichtung 275a der zweiten Stufe optional auch mehr als einen Coronadraht umfassen. Ein leitfähiges, vorzugsweise metallisches Gitterelement 260 ist auf die gezeigte Weise derart angeordnet, dass es die Ladevorrichtung 275a teilweise umgibt. Das Gitterelement 260 umfasst ein Gitter 260a eines geeigneten Musters und einer geeigneten Form oder Transparenz, das in einem inneren Gitterabstand zur Innenseite des Bands 290 angeordnet ist. Das Gitter 260a kann z. B. ein Muster in Form eines Geflechts oder paralleler Stränge aufweisen. Das Gitterelement 260 hat vorzugsweise stabile Seitenwände, wie es in Fig. 2 angedeutet ist. Die Seitenwände können jedoch mehrere Öffnungen aufweisen, die ein Geflechtmuster bilden. Die äußere Gitterladevorrichtung 275b umfasst ein Gehäuse 254 aus einem geeigneten Isoliermaterial, einen Coronadraht 258 aus einem beliebigen geeigneten Material und ein leitfähiges Gitterelement 261, das völlig identisch mit dem Gitterelement 260 ist, wobei das Gitter 261a des Gitterelements 261 in einem äußeren Gitterabstand zum Band 290 angeordnet ist. Die Gitterelemente 260 und 261 sind vorzugsweise geerdet; eines von ihnen kann jedoch mit einem Gleichstrompotential betrieben werden. Die Ladevorrichtung 275b der zweiten Stufe ist vorzugsweise im Hinblick auf ihre Komponenten, Materialien, Form und Ausmessungen (innerhalb herstellungsbedingter Toleranzen) im Wesentlichen mit der Ladestation 275a identisch. Die in den Gitterelementen 260 und 261 der Bandbehandlungsladestation 250 enthaltenen Gitter 260a und 261a sind vorzugsweise im Wesentlichen parallel zueinander und einander unmittelbar gegenüber angeordnet. Es sind jedoch gegebenenfalls auch andere Anordnungen der Gitter denkbar. Außerdem sind die Drähte 255 und 257 vorzugsweise im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet und liegen einander über das Band 290 hinweg unmittelbar gegenüber, wie es anhand der Drähte 256 und 258 gezeigt ist. Es sind jedoch gegebenenfalls auch andere Anordnungen der Drähte denkbar.
Die Gehäuse 251, 252, 253 und 254 sind vorzugsweise im Wesentlichen miteinander identisch, ebenso wie die Coronadrähte 255, 256, 257 und 258. Darüber hinaus unterscheiden sich die Ladestationen 275a, b vorzugsweise nur durch die zusätzlich vorgesehenen jeweiligen Gitterelemente 260 und 261 von den Ladestationen 270a, b. Die Gitterelemente 260 und 261 sind vorzugsweise im Wesentlichen identisch, wobei die Gitterelemente 260 und 261 vorzugsweise auf einfache Weise von dem jeweiligen Gehäuse 252 und 254 abnehmbar sind, um sie z. B. auszuwechseln oder zu warten. Ebenso sind aus demselben Grund die Ladevorrichtungen 270a, b und 275a, b vorzugsweise auf einfache Weise von der Bandbehandlungsladestation 250 abnehmbar.
Angetrieben beispielsweise von der Walze 230 gleitet das Band 290 vorzugsweise unter Spannung über das vordere Bandstützelement 262 und das hintere Bandstützelement 263 durch die Bandbehandlungsladestation 250. Die Bandstützelemente 262 und 263 haben vorzugsweise einen zylindrischen Querschnitt und einen Durchmesser von ungefähr 1,27 cm (0,5 Zoll). Das Bandstützelement 262 ist in der Regel in einem Abstand von einigen Zentimetern zur vorderen Kante des Gehäuses 251 und ungefähr im selben Abstand zur hinteren Kante des Gehäuses 252 angeordnet. Diese Abstände sind jedoch nicht kritisch.
Die Bandstützelemente 262 und 263 sind vorzugsweise nicht drehbar und bestehen aus hochpoliertem Edelstahl. Die Bandstützelemente können jedoch auch drehbar sein, jede geeignete Form und Ausmessung annehmen und aus einem beliebigen geeigneten Material bestehen. Die Oberfläche eines Bandstützelements, über das das Band 290 gleitet, weist vorzugsweise eine Rauheit von weniger als ungefähr 0,2032 mm (8 Mikrozoll) auf Im Druckerabschnitt 200 sind die Bandstützelemente 262 und 263 als wahlweise außerhalb der Bandbehandlungsladestation 250 angeordnet dargestellt. In einer bevorzugten Ausführungsform, die nachfolgend anhand Fig. 5A, B und C beschrieben wird, sind Bandstützelemente vorgesehen, die den Bandstützelementen 262 und 263 völlig ähnlich, jedoch in die Bandbehandlungsladestation integriert sind, so dass die Bandstützelemente und die vier den Ladestationen 270a, b und 275a, b ähnlichen Ladestationen alle in einer gemeinsamen Stützstruktur angeordnet sind, wobei ein Bandstützelement in der Nähe des Eingangsbereichs der Bandbehandlungsladestation und das andere in der Nähe des Ausgangsbereichs der Bandbehandlungsladestation angeordnet ist.
Die Stromversorgung der Coronadrähte 255, 256, 257 und 258 erfolgt mittels einer Hochspannungsstromeinheit 280 mir vier geregelten, separat steuerbaren Ausgängen 288a, 288b, 288c, 288d. Die Wechselstromausgänge 288a-d aktivieren über jeweils eine abgeschirmte Hochspannungsleitung 285a-d jeweils einen der Coronadrähte 257, 255, 256 und 258. In die Leitungen 285c und 285d kann jeweils ein kapazitiver Kopplungsblindwiderstand in Form eines kapazitiven Kombinationsblindwiderstands 283 bzw. 284 eingebaut sein. Die kapazitiven Kopplungsblindwiderstände blockieren den Gleichstrom, so dass die Gesamtemission jedes Coronadrahts zwangsläufig gleiche positive und negative Zeitmittel-Emissionsströme aufweist. Die kapazitiven Kopplungsblindwiderstände 283 und 284 können z. B. jeweils zwei hintereinander geschaltete Folienkondensatoren vorzugsweise aus Polyester umfassen.
Die separate Regulierung der vier Ausgänge 288a-d erhöht zwar die Kosten der Stromeinheit 280, diese Erhöhung der Kosten wird aber durch die niedrigeren Kosten für die Ladevorrichtungsstützelemente (s. u.) und für die (für alle Ladeeinheiten identischen) Kunststoffladevorrichtungskörper mehr als aufgewogen.
Der Coronadraht 255 ist vorzugsweise in einem Abstand von zwischen 8 mm und 12 mm zur Innenfläche des Gehäuses oder Schutzes 251 angeordnet. Insbesondere befindet sich der Coronadraht 255 vorzugsweise in einem Abstand von ungefähr 10 mm zur Rück- oder Innenseite, die annähernd parallel zum Band 290 verläuft. Weiterhin verläuft der Coronadraht 255 vorzugsweise im Wesentlichen parallel zu den Innenflächen des Schutzes 251, ist symmetrisch zu den Innenflächen der beiden Seitenwände des Schutzes 251 angeordnet, wie in Fig. 2 gezeigt ist, und befindet sich vorzugsweise in einem rechtwinkligen (d. h. geringsten) Abstand von zwischen ungefähr 8 mm und 12 mm, insbesondere vorzugsweise von ungefähr zwischen ca. 9 mm und 10 mm, zur Innenfläche jeder Seitenwand. Die Anordnung des Coronadrahts 257 im Gehäuse 253 ist vorzugsweise im Hinblick auf die geometrischen Angaben und die Ausmessungen im Wesentlichen identisch mit der Anordnung des Coronadrahts 255 im Gehäuse 251. Der Abstand zwischen den vorzugsweise parallelen Coronadrähten 255 und 257 beträgt vorzugsweise ungefähr zwischen 8 mm und 16 mm, insbesondere vorzugsweise 11,2 ± 1,5 mm. Der Abstand zwischen den vorzugsweise parallelen Coronadrähten 255 und 257 ist weiterhin zur Reduzierung der Herstellungs- und Wartungskosten vorzugsweise fest und unverstellbar. Es kann jedoch auch ein Abstandsstellmechanismus (s. Fig. 10) vorgesehen sein, durch den dieser Abstand zwischen den Drähten verstellbar ist, indem z. B. eine Parallelbewegung zumindest einer der Ladevorrichtungen 270a und 270 relativ zueinander z. B. während des Druckerbetriebs möglich ist. In manchen Fällen ist das Band 290 symmetrisch zwischen den Drähten 255 und 257 angeordnet. Vorzugsweise besteht jedoch in der ersten Stufe eine vorgegebene Asymmetrie, die als eine dimensionslose Größe angegeben wird. Diese ist definiert als [(der rechtwinklige Abstand zwischen dem Draht 255 und dem Band 290) minus (dem rechtwinkligen Abstand zwischen dem Draht 257 und dem Band 290)] geteilt durch (den rechtwinkligen Abstand zwischen dem Draht 255 und dem Draht 257). Diese Asymmetrie der ersten Stufe kann selbstverständlich sowohl positive als auch negative Werte annehmen. Der absolute Wert des rechtwinkligen Abstands zwischen dem Draht 255 und dem Band 290 minus dem rechtwinkligen Abstand zwischen dem Draht 257 und dem Band 290 ist vorzugsweise kleiner als oder gleich ungefähr 5,1 mm und insbesondere vorzugsweise kleiner als oder gleich ungefähr 3,6 mm. Wie bereits beschrieben wurde, ist die polare Ladungsdichte auf dem Band 290 vor der Bandbehandlungsladestation 250 in der Regel hoch und wird im Allgemeinen auf einen (deutlich) niedrigeren Wert nach der Bandbehandlungsladestation 250 reduziert. Wenn die Polarität der Außenfläche des Bands vor der Bandbehandlungsladestation 250 negativ ist, ist der Wert der Asymmetrie der ersten Stufe vorzugsweise positiv und liegt vorzugsweise im Bereich zwischen ungefähr 0,14 und 0,64, insbesondere zwischen 0,14 und 0,37. Wenn dagegen die Polarität der Außenfläche des Bands 290 vor der Bandbehandlungsladestation 250 positiv ist, ist der Wert der Asymmetrie der ersten Stufe vorzugsweise negativ und liegt vorzugsweise im Bereich zwischen ungefähr -0,14 und -0,64, insbesondere zwischen -0,14 und -0,37. Die Asymmetrie der ersten Stufe ist vorzugsweise entlang der gesamten Betriebslänge der Coronadrähte identisch. Die Obergrenzen für die vorgegebene Asymmetrie der ersten Stufe schließt vorzugsweise eine betriebsbedingte Unebenheit des Bands 290 ein, wie sie z. B. durch Wellen oder Flattern des Bands hervorgerufen wird (wobei beide Phänomene vorzugsweise minimiert werden). Die Asymmetrie der ersten Stufe kann jedoch im Betrieb der Bandbehandlungsladestation 250 jeden beliebigen geeigneten Wert annehmen. Da die Ladevorrichtungen 270a und 270b der ersten Stufe darüber hinaus unterschiedliche Ladeeffizienzen aufweisen, kann zum Ausgleich der Ladungsströme der Ladevorrichtungen der ersten Stufe für die erste Stufe eine Kompensationsasymmetrie vorgesehen sein.
In der zweiten Stufe ist die Anordnung der Drähte 256 und 258 innerhalb des jeweiligen Gehäuses 252 und 254 vorzugsweise im Hinblick auf die geometrischen Angaben und die Ausmessungen im Wesentlichen identisch mit der Anordnung des Drahts 255 im Gehäuse 251. Die im Wesentlichen parallelen Gitter 260a und 261 der Gitterelemente 260 und 261 sind vorzugsweise um einen Abstand im Bereich von zwischen ungefähr 2 mm und 5 mm angeordnet, insbesondere von 3,0 mm ± 0,5 mm angeordnet. Der Abstand zwischen den Gittern 260a und 261a der Gitterelemente 260 und 261 ist weiterhin zur Reduzierung der Herstellungs- und Wartungskosten vorzugsweise fest und unverstellbar. Es kann gegebenenfalls jedoch auch ein (nicht gezeigter) Abstandsstellmechanismus vorgesehen sein, durch den der Abstand zwischen den Gittern verstellbar ist, indem z. B. die Ladevorrichtungen 275a und 275b z. B. während des Druckbetriebs parallel zueinander bewegt werden. In der Ladevorrichtung 275a liegt der geringste Abstand zwischen dem Draht 256 und dem Gitter 261a vorzugsweise annähernd im Bereich zwischen ungefähr 8 mm und 12 mm, insbesondere bei 10,00 mm ± 0,5 mm. Dasselbe gilt für den Abstand zwischen dem Draht 258 und dem Gitter 261a der Ladevorrichtung 275b. In manchen Fällen ist das Band 290 symmetrisch zwischen den Gittern 260 und 261 angeordnet. Vorzugsweise besteht jedoch in der zweiten Stufe eine vorgegebene Asymmetrie, die definiert ist als [(der rechtwinklige Abstand zwischen dem Gitter 260a und dem Band 290) minus (dem rechtwinkligen Abstand zwischen dem Gitter 261a und dem Band 290)] geteilt durch (den rechtwinkligen Abstand zwischen dem Gitter 260a und dem Gitter 261a). Der absolute Wert des rechtwinkligen Abstands zwischen dem Gitter 261a und dem Band 290 minus dem rechtwinkligen Abstand zwischen dem Draht 260a und dem Band 290 ist vorzugsweise kleiner als oder gleich ungefähr 1,5 mm. Die Asymmetrie der zweiten Stufe kann selbstverständlich sowohl positive als auch negative Werte annehmen. Ein bevorzugter vorgegebener Wert für die Asymmetrie der zweiten Stufe (an einer beliebigen Stelle entlang der Länge des Gitters) beträgt ungefähr 0,00 ± 0,75 mm, insbesondere vorzugsweise ungefähr 0,00± 0,5 mm. Die vorgegebene Asymmetrie der zweiten Stufe schließt eine betriebsbedingte Unebenheit des Bands 290 ein, wie sie z. B. durch Wellen oder Flattern des Bands hervorgerufen wird (wobei beide Phänomene vorzugsweise minimiert werden). Die Asymmetrie der zweiten Stufe kann jedoch im Betrieb der Bandbehandlungsladestation 250 jeden beliebigen geeigneten Wert annehmen. Da die Ladevorrichtungen 275a und 275b der zweiten Stufe darüber hinaus unterschiedliche Ladeeffizienzen aufweisen, kann zum Angleichen der Ladungsströme der Ladevorrichtungen der zweiten Stufe für die zweite Stufe eine Kompensationsasymmetrie vorgesehen sein.
Obwohl die Coronadrähte 255 und 257 einander vorzugsweise direkt gegenüber angeordnet sind, ist in Bewegungsrichtung, d. h. parallel zur Richtung des Pfeils E gemessen eine leicht ungenaue Anordnung dieser Drähte der ersten Anordnung tolerierbar. Die Ungenauigkeit der Ausrichtung in der ersten Stufe beträgt vorzugsweise weniger als ungefähr ± 1 mm. Ebenso ist eine leicht ungenaue Anordnung in der zweiten Stufe von vorzugsweise weniger als ± 1 mm tolerierbar.
Die Stromeinheit 280 ist unterteilt in zwei Stromuntereinheiten 281 und 282. Der Ausgang 288a liefert eine äußere Wechselspannungswellenform der ersten Stufe, der Ausgang 288b liefert eine innere Wechselspannungswellenform der ersten Stufe, der Ausgang 288c liefert eine innere Wechselspannungswellenform der zweiten Stufe, und der Ausgang 288d liefert eine äußere Wechselspannungswellenform der zweiten Stufe. Die Wechselspannungswellenformen der Ausgänge 288a und 288d der Stromuntereinheit 281 sind vorzugsweise phasengleich zueinander; allerdings kann der Phasenunterschied zwischen den Wellenformen in manchen Anwendungen auch ungleich Null sein. Die Wechselspannungswellenformen der Ausgänge 288b und 288c der Stromuntereinheit 281 weisen vorzugsweise den selben Phasenunterschied auf wie die Wechselspannungswellenformen der Ausgänge 288a und 288d. Die Wechselspannungswellenformen der Ausgänge 288a und 288b dagegen sind vorzugsweise um 180° phasenversetzt zueinander (in manchen Anwendungen sind jedoch auch andere Phasenunterschiede als 180° denkbar). Ebenso sind die Wechselspannungswellenformen der Ausgänge 288c und 288d vorzugsweise um 180° phasenversetzt zueinander (in manchen Anwendungen sind jedoch auch andere Phasenunterschiede als 180° denkbar). Die Ausgänge 288a und 288b weisen also beispielsweise einen Phasenwinkel von 0° auf, wie in Fig. 2 gezeigt ist, während die Ausgänge 288c und 288d vorzugsweise einen Phasenwinkel von 180° aufweisen, wie ebenfalls in Fig. 2 gezeigt ist.
Die Wechselspannungswellenform jedes Ausgangs 288a-d ist vorzugsweise quasi trapezförmig bei einem Gleichstromversatz von Null. Quasi trapezförmig bedeutet hier, dass ein Spannungszyklus symmetrisch zu Null Volt ist und z. B. mit einem schnellen, quasi linearen Anstieg einer positiven Spannung beginnt, die (nach einem möglichen Überschwingen) sich zu einer Plateau- oder Spitzenspannung abflacht und die für den größten Teil der für den ersten halben Zyklus benötigten Zeit auf diesem Spitzenwert bleibt. Gegen Ende des ersten halben Zyklus fällt die Spannung von einer positiven Spitzenspannung im Wesentlichen in demselben Maße und mit derselben Zeitabhängigkeit wie der Anstieg zu Beginn des ersten halben Zyklus. Im zweiten halben Zyklus wird die Spannung negativ mit einer Zeitabhängigkeit, durch die die Amplitude des negativen halben Zyklus im Wesentlichen ähnlich wie im ersten halben Zyklus variiert. Für jeden Ausgang 288a-d beträgt der maximale Spitzen-Spitzenwert vorzugsweise ungefähr 15 KV (ohne Spannungsüberschwingungen über der stetigen Spitzenspannung) und der minimale Spitzen-Spitzenwert ungefähr 8 KV. Insbesondere bewegt sich der Spitzen-Spitzenwert im Bereich von annähernd zwischen 11 KV und 12 KV. Die Spitzen-Spitzenwerte der Spannungswellenformen der Drähte 255 und 257 sind vorzugsweise im Wesentlichen identisch. Ebenso sind die Spitzen-Spitzenwerte der Spannungswellenformen der Drähte 256 und 258 vorzugsweise im Wesentlichen identisch. Die Frequenz aller Spannungswellenformen beträgt vorzugsweise weniger als ungefähr 1000 Hz und liegt insbesondere vorzugsweise im Bereich zwischen annähernd 280 Hz und 600 Hz. Der bevorzugteste Wert beträgt ungefähr 400 Hz ± 20 Hz.
Bei Anregungsfrequenzen von weniger als 600 Hz hat jede Spannungswellenform der Ausgänge 288a-d vorzugsweise eine ähnliche Anstiegszeit (definiert als der Zeitraum zwischen 10% und 90% der Spitzenspannung eines halben Zyklus beginnend von im Wesentlichen Null Volt) vorzugsweise im Bereich von annähernd zwischen 75 µs und 275 µs, insbesondere zwischen 200 µs und 250 µs. Eine entsprechend ähnliche Rückgangszeit für jede Wellenform (die Zeit von 90% bis 10%) ist vorzugsweise im Wesentlichen identisch mit der Anstiegszeit. Für Frequenzen von ungefähr 600 Hz und mehr nehmen die Anstiegs- oder Rückgangszeiten vorzugsweise antiproportional zur Frequenz ab. Ist also τ eine bestimmte Anstiegs- oder Rückgangszeit für Frequenzen unter 600 Hz, dann ist für eine beliebige Frequenz φ über 600 Hz die Anstiegs- oder Rückgangszeit vorzugsweise gleich (600 τ/φ). Bei einer betriebsnützlichen Anstiegs- oder Rückgangszeit von beispielsweise τ = 200 µs bei einer Frequenz unter 600 Hz beträgt eine entsprechende Anstiegszeit für φ = 800 Hz vorzugsweise (600 × 200/800) µs = 150 µs.
Die Anregungsfrequenzen für die Ladevorrichtungen 270a, b der ersten Stufe sind vorzugsweise gleich und identisch mit den Anregungsfrequenzen der Ladungsstationen 275a, b der zweiten Stufe. In einer alternativen Ausführungsform entsprechen die Frequenzen der Spannungswellenformen der Ausgänge 288a und 288b einer Frequenz der ersten Stufe und die Frequenzen der Ausgänge 288c und 288d einer Frequenz der zweiten Stufe, wobei sich die Frequenz der ersten Stufe und die Frequenz der zweiten Stufe in der Regel voneinander unterscheiden.
Die bevorzugt in der Bandbehandlungsladestation 250 eingesetzten quasi trapezförmigen Spannungswellenformen sind in vorteilhafter Weise effizienter bei der Erzeugung von Coronaströmen als sinusförmige Spannungswellenformen. An den Ausgängen 288a-d kann jedoch jede beliebige geeignete Wechselspannungswellenform erzeugt werden. Darüber hinaus kann jede dieser Wellenformen ein Gleichstromversatzpotential, das nicht gleich Null ist, und eine beliebige geeignete Frequenz und Phase aufweisen.
Bei der bevorzugtesten Frequenz von ungefähr 400 Hz ± 20 Hz weist jeder der kapazitiven Kupplungsblindwiderstände 283 und 284 vorzugsweise einen kapazitiven Blindwiderstand im Bereich von annähernd zwischen 0,005 µF und 0,5 µF auf, insbesondere zwischen 0,05 µF und 0,15 µF, mit einer Bemessungsspannung von vorzugsweise ungefähr 200 V oder mehr. Insbesondere wenn die Ausgangsimpedanz der beiden Stromuntereinheiten 288c und 288d ungefähr 5 Megaohm beträgt, hat im bevorzugtesten Fall jeder der kapazitiven Kupplungsblindwiderstände 283 und 284 einen kapazitiven Blindwiderstand von ungefähr 0,08 µF und eine Bemessungsspannung von ungefähr 630 V oder mehr. In jede der Leitung 285c und 285d kann jedoch ein beliebiger geeigneter Kondensator mit einem geeigneten kapazitiven Blindwiderstand in geeigneter Anordnung integriert werden. Es kann jede Kombination von Kondensatoren, z. B. mit parallel oder hintereinander geschalteten Kondensatoren verwendet werden, wobei der kapazitive Blindwiderstand der Kombination vorzugsweise in einem Bereich von annähernd zwischen 0,005 W und 0,5 µF und bevorzugter zwischen 0,05 µF und 0,15 µF liegt (bei ungefähr 400 Hz ± 20 Hz).
Der kapazitive Blindwiderstand der Kombination pro Ausgang ist in der Regel frequenzabhängig. Zur Schätzung eines Näherungswerts eines minimalen effektiven kapazitiven Kombinationsblindwiderstands C_min für jeden der Ausgänge 288c und 288d kann die folgende Gleichung herangezogen werden:

C_min = (2pαfR)^-1

wobei f die Frequenz der quasi trapezförmigen Spannungswellenform der zweiten Stufe, R die Ausgangsimpedanz der einzelnen Stromuntereinheiten 281 und 282 und α ein Faktor ist, der sicherstellt, dass die Impedanz (2pfC_min)^-1 des kapazitiven Kombinationsblindwiderstands sehr deutlich kleiner ist als R. Ein für α geeigneter Wert ist ungefähr 10^-3. Wenn z. B. R = 5 Megaohm, α = 0,001 und f = 400 Hz, ist der entsprechend berechnete Schätzwert von C_min = 0,080 µF, d. h. bei diesen Werten für R, α und f kann jeder kapazitive Blindwiderstand verwendet werden, der größer als ungefähr 0,080 µF ist. Im Hinblick auf die durch die obige Schätzung für a bedingte Unsicherheit sei darauf hingewiesen, dass der berechnete Schätzwert für C_min nur ein grober Richtwert ist und zur Bestätigung Experimente durchgeführt werden sollen, um sinnvolle Werte für den minimalen effektiven kapazitiven Kombinationsblindwiderstand zu bestimmen.
Die wahlweise vorgesehene Entladungsbürste 220 dient der Entfernung von Nettoladungen und der Umwandlung aller Ladung auf dem Band in polare Ladung. Die ausgegebene Leistung der Stromeinheit 280 ist vorzugsweise hoch genug, dass der Einsatz eines Elements wie der passiven Entladebürste 220 nur eine geringe oder vernachlässigbare Auswirkung auf den Betrieb der Bandbehandlungsladestation 250 hat und so die Entladebürste 220 in vorteilhafter Weise entfallen kann.
Fig. 2 zeigt ein der Bandbehandlungsladestation 250 in Richtung des Pfeils E nachgeordnetes Bandreinigungselement, z. B. eine Rakel 266, zum Reinigen der Außenfläche des Transportbands 290. Das Bandreinigungselement kann als eine beliebige geeignete Bandreinigungsvorrichtung ausgebildet sein, z. B. als Rakel, Bürste, Magnetbürste usw. Die Hauptfunktion dieser Reinigungsvorrichtung besteht darin, die bereits erläuterten Bezugstestfeldern zu reinigen. Eine Nebenfunktion der Bandreinigungsvorrichtung besteht darin, Schmutzpartikel oder Fremdfasern von der Außenfläche des Bands 290 zu entfernen. Die Tonerpartikel in den Bezugstestfeldern werden von der Bandbehandlungsladestation 250 neutralisiert, so dass sie durch die vorzugsweise als Rakel ausgebildete Bandreinigungsvorrichtung auf einfache Weise entfernt werden können. Die Bandreinigungsvorrichtung kann als eine beliebige andere geeignete Bandreinigungsvorrichtung ausgebildet sein, z. B. als Bürste oder Reinigungstuch usw.
Wie in der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform dargestellt ist, sind die erste und die zweite Stufe der Bandbehandlungsladestation 250 benachbart und in nächster Nähe zueinander vorzugsweise an einer gemeinsamen Stützstruktur angeordnet. Die erste und die zweite Stufe sind durch einen geeigneten Zwischenraum voneinander getrennt, der vorzugsweise zwischen 0 und 2 cm beträgt. Darüber hinaus ist der Abstand zwischen den Gehäusen 251 und 252 vorzugsweise im Wesentlichen identisch mit dem Abstand zwischen den Gehäusen 253 und 254, wobei das Gehäuse 251 vorzugsweise direkt gegenüber dem Gehäuse 253 und das Gehäuse 252 vorzugsweise direkt gegenüber dem Gehäuse 254 angeordnet ist.
In der in Fig. 10 dargestellten alternativen Ausführungsform einer Bandbehandlungsladestation 250' entsprechen die mit einem Strich nach der Bezugszahl bezeichneten Einheiten den ähnlich bezeichneten Einheiten in Fig. 2. In der Bandbehandlungsladestation 250' ist die erste Stufe um einen Abstand in Bewegungsrichtung des Transportbands physisch von der zweiten Stufe getrennt. Zwischen der ersten und der zweiten Stufe befindet sich eine Bandreinigungsvorrichtung, z. B. eine Rakel 267. Zwischen den Ladevorrichtungen der ersten Stufe und der Bandreinigungsvorrichtung sowie zwischen der Bandreinigungsvorrichtung und der Ladevorrichtung der zweiten Stufe befinden sich geeignete Spalte. Die Ladevorrichtungen der ersten Stufe erzeugen vorzugsweise eine vorgegebene Spannungspolarität und einen vorgegebenen Potentialunterschied über die Breite des Transportbands, so dass eine geeignete Behandlung des Bands erfolgt, bevor dieses in die Bandreinigungsvorrichtung einläuft. Die Bandbehandlungsladestation dieser alternativen Ausführungsform umfasst ein Paar gitterloser Wechselstromladevorrichtungen 270a' und 270b' mit Gitter, die ähnlich wie die Ladevorrichtungen 270a bzw. 270b funktionieren, d. h. um 180° phasenversetzt zueinander betrieben werden. Zwischen den Ladevorrichtungen und dem Transportband 290' bestehen ähnliche Abstände wie bei der Ausführungsform 200. Die Anregungswellenformen beider Vorderseitenladevorrichtungen (oder Rückseitenladevorrichtungen) sind quasi trapezförmig und miteinander phasenidentisch und weisen vorzugsweise eine Frequenz von 400 Hz auf. In dieser alternativen Ausführungsform 250' werden die Ladevorrichtungen der ersten Stufe von einer beliebigen geeigneten Stützstruktur für die erste Stufe getragen. Die Ladevorrichtungen der zweiten Stufe werden von einer beliebigen geeigneten Stützstruktur der zweiten Stufe getragen. Außerdem können die Ladevorrichtungen 270a', 270b', 275a' und 275b' wahlweise mehr als einen Coronadraht umfassen und z. B. als Doppeldrahtladevorrichtung ausgebildet sein, wie in Fig. 10 gezeigt ist. Jede der Ladevorrichtungen 270a', 270b', 275a', 275b' kann ferner einen geeigneten Abstandsstellmechanismus 265a, 265b, 266a, 266b umfassen, durch den eine oder mehrere Ladevorrichtungen individuell oder in Kombination auf das Band 290' zu oder von diesem weg bewegbar sind.
Wie bereits erläutert wurde, wird im Drucker 100 und im Druckerabschnitt 200 vorzugsweise keine Ablöseladevorrichtung eingesetzt. Wenn keine Ablöseladevorrichtung vorgesehen ist, sind die Ladungsbeträge auf dem in die Bandbehandlungsladestation einlaufenden Band in der Regel deutlich größer als sie wären, wenn eine Ablöseladevorrichtung verwendet würde. Daher müssen die Leistungsanforderungen an die Bandbehandlungsladestation entsprechend höher sein, so dass eine bevorzugte Ausführungsform der Bandbehandlungsladestation (ohne Ablöseladevorrichtung) eine kostenaufwändigere Wechselstromversorgung mit höherem Stromverbrauch und besserer Zuverlässigkeit erfordert. Wenn andererseits eine Ablöseladevorrichtung verwendet wird, besteht unter Umständen der Nachteil, dass der Abstand zwischen der Ablöseladevorrichtung und dem Transportband verändert werden muss, um die unterschiedlichen Arten von Aufnahmeelementen, z. B. unterschiedliche dicke Aufnahmeelemente oder Aufnahmeelemente mit unterschiedlichen Widerständen oder dielektrischen Konstanten effizient abzulösen. Bei der Verwendung einer Ablöseladevorrichtung in Verbindung mit dicken Aufnahmeelementen neigt die Vorrichtung zu Beschädigungen der unfixierten Tonerbilder durch von der Ablöseladevorrichtung hervorgerufene Bildstörungen wie Punktexplosionen, Streifen und durch statische Oberflächenentladung entstehende Lichtenberg-Figuren. Durch die fehlende Ablöseladevorrichtung ergibt sich also eine Zuverlässigkeitssteigerung für den Drucker sowie eine Reduzierung der Herstellungs- und Wartungskosten, welche die zusätzlichen Ausgaben für die Bandbehandlungsladestation ausgleichen.
Die Ladevorrichtung der zweiten Stufe der Bandbehandlungsladestation hat folgende Aufgaben:

a) eine Korrektur von unter Umständen die Ladung des Bands beeinträchtigenden herstellungsbedingten Toleranzfehlern nicht nur der Ladevorrichtungen der ersten Stufe, sondern auch der zugeordneten Teile der gesamten Druckmaschine (inklusive des Bands an sich),
b) eine Kompensation des durch eine Alterung der Ladekomponenten, z. B. der Coronadrähte, bedingten Leistungsverlusts der Ladevorrichtung der ersten Stufe,
c) die Bandneutralisierung, d. h. die Erreichung einer Spannung über das Transportband von annähernd Null (durch die geerdeten Gitter und die Kupplungskondensatoren);
d) die Bereitstellung eines gleichmäßig neutralisierten Bands, d. h. eine Angleichung ungleichmäßiger Spannungen auf der Vorder- und Rückseite des Transportbands (siehe nachfolgendes Beispiel 4) zur Verbesserung der Druckqualität;
e) die Gewährleistung einer stabilen Leistung der Bandbehandlungsladestation im Hinblick auf unterschiedliche Niveaus an polarer Ladungsdichte auf dem in die Bandbehandlungsladestation eintretenden Band.

Die Einstellung der ersten Stufe der Bandbehandlungsladestation ist vorzugsweise derart gewählt, dass gewährleistet ist, dass die erste Stufe einen hohen Prozentsatz der Neutralisierungsleistung erbringt. Dieser hohe Prozentsatz beträgt vorzugsweise mindestens ungefähr 80% der Neutralisierung der polaren Ladungsdichte auf dem eintretenden Band.
Die Spannungswellenformen der in Fig. 2 gezeigten vier geregelten, separat steuerbaren Ausgänge 288a-d können z. B. mittels einer Bandspannungsmessvorrichtung mit einem elektrostatischen Testinstrument gesteuert werden, das zur Messung einer Zeitmittelspannung auf dem Transportband 290 (oder alternativ einer Effektivspannung auf dem Band) dient, nachdem das Band die Bandbehandlungsladestation 250 verlassen hat. Das Ausgabesignal der Bandspannungsmessvorrichtung kann einem Computer mit einer Rückmeldungssteuerfunktion zugeführt werden, der in der Weise programmiert ist, dass er die Amplituden der einzelnen Wechselspannungswellenformen, z. B. die Spitzenspannungen, verändert. Alternativ kann der Computer auch in der Weise programmiert sein, dass er eine oder beide Gleichstromversatzwerte der ersten Stufe verstellt. Durch diese Art von Steuerung kann die Höhe der Zeitmittelspannung (oder Effektivspannung) auf dem Transportband auf einem Wert unter oder gleich einem vorgegebenen Wert gehalten werden. Obwohl diese Art von Steuerung jedoch die Auswirkungen der Alterungen der Coronadrähte sowie veränderliche Umgebungsbedingungen (z. B. Luftdruck, relative Feuchtigkeit und Temperatur) ausgleichen kann, ist sie sehr komplex und kostenaufwändig. Außerdem bedeutet der Einsatz einer Bandspannungsmessvorrichtung die Einbringung eines zusätzlichen Systemelements, was die inhärente Unzuverlässigkeit eines Druckers in nachteiliger Weise erhöht.
In einer bevorzugten Ausführungsform werden die Spannungswellenformen der vier geregelten, separat gesteuerten Ausgänge 288a-d in der Stromeinheit 280 gesteuert, wobei die Stromeinheit für jede der aus dem jeweiligen getrennt steuerbaren Ausgang 288a-d austretenden Stromwellenform einen der jeweiligen Stromwellenform zugeordneten typischen Wert beibehält. Auf diese Weise vergleicht der interne Computer der Stromeinheit 280 einen Betriebswert dieses typischen Stromwerts mit einem voreingestellten Wert und verstellt über ein Rückmeldesignal eine oder mehrere der einzelnen Spannungswellenformen in der Weise, dass der Betriebswert und der voreingestellte Wert in jedem Zyklus (oder über mehrere Zyklen) im Wesentlichen gleich gehalten werden. Wenn eine ausgegebene Spannung sich über einen Zeitraum verändert, ergibt sich bekannter Weise ein dem kapazitiven Blindwiderstand in dem Ausgabekreislauf zugeordneter Verschiebungsstrom, der nicht im von dem entsprechenden Draht ausgehenden tatsächlichen Strom enthalten ist und während eines Zeitraums des schnellen Anstiegs der Spannungswellenform groß sein kann. Wenn ein tatsächlicher Strom an einem bestimmten Bruchteil eines Wechselstromzyklus gemessen und als der typische Wert des Stroms (als Vergleichswert in der Stromeinheit 280 zum Vergleich mit einem vorgegebenen Wert dieses Stroms) verwendet wird, ist es wünschenswert, dass dieser Strom stabil und unabhängig vom Verschiebungsstrom ist. Dies ist in der Praxis kaum möglich, da die dielektrischen Gehäuse 251, 252, 253 und 254 während jedes halben Zyklus zu Aufladung und daher zur Unterdrückung der Coronaemission neigen, was dazu führen kann, dass die Emissionsströme der einzelnen Coronadrähte mit der Zeit abnehmen, auch wenn z. B. die Coronaanregungsspannung relativ konstant in der Nähe des Spitzenwerts liegt. In der bevorzugten Ausführungsform wird der über mindestens eine vollständige Periode oder einen vollständigen Zyklus gemessene Effektivstrom inklusive sowohl des Emissions- als auch des Verschiebungsstroms als typischer Betriebswert des Stroms für den Vergleich mit dem voreingestellten Wert des Effektivstroms in der Stromeinheit 280 verwendet. Außerdem gibt z. B. ein Bediener des Druckers vorzugsweise für jeden Ausgang 288a-d einen voreingestellten Wert für den Effektivstrom in die Stromeinheit 280 ein. Auch wenn ein gemessener Effektivstrom die Verschiebungsströme während jedes Zyklus enthält, sei darauf hingewiesen, dass bei einer Veränderung der Spannungspolarität zu Beginn jedes halben Zyklus die Emissionsströme aufgrund der während des vorangegangenen halben Zyklus an der Innenwand der Gehäuse 251, 252, 153 und 254 gespeicherten elektrostatischen Ladungen mit entgegengesetztem Vorzeichen vorübergehend verstärkt werden, was während des Anstiegszeitraums der entsprechenden vorzugsweise quasi trapezförmigen Spannungswellenformen einen beträchtlichen zusätzlichen Strombeitrag leistet (keinen Verschiebungsstrom). Um den Anteil des Verschiebungsstroms an den gemessenen Effektivstromstärken zu minimieren, werden vorzugsweise Wechselstromfrequenzen im unteren Bereich der bevorzugten Frequenzspanne verwendet. Für alle Ausgänge 288a-d wird eine Frequenz von ungefähr 400 Hz bevorzugt.
Die Coronadrähte 255 und 257 der ersten Stufe und die Coronadrähte 256, 258 der zweiten Stufe sind vorzugsweise gleich lang. Zum Ausgleich bei unterschiedlich langen Coronadrähten z. B. in verschiedenen modifizierten Versionen des Druckers werden die Effektivströme der Ausgänge 288a-d durch die Länge des entsprechenden Coronadrahts bzw. der entsprechenden Coronadrähte dividiert. Auf diese Weise wird vorzugsweise der Effektivstrom pro Coronadraht-Längeneinheit z. B. in Milliampère pro Meter (mA/m) spezifiziert.
Für jeden Ausgang 288a, b der ersten Stufe liegt der Effektivstrom pro Coronadraht- Längeneinheit vorzugsweise annähernd im Bereich von 1,1 mA/m und 3,3 mA/m bei einer Frequenz von 400 Hz und insbesondere bei ungefähr 1,91 ± 0,14 mA/m. Für jeden Ausgang 288c, d der zweiten Stufe liegt der Effektivstrom pro Coronadraht-Längeneinheit vorzugsweise annähernd im Bereich von 1,1 mA/m und 3,3 mA/m bei einer Frequenz von 400 Hz und insbesondere bei ungefähr 1,69 ± 0,14 mA/m.
Fig. 3A-D zeigen typische, experimentell aufgezeichnete Wechselspannungswellenformen, mit denen die Coronadrähte in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung betrieben werden, bei der die Ladevorrichtungen der ersten und zweiten Stufe in jeder Hinsicht ähnlich wie die Ladevorrichtungen 270a, b und 275a, b ausgebildet sind. Die verwendete Bandbehandlungsladestation ist ähnlich wie die in Fig. 2 gezeigte Bandbehandlungsladestation ausgebildet. Sie ist in einem Drucker enthalten, der ähnlich wie der Drucker 100 von Fig. 1 ausgebildet ist. Das Transportband (aus 100 µm dickem PET) wurde mit eine Geschwindigkeit von 300 mm/sec bewegt. Der Abstand zwischen den Drähten der ersten Stufe, z. B. zwischen den Drähten 255 und 257, betrug im Wesentlichen 11,2 mm ohne Asymmetrie, und der Abstand zwischen den Gittern der zweiten Stufe, z. B. zwischen den Gittern 260a und 261a, betrug im Wesentlichen 3,0 mm ohne Asymmetrie. Die Spannungen, mit denen die Coronadrähte der Bandbehandlungsladestation 250 beaufschlagt wurden, wurden von der Stromeinheit 280 automatisch so verstellt, dass jedem Coronadraht auf die bereits beschriebene Weise voreingestellte Effektivströme zugewiesen wurden. Fig. 3A, B zeigen die Spannung (in Volt) gegenüber der Zeit (in Sekunden) für die Spannungswellenformen der ersten Stufe, mit denen die Coronadrähte 257 bzw. 255 (von den Ausgängen 288a bzw. 288b) betrieben wurden. V_F1 ist die Spannung, mit der der Draht 257 der vorderen oder äußeren Ladevorrichtung 270b der ersten Stufe betrieben wurde. V_B1 ist die Spannung, mit der der Draht 255 der rückwärtigen oder inneren Ladevorrichtung der Ladevorrichtung 270a betrieben wurde. Fig. 3C und 3D zeigen auf ähnliche Weise Aufzeichnungen der Spannung gegenüber der Zeit für die zweite Stufe, wobei V_F2 die Spannung darstellt, mit der der Ausgang 288d den Draht 258 der vorderen oder äußeren Ladevorrichtung 275b der zweiten Stufe betreibt. V_B2 ist die Spannung, mit der der Ausgang 288c den Draht 256 der rückwärtigen oder inneren Ladevorrichtung 275a der zweiten Stufe betreibt. Bei einem von den Ausgängen der ersten Stufe ausgehenden im Wesentlichen identischem effektiven Emissionsstrom war bei diesem Test der Effektivwert für V_F1 5,115 Volt und für V_B1 5,334 Volt. Der geringe Unterschied zwischen diesen Effektivspannungen lässt sich auf verschiedene Ursachen zurückführen, z. B. das Bestehen leichter Unterschiede zwischen den Durchmessern oder Positionen der Coronadrähte der Ladevorrichtungen der ersten Stufe oder eine geringfügige Asymmetrie in der ersten Stufe aufgrund von Toleranzfehlern. Der Effektivwert von V_F2 betrug 5,268 Volt, von V_B2 5,412 Volt, wobei die Effektivspannung der inneren Ladevorrichtung der zweiten Stufe höher ausfällt als die der äußeren Ladungsvorrichtung der zweiten Stufe (wahrscheinlich aus denselben Gründen wie bei der Ladevorrichtung der ersten Stufe). Wie bereits erwähnt können sich die Spannungen, mit denen die Coronadrähte der zweiten Stufe betrieben werden, von den Spannungen, mit denen die Drähte der ersten Stufe betrieben werden, unterscheiden. Im vorliegenden Beispiel waren die Effektivspannungen der zweiten Stufe geringfügig höher als die Effektivspannungen der ersten Stufe, wie es durch die voreingestellten Effektivstromerfordernisse dieser Testmessungen vorgegeben war. In allen Graphen der Fig. 3A-D ist hierbei ein deutliches Überschwingen in den quasi trapezförmigen Spannungswellenformen (bei beiden halben Zyklen) feststellbar. Diese Spannungsüberschwingungen werden jedoch bei der aktuellen Wechselstromfrequenz von 400 Hz als nicht nachteilig für den Betrieb der Bandbehandlungsladestation betrachtet.
Fig. 4A-D zeigen aufgezeichnete Stromwellenformen, die den in Fig. 3A-D gezeigten Spannungswellenformen entsprechen. Die Stromstärke (in Ampere) wurde in Abhängigkeit von der Zeit (in Sekunden) gemessen. Die Stromstärken iF₁, iB₁, iF₂ und iB₂ entsprechen also den Spannungen V_F1, B_V1, V_F2, V_B2, und jede dieser Stromwellenformen enthält, wie bereits erläutert, den Gesamtemissionsstrom vom entsprechenden Coronadraht sowie alle Verschiebungsströme. In diesen Tests war jeder Coronadraht der beiden Stufen 366,5 mm lang. In jedem halben Zyklus steigt die Stromstärke auf einen Spitzenwert und fällt dann ab, wobei der Rückgang, wie bereits erläutert, zumindest teilweise durch die elektrostatische Aufladung des jeweiligen Ladungsvorrichtungsgehäuses zurückzuführen ist. Die gemessenen Effektivströme der ersten Stufe waren iF₁(rms) = 0,718 mA, iB₁(rms) = 0,718 mA. Diese Werte stimmen überein. Für die zweite Stufe waren die gemessenen Effektivströme iF₂(rms) = 0,648 mA, iB₂(rms) = 0,639 mA. Berücksichtigt man einen Versuchsfehlerbetrag von 1%, stimmen auch diese Werte überein.
Fig. 5A zeigt eine Explosionsansicht einer demontierten beispielhaften Bandbehandlungsladestation 300 gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Bandbehandlungsladestation 300 umfasst eine Stützstruktur 310 und Ladeeinheiten 320, 330, 340 und 350. Die Ladeeinheiten 320 und 330 sind Coronaladeeinheiten der ersten Stufe, d. h. sie entsprechen z. B. den in Fig. 2 gezeigten Ladevorrichtungen 270a und 270b. Der Ladeeinheit 350 ist ein (hier im abmontierten Zustand gezeigtes) abnehmbares Gitterelement 370 zugeordnet. Die Einheit 350 und das Gitterelement 370 bilden zusammen eine Ladevorrichtung der zweiten Stufe und entsprechen also z. B. der in Fig. 2 gezeigten Ladevorrichtung 275b. Auf ähnliche Weise ist der Ladeeinheit 340 ein abnehmbares Gitterelement 360 zugeordnet, und die Ladeeinheit und das Gitter bilden zusammen eine Ladevorrichtung der zweiten Stufe, die z. B. der in Fig. 2 gezeigten Ladevorrichtung 275a entspricht. Die Ladeeinheiten 320, 330, 340 und 350 sind im Rahmen herstellungsbedingter Toleranzen im Wesentlichen miteinander identisch. Dasselbe gilt für die Gitterelemente 360 und 370.
Die Stützstruktur 310 ist relativ zur durch den Pfeil E' angezeigten Bewegungsrichtung eines Transportbands auf die dargestellte Weise ausgerichtet. Wenn die Bandbehandlungsladestation in einem Drucker betrieben wird, wird das (in Fig. 5A nicht gezeigte) Transportband durch die Struktur 310 bewegt, wobei die Richtung E' der in Fig. 2 gezeigten Richtung E entspricht. Die dargestellte Ausrichtung der Ladeeinheiten 320, 330, 340 und 350 sowie der Gitterelemente 360 und 370 entspricht der Anordnung der Elemente im in die Stützstruktur 310 montierten Zustand. Die Ladeeinheit 320 umfasst ein Gehäuse 321 mit einer Seitenwand 321a und einer Rückwand 321b. Auf ähnliche Weise umfasst die Ladeeinheit 350 ein Gehäuse 351 mit Seitenwänden 351a und 351b, wobei die Seitenwand 351b der Seitenwand 321a der Einheit 320 entspricht. Jedes Gehäuse hat also eine Rückwand und zwei Seitenwände, deren Innenflächen die drei Seiten eines rechteckigen Kastens bilden. Die Ladeeinheit 320 umfasst eine abnehmbare isolierende Endkappe 322, die eine (nicht sichtbare) Endwand des Betriebsabschnitts des Gehäuses 321 bedeckt. Eine ähnliche Endkappe 352 der Ladeeinheit 350 ist in einer Unter- und Seitenansicht gezeigt, bei der ein Coronadraht 358 zu sehen ist, der entlang der Länge des offenen Abschnitts der Ladeeinheit 350 verläuft. Der offenen Abschnitt der Ladeeinheit 350 ist definiert durch die Endkappe 352 und eine zweite abnehmbare, isolierende Endkappe 353, die eine (nicht sichtbare) zweite Endwand des Betriebsabschnitts des Gehäuses 321 bedeckt. Eine der Endkappe 353 ähnliche zweite Endkappe 323 der Ladeeinheit 320 ist in Draufsicht und Seitenansicht dargestellt. Jede Endkappe 322, 323, 352, 353 ist ebenso wie die ähnlichen Endkappen der Ladevorrichtungen 330 bzw. 340 als ein Stück ausgebildet. Die Endkappe 322 der Ladeeinheit 320 umfasst eine Seitenwand 322a, eine Endwand 322b, einen Griff 322c zur Befestigung (oder Entfernung) der Ladeeinheit 320 in (bzw. aus) der Stützstruktur 310 und ein oberes Stück 322d mit einem Federabschnitt 322e. Zur Befestigung der Endkappe 322 am Gehäuse 321 rastet der Federabschnitt 322e in eine in der Wand 321b gebildete (nicht gezeigte) äußere Ausnehmung geringer Tiefe ein. Durch Anheben des Federabschnitts 322e kann die abnehmbare Endkappe 322a abgenommen werden. Das gegenüberliegende obere Stück 322d bildet eine weitere (nicht sichtbare) Wand der Endkappe 322, die ähnlich der in die Endkappe 352 integrierten Wand 352e ausgebildet ist, und die gegenüberliegende Seitenwand 322a ist eine weitere (in Fig. 5A nicht sichtbare) der Wand 352a ähnliche Seitenwand. Die Seitenwände 322b und 352b sind einander ähnlich ausgebildet. Die Wand 352e der Endkappe 352 der Ladeeinheit 350 bedeckt einen Abschnitt des Coronadrahts 358, wobei das (in Fig. 5A nicht sichtbare) Ende dieses Abschnitts von einem (nicht gezeigten) federgespannten Mechanismus, der ebenfalls von der Wand 352e bedeckt ist, unter Spannung gehalten wird. Ähnliches gilt für die anderen Ladeeinheiten. Die Endkappe 353 umfasst die Seitenwände 353a und 353c sowie eine Wand 353b, die das an einem Metallstift 355 befestigte andere Ende des Drahts 358 abdeckt. Der Stift 355 ist mit einer Isolierschicht 354 überzogen, die auf die (nicht sichtbare) entsprechende Endwand des Gehäuses 351 aufgebracht ist. Der Stift 355 und die Beschichtung 354 verlaufen mit Spiel durch eine in der (nicht sichtbaren) Endwand der Endkappe 353 gebildete Bohrung. Die in jeder Hinsicht der Endkappe 353 ähnliche Endkappe 323 umfasst eine Seitenwand 323a und ein oberes Stück 323b mit einem Federabschnitt 323c. Zur Befestigung der Endkappe 323 am Gehäuse 321 rastet der Federabschnitt 323c in eine in der Wand 321b gebildete (nicht gezeigte) äußere Ausnehmung geringer Tiefe ein. Durch Anheben des Federabschnitts 323c kann die abnehmbare Endkappe 323 abgenommen werden. Ein Stift 325 mit einer Beschichtung 324 verläuft mit Spiel durch eine Bohrung in der (nicht sichtbaren) Endwand der Endkappe 323. Auf diese Weise weist jede Ladeeinheit 320, 330, 340 und 350 auf ähnliche Weise ein dielektrisches Gehäuse, einen gespannten Coronadraht und zwei isolierende Endkappen auf, die die Enden der einzelnen Coronadrähte abdecken, wobei die Öffnung zwischen den Endkappen die Betriebsladelänge des jeweiligen Coronadrahts definiert. Die Betriebsladelänge der einzelnen Coronadrähte ist 366,5 mm. Die Drähte können jedoch je nach Bedarf beliebig lang sein.
Der Durchmesser der vorzugsweise aus Wolfram bestehenden Coronadrähte, z. B. des Drahts 358, beträgt vorzugsweise 0,0838 mm (0,0033 Zoll). Die Gehäuse, z. B. das Gehäuse 321, bestehen vorzugsweise aus dem Kunststoff Mindel B-430. Die Seitenwände, z. B. die Seitenwände 351a, b, und die Rückwände, z. B. die Rückwand 321b der Gehäuse sind ungefähr 2 mm dick. Die Endkappen, z. B. die Endkappen 322 und 323 bestehen vorzugsweise aus einem schwer entflammbaren PET, das unter dem Namen Valox 310SE0 vertrieben wird. Die Stifte, z. B. der Stift 325, bestehen vorzugsweise aus einer Messinglegierung. Für die Gehäuse, Endkappen, Coronadrähte oder Stifte können jedoch auch andere geeignete Materialien verwendet werden.
Jede Ladeeinheit 320, 330, 340, 350 ist mit symmetrisch angeordneten Seitenschienen ausgestattet, wobei sich an jeder Außenseite der Seitenwände jeweils eine Seitenschiene befindet, z. B. die Seitenschienen 326 und 356. Die Seitenschienen dienen dem Ein- und Ausbau der Ladeeinheiten in die bzw. aus der Stützstruktur 310 (s. u.) und werden vorzugsweise bei der Herstellung der Gehäuse als Teile des Gehäuses geformt.
Jede Ladeeinheit 320, 330, 340 und 350 ist ferner mit symmetrisch angeordneten Vorsprüngen ausgestattet, z. B. den Vorsprüngen 327a, b und den Vorsprüngen 357a, b, wobei sich an jeder Außenseite der Seitenwände ein Vorsprung befindet. Die Vorsprünge werden vorzugsweise bei der Herstellung der Gehäuse mitgeformt, sind in Längsrichtung fluchtend mit den Seitenschienen angeordnet und weisen einen ähnlichen Querschnitt wie die Seitenschienen auf. Die Vorsprünge erleichtern einerseits den Aus- und Einbau der Ladeeinheiten aus der bzw. in die Stützstruktur 310 und dienen andererseits der Befestigung der Gitterelemente der Ladevorrichtungen der zweiten Stufe der Bandbehandlungsladestation 300. Das Gitterelement 360 z. B. ist beispielsweise mittels an den Vorsprüngen 347a bzw. 347b anbringbarer Clips 364a und 365a und an den (nicht sichtbaren, ähnlich den Vorsprüngen 357a, b ausgebildeten) Vorsprüngen an der Außenseite der der Seitenwand 341 gegenüberliegenden Seitenwand anbringbarer Clips 364b und 365b abnehmbar an der Ladeeinheit 340 anbringbar. Auf ähnliche Weise sind die Clips 374 und 375 am Gitterelement 370 abnehmbar an den Vorsprüngen 357a, 357b der Ladeeinheit 350 der zweiten Stufe anbringbar und zwei (nicht sichtbare) Clips an der Außenseite der Wand 351b jeweils abnehmbar an zwei (nicht sichtbaren) Vorsprüngen an der Außenseite der Wand 351b anbringbar. Jedes Gitterelement, z. B. das Gitterelement 370, umfasst einen Gitterabschnitt, z. B. das Gitter 376. Die Gitterelemente umfassen ferner gitterlose Abschnitte, z. B. die Abschnitte 373a und 373b, und Seitenwände wie die Seitenwand 372 (ähnlich wie die Seitenwände 361 und 362). Wenn die Gitterelemente 360 und 370 jeweils an den Ladeelementen 340 und 350 befestigt sind, überlappen bzw. bedecken die Gitterabschnitte, z. B. das Gitter 376, einen Abschnitt der jeweiligen Endkappen, z. B. der Endkappen 352 und 353. Die Gitterelemente, z. B. das Gitterelement 370, bestehen vorzugsweise aus Edelstahl und umfassen vorzugsweise eine aus dem Abschnitt 373b ausgeschnittenen Pfeil 377 zur zuverlässigen Führung der montierten Ladevorrichtung der zweiten Stufe in die Stützstruktur 310. Im montierten Zustand der zweiten Ladevorrichtungen überlappen die Seitenwände der Gitterelemente die Seitenwände der Gehäuse um ein beträchtliches Maß. Die Seitenwand 372 des Gitterelements 370 überlappt also die Seitenwand 351a des Gehäuses der Ladeeinheit 350, wobei der Unterkantenabschnitt der Seitenwand 372 fast die Seitenschiene 356 berührt. Ähnliches gilt für den (nicht sichtbaren) entsprechenden Unterkantenabschnitt der Seitenwand 371. Während des Betriebs der Ladevorrichtung der zweiten Stufe bei geerdeten Gitterelementen verbessern die einander überlappenden Seitenwände der Gitterelemente in vorteilhafter Weise die Effizienz der Ladevorrichtungen.
Die Stützstruktur 310 umfasst an einem Ende zwei Endplatten 317a und 317b und am anderen Ende zwei Endplatten 307a und 317c. Diese Endplatten halten vier im Wesentlichen identische Stützelemente, z. B. Stützelement 312, die vorzugsweise aus Metall, insbesondere aus extrudiertem Aluminium bestehen, in ihrer Position. Die Stützelemente 305 und 312 sind z. B. an die Endplatten 317b und 307a angeschraubt. Die Endplatten 317a und 317b sind vorzugsweise aus Metall, insbesondere aus Edelstahl. Die Endplatten 307a und 317c bestehen vorzugsweise aus einem harten Material, vorzugsweise aus einem isolierenden Kunststoff oder einem dielektrischen Polymermaterial. Das Element 312 umfasst eine Seitenwand 312a, einen gebogenen Abschnitt 312b, einen Dachabschnitt 312c und einen zweiten gebogenen Abschnitt 312d sowie eine der Wand 312a gegenüberliegende (nicht sichtbare) zweite Seitenwand. Die Schrauben, mit denen das Element 312 an den Endplatten 317b und 307a befestigt ist, weisen Gewinde auf, die in Gewindeaufnehmer eintreten, die vorzugsweise in den Enden der gebogenen Abschnitte, z. B. der gebogenen Abschnitte 312b, d angeordnet sind. Die innere Längsseite der Seitenwände des Elements 312 weist jeweils ein Längsspurpaar auf, das der Halterung der oberen Ladevorrichtung der zweiten Stufe dient (die im montierten Zustand die Ladeeinheit 340 und das daran befestigte Gitterelement 360 umfasst). Eines dieser Spurpaare ist mit dem Bezugszeichen 318c bezeichnet, das andere Paar ist in Fig. 5A nicht sichtbar. Wenn die montierte obere Ladevorrichtung der zweiten Stufe in die Stützstruktur 310 ein- oder ausgebaut wird, gleiten die Schienen, z. B. die Schiene 346 und die Vorsprünge, z. B. die Vorsprünge 347a, b, im Zwischenraum zwischen den Längsspurpaaren des Elements 312. Die entsprechende andere Hälfte der zweiten Stufe der Bandbehandlungsladestation 300 umfasst ein völlig ähnlich wie das Element 312ausgebildetes Stützelement 313 aus extrudiertem Aluminium, das an die Endplatten 317a und 317c angeschraubt ist. Wie in Fig. 5A angedeutet ist, umfasst das Stützelement 313 eine Seitenwand 313a, gebogene Abschnitte 313b, die Innenfläche des Dachs 313c und die Spuren 318a. Wenn die montierte untere Ladevorrichtung der zweiten Stufe (die die Ladeeinheit 350 und das Gitterelement 370 umfasst) in die Stützstruktur 310 ein- oder ausgebaut wird, gleiten die Schienen, z. B. die Schiene 356 und die Vorsprünge, z. B. die Vorsprünge 357a, b im Zwischenraum zwischen den Längsspurpaaren des Elements 313.
Die erste Stufe der Bandbehandlungsladestation 300 umfasst ein Stützelement 305 für die obere Ladevorrichtung (die der in Fig. 2 gezeigten Ladevorrichtung 270a entspricht), wobei das Stützelement völlig ähnlich wie die Elemente 312 und 313 ausgebildet ist. Das Element 305 umfasst also das Dach 308, den gebogenen Abschnitt 309, und Spuren 318d. Zum Stützen der unteren ersten Ladungsvorrichtung ist ein (hier nur teilweise von innen sichtbares) Stützelement vorgesehen, das dem Element 305 entspricht, völlig ähnlich wie das Element 305 ausgebildet ist und an die Endplatten 317a und 317c angeschraubt ist. Dieses Stützelement zum Stützen der unteren Ladevorrichtung der ersten Stufe umfasst eine Innenfläche 318e und ein ähnlich dem Dach 308 ausgebildetes Dach sowie Längsspuren 318b.
Die vier im Wesentlichen identischen Stützelemente aus extrudiertem Aluminium, z. B. die Elemente 312, 313, 305 und die (in Fig. 5A nicht sichtbare) Entsprechung des Elements 305 in der ersten Stufe umfassen jeweils zwei Stahlblattfederelemente, die die Ladevorrichtungen der ersten und der zweiten Stufe sicher in ihrer Position im Stützelement 310 halten. Das Element 305 umfasst also Federelemente 314a und 314c, und das Element 312 umfasst Federelemente 314b und 314d. Das Federelement 314a umfasst zwei Niederhalteschrauben 315a, b und an seiner Unterseite eine (nicht sichtbare) Kunststoffauflage mit zwei Vorsprüngen 316a, b, die durch das Element 314a hindurch ragen und die Kunststoffauflage auf diese Weise am Element 314a befestigen. Die Kunststoffauflagen der Federelemente weisen Ausstülpungen auf, die in an den Außenflächen der Rückwände der Gehäuse der Ladeeinheiten vorgesehene Ausnehmungen geringer Tiefe einrasten und so die Befestigung der Ladeeinheiten in der Stützstruktur 310unterstützen. Diese Kunststoffauflagen bestehen vorzugsweise aus einem Polybutylenterephthalat, das unter dem Namen Valox 325 vertrieben wird.
Die Endplatten 307a und 317c sind vorzugsweise aus einem stabilen, elektrisch isolierenden Material und ferner vorzugsweise an ihrer Innenseite teilweise mit einem leitfähigen Abschirmmaterial beschichtet, um die elektromagnetische Interferenz (EMI) durch die Hochspannungsdrähte der Coronaladevorrichtungen zu reduzieren. Die Endplatten 307a und 317 bestehen vorzugsweise aus einem schwer entflammbaren Polyphenylenoxid, das unter dem Namen Noryl EN185 vertrieben wird. Zur teilweisen Beschichtung der Innenflächen der Endplatten mit einem leitfähigen Abschirmmaterial kann ein Kupferfolienband der Firma Chomerics Corporation aufgebracht werden, das unter dem Namen CHO-FOIL vertrieben wird. Der größte Teil der Innenfläche der Endkappen ist in der Weise mit dem leitfähigen Band bedeckt, dass ein elektrischer Kontakt oder Kurzschluss mit Hochspannungskomponenten verhindert wird, wobei die leitfähigen Abschnitte des Bands vorzugsweise geerdet sind. Alternativ kann die leitfähige EMI-Abschirmung auch auf andere geeignete Weise, z. B. durch Aufdampfen im Vakuum oder in Form einer leitfähigen Farbe usw. auf die Endplatten 307a und 317c aufgebracht werden.
Die Stützelemente aus extrudiertem Aluminium, z. B. das Element 312, sind elektrisch geerdet. Jedes Gitterelement 360 und 370 ist über zwischen die Längsspuren, z. B. die Spuren 318a und 318c der Stützelemente der zweiten Stufe eingebettete (nicht gezeigte) Federclips geerdet.
Die Stützstruktur 310 umfasst ein nachgeordnetes Bandführungselement 311a, das der Steuerung der Position eines durch die Bandbehandlungsladestation 300 geführten Bands dient. In Fig. 3C ist ein völlig ähnlich ausgebildetes vorgeordnetes Bandführungselement 311b dargestellt, das in Fig. 5A nicht zu sehen ist. Das Transportband wird auf die in Fig. 2 gezeigte Weise gespannt über die Bandführungselemente 311a, b geführt. Die Bandführungselemente bestehen vorzugsweise aus einem hochpolierten Edelstahlstab mit einem zylindrischen Querschnitt und sind vorzugsweise sicher und dauerhaft an beiden Enden an den Endplatten 317b und 307a befestigt. Durch die teilweise Überlappung der Endplatte 317b durch die Endplatte 317a verläuft der Gewindeabschnitt einer Flügelschraube 319a durch eine Bohrung in der Endplatte 317a in einen Gewindeabschnitt, der koaxial zur Längsachse des Bandführungselements 311a ist. Dadurch bewirkt die Flügelschraube, dass der Abschnitt der Endplatte 317a gegen einen Abschnitt der Endplatte 317b gedrückt und befestigt wird. Eine ähnliche Flügelschraube 319b verläuft auf ähnliche Weise in das in Fig. 5C gezeigte Bandführungselement 311b.
Durch Lösen und Abnehmen der Flügelschrauben 319a, b ist die Stützstruktur 310 in einen oberen Abschnitt und einen unteren Abschnitt trennbar. Der obere Abschnitt der Stützstruktur 310 umfasst die Endplatten 317b und 307a, das Stützelement 305 für die erste Stufe, das Stützelement 312 für die zweite Stufe sowie das nachgeordnete Bandführungselement 311a und dessen (in Fig. 5C sichtbares) vorgeordnetes Gegenstück 311b. Der untere Abschnitt umfasst Endplatten 317a und 317c sowie das Stützelement 313 der zweiten Stufe und dessen (in Fig. 5A teilweise sichtbares, nicht gesondert bezeichnetes) Gegenstück für die erste Stufe. Die Endplatte 307a umfasst an ihrer nachgeordneten Seite einen verjüngten Stift 307b mit einer exakt zylindrischen Absatz, der in eine Rundbohrung in der Endplatte 317c passt. Ein (in Fig. 5A nicht sichtbarer, in Fig. 5C gezeigter) entsprechender verjüngter Stift 307c weist einen exakt zylindrischen Absatz auf, der auf ähnliche Weise in eine vorgeordnete Bohrung in der Endplatte 317c passt. Auf diese Weise positionieren und stützen die Stifte 307b, c ein Ende des unteren Abschnitts der Stützstruktur 310, während das andere Ende durch die Flügelschrauben 319a, b positioniert und befestigt wird. Nach Lösen und Abnehmen der Flügelschrauben 319a, b kann der gesamte untere Abschnitt der Stützstruktur 310 von den Stiften 307a, b gezogen werden und auf diese Weise vom oberen Abschnitt getrennt werden. Dies kann selbstverständlich unabhängig davon erfolgen, ob sich die Ladestationen der ersten und zweiten Stufe in ihrer Position befinden oder nicht. Das Abnehmen des abnehmbaren unteren Abschnitts der Stützstruktur 310 ermöglicht auf vorteilhafte Weise Zugang zum Transportband, z. B. um dieses bei Verschleiß oder Beschädigung auszuwechseln. Wenn ein Transportband ausgewechselt wird, wird also der obere Abschnitt der Stützstruktur in vorteilhafter Weise nicht beeinträchtigt, so dass nach der Anbringung eines neuen Transportbands die gesamte Bandbehandlungsladestation 300 wieder zuverlässig in die korrekte Betriebsposition gebracht wird.
Fig. 5B zeigt eine vollständig montierte Bandbehandlungsladestation 300', die auf dieselbe Weise ausgerichtet ist wie die in Fig. 5A gezeigte Stützstruktur 310 (aus einer nachgeordneten Position betrachtet) und bei der sich die Ladevorrichtungen der ersten und zweiten Stufe in ihrer Position befinden. Zum Ein- oder Ausbau der Ladevorrichtungen der zweiten Stufe sind Griffe 322c und 332c vorgesehen. Zum Ein- oder Ausbau der Ladevorrichtungen der zweiten Stufe sind Griffe 342c und 352c vorgesehen. Diese Griffe 322c, 332c, 342c, 352c sind auch in Fig. 5A gezeigt. Fig. 5B zeigt die Seitenwand 366 und einen Teil des Gitters 366 des Gitterelements 360. Auch das nachgeordnete Bandführungselement 311a ist bezeichnet.
Fig. 5C zeigt eine Bandbehandlungsladestation 300" aus einer nachgeordneten Position betrachtet. Der Pfeil E" zeigt die Bewegungsrichtung des (nicht gezeigten) Transportbands an. In dieser Ansicht sind das (in Fig. 5A, B nicht sichtbare) vorgeordnete Bandführungselement 311b sowie ein Teil des (in Fig. 5A, B nicht sichtbaren) verjüngten Stifts 307c zu sehen. In vier abgeschirmten (hier nur verkürzt gezeigten) elektrischen Hochspannungskabeln 305a-d befinden sich Hochspannungsdrähte, die, wie in Fig. 2 gezeigt ist, mit einer Hochspannungsstromquelle zur Versorgung der jeweiligen Coronadrähte verbunden sind. Die Drähte in den Kabeln 305a-d sind ferner über entsprechende isolierte Abdeckelemente 306a-d mit den in Fig. 5A gezeigten Hochspannungsstiften 345, 355, 325, 335 verbunden. Jeder dieser Stifte passt in ein Aufnahmeelement, das sich im entsprechenden Abdeckelement befindet, wobei die Abdeckelemente selbst durch Schrauben, z. B. die Schrauben 303c und 304c, exakt positioniert und festgehalten werden. Auf diese Weise sorgt die Interaktion zwischen den Stiften und den entsprechenden Aufnehmern für eine sichere Befestigung der Ladevorrichtung in der korrekten Position.
Wie in Fig. 5A-C dargestellt ist, weist eine bevorzugte erfindungsgemäße Bandbehandlungsladestation vorgegebene, exakte, unveränderliche Abstände zwischen allen Ladevorrichtungen der ersten und zweiten Stufe und zwischen den Ladevorrichtungen und der jeweiligen Seite des durch die Bandbehandlungsladestation laufenden Transportbands auf. Darüber hinaus weist die bevorzugte Bandbehandlungsladestation weiterhin vorgegebene, exakte, unveränderliche Abstände zwischen den beiden Coronadrähten der Ladevorrichtungen der ersten Stufe sowie zwischen den beiden Gittern der Gitterelemente in den Ladevorrichtungen der zweiten Stufe auf. Die bei der Herstellung festgesetzten Abstände zwischen den Drähten der ersten Stufe sind in der Regel jedoch für eine bestimmte Bewegungsgeschwindigkeit des Transportbands optimiert. Für unterschiedliche Bandgeschwindigkeiten eignen sich u. U. unterschiedliche Drahtabstände, die bei der Herstellung festgesetzt werden. Auf ähnliche Weise sind die bei der Herstellung festgesetzten Abstände zwischen den Gittern der weiten Stufe in der Regel für eine bestimmte Bewegungsgeschwindigkeit des Transportbands optimiert. Für unterschiedliche Bandgeschwindigkeiten eignen sich u. U. unterschiedliche Drahtabstände, die bei der Herstellung festgesetzt werden. Bandbehandlungsladestationen können also für unterschiedliche Bandgeschwindigkeiten mit unterschiedlichen fest vorgegebenen Abmessungen hergestellt werden.
Obwohl dies bei der in Fig. 5A-C gezeigten Bandbehandlungsladestation nicht der Fall ist, können auch ein oder mehrere (nicht dargestellte) Mechanismen vorgesehen sein, die eine Verstellung der Abstände in der ersten und/oder zweiten Stufe ermöglichen, z. B. ohne dass dabei die Bandbehandlungsladestation aus dem Drucker ausgebaut werden muss. Derartige Mechanismen können z. B. Schraubenvorrichtungen mit Nonien z. B. zum Ablesen von Mikrometern umfassen.
Fig. 6 zeigt eine vergrößerte Ansicht von oben und von der Seite eines teilweise geschnittenen Gitterelements 370 von Fig. 5A, wobei das Gitter 376 und die Seitenwände 371 und 372 zu sehen sind. Das Gitterelement 370 ist im Wesentlichen identisch mit dem Gitterelement 360 und besteht aus 0,508 mm (0,020 Zoll) dickem Edelstahl. Die Gitteröffnungen 380 werden durch Fotoätzung erzeugt, die Seitenwände 371 und 372 werden in einer Biegemaschine gebildet, und das Gitterelement wird elektrolytisch poliert. Die Seitenwände 371 und 372, ebenso wie die Dicke K . . . K', sind also ungefähr 0,508 mm (0,020 Zoll) dick. Diese Dicke ist jedoch nicht kritisch. Das Gitter 376 ist sechseckig, wobei die Mittelpunkte der sechseckigen Öffnungen in einem Abstand von ungefähr 7,112 mm (0,281 Zoll) zueinander angeordnet sind, was dem Abstand H . . . H' entspricht. Die Breite J . . . J' des Gittergeflechts beträgt annähernd 0,6858 mm (0,027 Zoll), wodurch eine Gittertransparenz von ungefähr 81% erzielt wird. Das Gitter 36 ist derart angeordnet, dass es in Längsrichtung symmetrisch zur gestrichelten Linie F . . . F' ist, die sich in der Mitte der Breite G . . . G' des Gitterelements befindet, die (von der Mitte der Seitenwand zur Mitte der Seitenwand) ungefähr 2,54 cm (1 Zoll) beträgt. Die Biegungen des Gitters z. B. entlang der gestrichelten Linie L . . . L' erzeugen Biegungen im Gittergeflecht, z. B. die Biegung 378, die in der Regel nicht so stark gebogen sind wie gezeigt ist, sondern einen Krümmungsradius aufweisen, der durch den Biegeprozess bei der Herstellung des Gitters entsteht. Durch das Biegen des Gitters entstehen im Allgemeinen v-förmige Seitenöffnungen in den Wänden, z. B. der Abschnitt 379 in der Wand 372.
Unabhängig vor der vorangegangenen Beschreibung der Fig. 6 können die Gitterelemente 360 und 370 der in Fig. 2 gezeigten Bandbehandlungsladestation 300 andere geometrische Eigenschaften als die in Fig. 6 gezeigte Ausführungsform aufweisen. Das Gittergeflecht kann z. B. anders als sechseckig aufgebaut sein, die Transparenz und die Breite (G . . . G') können anders ausfallen usw. Z. B. wurden alternative Gitter aus in Längsrichtung gespannten parallelen Schuppen erfolgreich in der Station 300 getestet und haben eine zufriedenstellende Leistung erbracht.
Ein vorteilhafter Aspekt des Aufbaus der Bandbehandlungsladestation 300 besteht in der Abschirmung der elektromagnetischen Interferenz (EMI) der Hochspannungscoronadrähte. Diese Abschirmung liefern die metallenen Stützelemente, z. B. das Stützeelement 312 durch die metallenen Endplatten 307a und 307b sowie, in geringerem Maße, die metallenen Gitterelemente, z. B. das Gitterelement 370. Dies erfolgt zusätzlich zu der EMI- Abschirmung durch die bereits erläuterten leitenden Beschichtungen der Innenflächen der ansonsten elektrisch isolierenden Endplatten 317a und 317b.
Obwohl hier kein Coronadrahtreinigungsmechanismus als Teil der Bandbehandlungsladestation 300 gezeigt ist, kann ein derartiger Mechanismus wahlweise in die Ladestationen integriert werden, wobei der Coronadrahtreinigungsmechanismus manuell oder durch einen Motor betrieben werden kann.
Die nachfolgend aufgeführten Beispiele verdeutlichen den Betrieb der Bandbehandlungsladestation 300 in Echtzeit. Das Transportband bestand bei allen Beispielen aus ungefähr 100 µm dickem Polyethylenterephthalat. Bei manchen Beispielen war die Bandbehandlungsladestation in einen modularen Drucker eingebaut, wie er in Fig. 1 und 2 beispielhaft dargestellt ist, in dem geladene Toner in Verbindung mit dem Verfahren der Entwicklung entladener Bereiche verwendet werden, so dass die Außenseite des einlaufenden Transportbands negativ geladen war. In anderen Beispielen war die Bandbehandlungsladestation in ein Testgerät eingebaut, in dem das einlaufende Band geladen war, um den tatsächlichen Betrieb eines Druckers zu simulieren.

Beispiel 1

Spannungsmessungen nach der Bandbehandlung

In diesem Beispiel wurde die Spannung des Bands hinter der ähnlich der Bandbehandlungsladestation 300 ausgebildeten, in Echtzeit in einer ähnlich der in Fig. 2 dargestellten Maschinenkonfiguration betriebenen Bandbehandlungsladestation gemessen. Die Bandbehandlungsladestation befand sich in einem vollständig betriebsfähigen Viermoduldrucker ähnlich dem in Fig. 1 dargestellten Drucker ohne Ablösungsladestation. In allen Modulen wurden bei einem nominalen Übertragungsstrom von ungefähr 28 µA Tonerbilder auf Aufnahmeelemente übertragen. Die Aufnahmeelemente wurden durch eine Befestigungsladevorrichtung auf die erläuterte Weise mit einer nominalen Ladung von ungefähr 13 µA geladen, so dass sie auf dem Transportband elektrostatisch haften. Das Transportband wurde mit einer Geschwindigkeit von 300 mm/sec bewegt. Sowohl die erste als auch die zweite Stufe wurden mit 400 Hz betrieben. Der Abstand zwischen den Drähten der ersten Stufe, z. B. den Drähten 255 und 257, betrug 11,2 mm ohne Asymmetrie. Der Abstand zwischen den Gittern der zweiten Stufe, z. B. den Gitterelementen 260 und 261, betrug 3,0 mm ohne Asymmetrie. In diesem Test wurde jede Ladevorrichtung der ersten Stufe mit einem Effektivstrom von 400 µa und jede Ladevorrichtung der zweiten Stufe mit 800 µA betrieben. Jeder der Coronadrähte in der ersten und zweiten Stufe war 366,5 mm lang. Nach der Bandbehandlung wurden mittels nahe der Bandoberfläche angeordneter elektrostatischer Messfühler hinter der Bandbehandlungsladestation Spannungsmessungen an dem bewegten Band genommen. Gegenüber den Messfühlern auf der Bandrückseite befand sich eine geerdete Elektrode, die in direktem Kontakt zur Bandoberfläche stand. Die geerdete Elektrode war als ein ungefähr 1,27 cm (0,5 Zoll) breites Band aus ungefähr 0,508 mm (0,002 Zoll) dickem Federstahlbeilagenblech ausgebildet, das in konvexem Bogen mit gegen das Band gedrückter Wölbung angeordnet war. Fig. 7A zeigt unter Normalbedingungen mit typischen Effektivstromeinstellungen in der Bandbehandlungsladestation ermittelte Spannungsmessungen von der Vorderseite des an zwei derartigen Messfühlern vorbei geführten Bands. Wie bereits in einem vorherigen Abschnitt beschrieben, beträgt die Spannung des einlaufenden Bands (vor der Bandbehandlungsladestation) in der Regel mehrere tausend Volt, wobei die Außenseite negativ geladen ist. Einer der Messfühler befand sich in der Nähe der Außenseite des Bands, der andere in der Nähe einer Kante der Außenseite des Bands in einer Position, in der er nicht die Kontrollfelder maß. Über einen Zeitraum von 4 Sekunden ermittelte der Kantenfühler ein durchschnittliches Oberflächenpotential von -31 Volt mit einer Standardabweichung von 2,8 Volt und der Mittelfühler -36 Volt mit einer Standardabweichung von 2,3 Volt. Die gemessenen Oberflächenpotentiale waren also sehr niedrig, was zeigt, dass das ursprüngliche Oberflächenpotential fast vollständig neutralisiert wurde. Darüber hinaus hat sich herausgestellt, dass das Band sowohl entlang seiner Länge als auch über seine Breite sehr gleichmäßig entladen wurde. Fig. 7B zeigt die Oberflächenpotentiale auf beiden Seiten des Transportbands, die mittels derselben Art geerdeter Kontaktelektroden gegenüber den Messfühlern wie in Fig. 7A ermittelt wurden. In diesem Test wurden die Ladevorrichtungen der ersten Stufe jeweils mit einem Effektivstrom von 700 µA und die Ladevorrichtungen der zweiten Stufe jeweils mit einem Effektivstrom von 620 µA betrieben. Gemessen über einen Zeitraum von 10 Sekunden lässt sich ein sehr niedriges, sehr gleichmäßiges Oberflächenpotential auf beiden Seiten des Bands feststellen. Auf der Außenseite betrug das Oberflächenpotential +31 Volt, auf der Innenseite -27 Volt. In diesem Falle wurden die Oberflächenpotentiale auf beiden Seiten gegenüber dem ursprünglichen, vorgeordneten Potential umgekehrt. Über die Breite des Bands blieb eine polare Restladung von ungefähr 27 Volt, was deutlich unter dem Zielwert von 50 Volt liegt. Die verbleibende Nettoladung pro Flächeneinheit entsprach ungefähr 4 Volt, was wahrscheinlich auf eine Toleranzasymmetrie z. B. aufgrund von herstellungsbedingten Toleranzen der Ladevorrichtungskomponenten oder geringe Unterschiede im Abstand der Ladevorrichtungen vom Transportband zurückzuführen ist.

Beispiel 2

Unempfindlichkeitstests bezüglich Temperatur, Feuchtigkeit und Ladevorrichtungsabständen

In Beispiel 2 wurde die Leistungsstabilität der in Fig. 1 verwendeten Bandbehandlungsladestation durch systematische Veränderung der Umgebungstemperatur, der relativen Feuchtigkeit und der Ladevorrichtungsabstände in demselben Viermoduldrucker bei derselben Geschwindigkeit getestet. Der Drucker war nicht mit einer Vorrichtung zur Steuerung der Umgebungsbedingungen, z. B. einer Klimaanlage zur Steuerung der inneren Umgebungstemperatur und relativen Feuchtigkeit ausgestattet und befand sich in einer Kammer zur Steuerung der Umgebungsbedingungen. Die nachfolgende Tabelle 1 listet die beiden unterschiedlichen Temperatur- und Feuchtigkeitskombinationen (ungefähr 16,67°C [62°F] bei 20% relativer Feuchtigkeit und ungefähr 23,89°F [75°F] bei 75% relativer Feuchtigkeit) und die drei verschiedenen Ladevorrichtungsabstandskombinationen auf. Die Ladevorrichtungen der ersten Stufe wurden mit einem Effektivstrom von 530 µA, die Ladevorrichtungen der zweiten Stufe mit einem Effektivstrom von 1020 µA betrieben. Die Ladevorrichtungen beider Stufen wurden mit 400 Hz betrieben. Die erste Spalte der Tabelle 1 listet die Gesamtstromstärke auf, mit der das Band in der Befestigungsladestation und den Übertragungsstationen vor der Behandlung in der Bandbehandlungsladestation aufgeladen wurde. In manchen Kontrollexperimenten waren sowohl die Befestigungsstromstärke als auch die Übertragungsstromstärken Null (keine Bebilderung). Diese Kontrollexperimente dienten zum Vergleich mit vollständig geladenen Bedingungen, d. h. bei einer nominalen Gesamtübertragungsstromstärke von 140 µA in allen vier Modulen und einer Befestigungsstromstärke von 13 µA (d. h. insgesamt 153 µA, mit denen das Transportband vor der Bandbehandlungsladestation aufgeladen wurde). Diese Stromstärken wurden als positiv definiert, wenn sie zur Innenseite des Transportbands strömten, d. h. ein positiver Strom entstand durch die Aufladung der Außenseite mit einer negativen Ladung. Tabelle 1 Unempfindlichkeitstests

Tabelle 2
Tabelle 2 zeigt die drei Einstellungen "gering", "nominal" und "groß" für die Ladevorrichtungsabstände, die bei den Unempfindlichkeitstests von Tabelle 1 eingesetzt wurden. Bei diesen Tests waren die "nominalen" Abstände identisch mit den Abständen bei Beispiel 1. Jeder dieser Abstände wurde mit einer entsprechenden Asymmetrie der ersten Stufe (Tabelle 2, Spalte 2) ausgestaltet. In Zeile 1 wurde z. B. die Asymmetrie der ersten Stufe von +0,309 ausgehend von einem symmetrischen Ausgangspunkt erzeugt, indem die äußere Ladevorrichtung der ersten Stufe in einem Abstand von 1,5 mm auf das Transportband zu verschoben wurde und die innere Ladevorrichtung der ersten Stufe um 1,5 mm von dem Transportband weg verschoben wurde, während die Asymmetrie von 0,600 der zweiten Stufe erzeugt wurde, indem die zweite Ladevorrichtung der zweiten Stufe 0,75 mm auf das Transportband zu bewegt und die innere Ladevorrichtung der zweiten Stufe um 0,75 mm von dem Transportband weg bewegt wurde. Während dieser Tests wurde bei einer Vergrößerung (Verkleinerung) des Drahtabstands der ersten Stufe der Gitterabstand der zweiten Stufe ebenso vergrößert (verkleinert), d. h. die Abstände der ersten und zweiten Stufe wurden nie entgegengesetzt verändert.
Eine genauere Betrachtung der Tabelle 1 zeigt, dass bei einer Vergrößerung der Abstände der ersten und der zweiten Stufe von "gering" auf "groß" und unabhängig von einer Veränderung der einlaufenden Belastung oder Umgebungsbedingungen die auf der Außenseite (Spalte 4) nach der Behandlung vorhandene Spannung monoton weniger positiv und die auf der Innenseite (Spalte 5) vorhandene Spannung monoton weniger negativ wurde. Die Spannungen nach der Behandlung wurden auf jeder Seite auf die anhand von Beispiel 1 bereits erläuterte Weise gemessen. In manchen Tests waren nach der Behandlung die Polaritäten der vorhandenen Spannungen umgekehrt, wenn die Abstände von "nominal" auf "groß" vergrößert wurden, d. h. die Außenseite veränderte sich von positiv zu negativ und die Innenseite veränderte sich von negativ zu positiv. Derartige Umkehrungen werden auf die Tatsache zurückgeführt, dass die Asymmetrien der ersten und zweiten Stufe (Tabelle 2) in die Unempfindlichkeitstests von Tabelle 1 einbezogen wurden. Tabelle 1 zeigt jedoch, dass die Oberflächepotentiale des Bands nach der Behandlung deutlich sensibler auf Veränderungen der Abstände als auf Veränderungen der Umgebungsbedingungen reagieren. Außerdem enthält Tabelle 1 Kontrolltests, bei denen die Befestigungsladevorrichtung oder die Übertragungsstationen das Band mit einer Stromstärke von Null aufladen (s. die ersten sechs Zeilen in Tabelle 1). Diese Kontrolltests zeigen im Vergleich mit den anderen Tests, bei denen vor der Bandbehandlungsladestation hohe Oberflächenpotentiale auf dem Band vorhanden waren, dass die nachgeordneten Oberflächenpotentiale auf dem Band relativ unempfindlich gegenüber dem einlaufenden Spannungsniveau waren und deutlich sensibler auf Abstände reagieren. Die bedeutendste Schlussfolgerung aus Tabelle 1 ist jedoch, dass nach der Behandlung des Bands durch die Bandbehandlungsladestation sowohl die durch die Nettoladung (Spalte 6) zurückbleibende Spannung als auch die aufgrund der polaren Ladung (Spalte 7) zurückbleibende Spannung gering und unabhängig von allen anderen Faktoren ist. Bei keinem Abstand überstieg die Spannung aufgrund der Nettoladung mehr als ungefähr 35 Volt und die Spannung aufgrund der polaren Ladung 69 Volt. Bei dem im Allgemeinen in einer Druckmaschine verwendeten "nominalen" Abstand betrugen dieses Spannungen ungefähr 35 Volt bzw. 28 Volt. Die geringe Höhe des letzten Betrags von 28 Volt ist wichtig, da die polare Ladung auf dem Band starke Auswirkungen auf die Effizienz der Tonerübertragung in den Modulen haben kann. Die gemessene Spannung von 28 Volt liegt weit unter dem Zielwert von ungefähr 50 Volt nach der Behandlung.

Beispiel 3

Tests zur Asymmetrie der ersten Stufe

In Beispiel 3 wurde in einem Testgerät der Einfluss einer Asymmetrie der ersten Stufe auf die Bandoberflächenpotentiale nach der Behandlung der ersten Stufe des Bands untersucht. Für diese Tests (s. Tabelle 3) wurde die zweite Stufe der Bandbehandlungsladestation deaktiviert, da separat demonstriert wurde, dass eine Asymmetrie in der zweiten Stufe nur vergleichsweise geringe Auswirkungen hat. Das Transportband wurde von vorneherein mit Strom aufgeladen, um die bereits erläuterten Auswirkungen der Tonerübertragung und des Niederhaltens der Aufnahmeelemente zu simulieren. Die voraufgebrachten Stromstärken betrugen entweder Null oder ± 153 µA, dieselben Testwerte wie bei Beispiel 2. Wie bereits anhand von Beispiel 2 erläutert wurde und sich anhand der gemessenen einlaufenden Spannungen an der Außenseite in Tabelle 3 (Spalte 3) bestätigt, erzeugte eine zuvor aufgebrachte Stromstärke von +153 µA eine negative Ladung an der Außenseite und eine zuvor aufgebrachte Stromstärke von -153 µA eine positive Ladung. Die Effektivströme bei Betrieb unter nominalen Bedingungen, d. h. bei einer Asymmetrie von Null und einem Drahtabstand von 11,2 mm, waren ähnlich wie die entsprechenden Effektivströme der ersten Stufe in Beispiel 2. Alle Coronadrähte waren je 366,5 mm lang. Tabelle 3 Auswirkungen von Asymmetrien in der ersten Stufe (zweite Stufe deaktiviert)
Spalte 1 von Tabelle 3 zeigt die Nummer des Experimentdurchlaufs. Bei den meisten Durchläufen (1-7) waren die Drahtabstände identisch mit dem nominalen Wert aus Tabelle 2 von Beispiel 2, d. h. 11,2 mm. In den Durchläufen 8-11 wurde dieser Abstand auf 15,3 mm erhöht. Bei den meisten Durchläufen erbrachte eine Wiederholung an einem anderen Tag einen zweiten Datensatz (Spalte 5, 6 und 7). Die Zahlen in Spalte 5 zeigen die Polarität und den Wert der an der Außenseite des Transportbands vor der Behandlung gemessenen Spannung, und die Zahlen in Spalte 6 und 7 zeigen die Polarität und den Wert der Spannung an der Außen- und der Innenseite des Bands nach der Bandbehandlung. Diese Spannungen wurden auf die anhand von Beispiel 1 erläuterte Weise ermittelt. Ein Vergleich des ersten und zweiten Durchlaufs nach Tabelle 3 (Spalte 6 und 7) mit den entsprechenden "nominalen" Daten aus Tabelle 1 verdeutlicht den vorteilhaften Effekt der zweiten Stufe, die in Beispiel 2 eingesetzt wurde - die Spannungswerte in Spalte 6 und 7 von Tabelle 3 sind deutlich größer als die entsprechenden Werte in Tabelle 1. Darüber hinaus zeigt ein Vergleich zwischen dem zweiten und dem dritten Durchlauf, dass die erste Stufe der Bandbehandlungsladestation in der Lage ist, mit einem hohen negativen einlaufenden Außenflächenpotential ebenso wie mit einem hohen positiven Außenflächenpotential des Bands umzugehen. Die Unterstreichung der Datenwerte in Spalte 6 betont die Tatsache, dass die einlaufende Polarität der Außenseite in der ersten Stufe tatsächlich in der ersten Stufe umgekehrt wurde, d. h. es erfolgte ein Überschwingen. Nicht unterstrichene Datenwerte in den Spalten weisen ein Unterschwingen auf.
Im Hinblick auf die Auswirkungen von Asymmetrien zeigt ein Vergleich des zweiten, fünften und siebten Durchlaufs, dass zur Reduzierung der Größe der Außenseitenspannung (bei einem hohen negativen einlaufenden Potential an der Außenseite) eine positive Asymmetrie besser ist als eine Asymmetrie von Null oder eine negative Asymmetrie ist. Andererseits ließ sich bei größerem Drahtabstand und geringerer Asymmetrie (+0,233) in den Durchläufen 9 und 11 keine Auswirkung der Asymmetrie beobachten, die über das Maß an experimenteller Ungenauigkeit hinaus geht. Die Ladevorrichtung der ersten Stufe arbeitete bei einem größeren Abstand deutlich weniger effizient.
Das in Durchlauf 2 und 7 beobachtete Überschwingen bei positiver Asymmetrie unter voller Belastung ist ein Anzeichen für die Effizienz der ersten Stufe. In einer sich im Betrieb befindlichen Druckvorrichtung kann man sich die besondere Leistung der ersten Stufe unter diesen Bedingungen in vorteilhafter Weise auf verschiedene Art zunutze machen (wenn eine zweite Stufe der Bandbehandlungsladestation vorgesehen ist). Es kann in der (den) Übertragungsstation(en) eine stärkere Belastung (Übertragungsstrom) eingesetzt werden, der Drucker kann ein zusätzliches Modul umfassen, oder die Coronaladestationen der ersten Stufe können mit geringeren Spitzenspannungen betrieben werden, um ihre Lebensdauer zu verlängern usw.

Beispiel 4

Bandbehandlung bei einer höheren Bandgeschwindigkeit

In diesem Beispiel wurde die Bandbehandlungsladestation 300 in einem einmoduligen Testgerät bei einer verglichen mit 300 mm/sec für den Viermoduldrucker aus Beispiel 1 und 2 höheren Bandgeschwindigkeit von 450 mm/sec getestet. Das Transportband vor der Bandbehandlungsladestation mit Befestigungs- und Übertragungsströmen aufgeladen, um die Befestigung und die Übertragung sowohl in einem Einmoduldrucker als auch in einem Fünfmoduldrucker zu simulieren. Zumindest bei der Simulation des Fünfmoduldruckers führte dies zu einer hohen negativen Ladung an der Außenseite des Bands vor der Bandbehandlung. Der Befestigungsladestrom betrug 30 µA, der angenommene Übertragungsstrom pro Modul 37,5 µA. Dies führte zu einer zuvor aufgebrachten Gesamtstromstärke von 67,5 µA bei der Einmodulsimulation und von 217 µA für die Fünfmodulsimulation. Die Drahtabstände in Beispiel 4 waren die in Tabelle 2 aufgeführten nominalen Abstände. Die aufgelisteten Effektivströme umfassten die Verschiebungsströme, und der Effektivstrom pro Ladevorrichtung der zweiten Stufe betrug in allen Tests 620 µA. Alle Coronadrähte der ersten und zweiten Stufe waren 366,5 mm lang. Beide Stufen wurden mit 400 Hz betrieben. Tabelle 4 zeigt die Ergebnisse, wobei die Spannung nach der Behandlung auf jeder Seite auf die anhand von Beispiel 1 erläuterte Weise gemessen wird. Tabelle 4 Leistung bei erhöhter Geschwindigkeit
Gemäß der ersten Zeile aus Tabelle 4 für die Simulation des Einmoduldruckers, bei der die Bandbehandlungsladestation mit einem Effektivstrom von 700 µA pro Ladevorrichtung der ersten Stufe betrieben wurde, wurde an der Außenseite des Transportbands nach der Behandlung eine zufriedenstellend niedrige Durchschnittsspannung von -13 Volt gemessen. Eine Erhöhung der Effektivströme der ersten Stufe (Zeile 2, 3 und 4) bewirkte eine Umkehrung (Überschwingen) der Polarität des durchschnittlichen Oberflächenpotentials an der Außenseite des Bands nach der Behandlung, wobei die Spannung an der Außenseite nach der Behandlung weiterhin zufriedenstellend gering war. Andererseits wurde bei der Fünfmodulsimulation (Zeile 5-8) bei einer Gesamtlast von 217 µA eine nicht zufriedenstellende Leistung festgestellt, die entstand, wenn der Effektivstrom pro Ladevorrichtung der ersten Stufe 700 µA betrug (Zeile 5). Eine Erhöhung des Effektivstroms der ersten Stufe auf 800 µA führte dagegen wieder zu zufriedenstellenden Ergebnissen (Zeile 7), wobei das Oberflächenpotential an der Außenseite nach der Behandlung nur -19 Volt betrug. Eine weitere Erhöhung des Stroms in der ersten Stufe (Zeile 7 und 8) führte zu einer Umkehrung der Polarität ohne bemerkenswerte Verbesserung der Leistung. Beispiel 4 zeigt also, dass eine erfindungsgemäße Bandbehandlungsladestation zum Einsatz in einem Fünfmoduldrucker mit einer Durchlassgeschwindigkeit von mindestens 450 mm/sec einsetzbar ist (wobei der Fünfmoduldrucker Aufnahmeelement-Befestigungsladestationen umfasst).

Beispiel 5

Die Wirkung der zweiten Stufe

In Beispiel 5 wurden die Stromeinstellungen für die erste und die zweite Stufe der Bandbehandlungsladestation systematisch verändert, um die Wirkung auf die Bandspannungen nach der Behandlung und die mit diesen verbundenen Standardabweichungen herauszuarbeiten. Die Daten wurden in ein Computerprogramm eingegeben, um eine Vorhersage für eine besonders günstige Betriebsbedingung der Bandbehandlungsladestation zu treffen. Bei Beispiel 5 entsprach die polare Ladung auf dem einlaufenden Band einem Potentialunterschied über die Breite des Bands von zwischen ungefähr -3600 Volt und ungefähr -4000 Volt, wobei die Abstände für die erste und die zweite Stufe nominal und ohne angewandte Asymmetrie waren (s. Tabelle 2). Sowohl die erste als auch die zweite Stufe wurden mit 400 Hz betrieben. Das Material und die Geschwindigkeit des Transportbands waren identisch mit dem Beispiel 1. Auch die Spannungen nach der Behandlung wurden auf beiden Seiten des Bands auf die anhand von Beispiel 1 beschriebene Weise gemessen. Die Coronadrähte der ersten und zweiten Stufe waren je 366,5 mm lang.
Fig. 8a zeigt die Ergebnisse, die man bei alleinigem Einsatz der ersten Stufe der Bandbehandlungsladestation erhält, wenn also die zweite Stufe außer Betrieb ist. Die Oberflächenpotentiale auf beiden Seiten nach der Behandlung (in Entsprechung mit den polaren Ladungsdichten nach der Behandlung) sind in Abhängigkeit vom Effektivemissionsstrom der jeweiligen Ladevorrichtungen der ersten Stufe dargestellt (wobei die Emissionsströme der ersten Stufe gleich sind). Die Graphen zeigen, dass die Ladungsneutralisierung bei Stromstärken unter 600 µA sehr sensibel auf den Effektivemissionsstrom reagiert und die Ladungsneutralisierung bei Effektivströmen von ungefähr 450 µA sehr schlecht ist. Darüber hinaus verändern beide Polaritäten der Oberflächenpotentiale nach der Behandlung ihr Vorzeichen in der Nähe von ungefähr 590 µA, und bei höheren Stromstärken erreichen diese Oberflächenpotentiale Plateauwerte, welche die Zielwerte von ± 50 V übersteigen. Im vorliegenden Fall sind die Werte der Oberflächenpotentiale nach der Behandlung nur in einem engen Bereich der Effektivemissionsströme um ungefähr 590 µA herum zufriedenstellend. Separate Tests zeigen, dass die Stärke des Überschwingens in der Umkehrung der Polarität, wie es in Fig. 8A dargestellt ist, sensibel auf Veränderungen in der polaren Ladungsdichte des einlaufenden Bands reagiert, wobei die Werte der Überschwingungsspannungen zunehmen, je stärker das einlaufende Transportband geladen ist. Bei niedrigen Mengen an polarer Ladung auf dem einlaufenden Transportband lässt sich häufig ein Unterschwingen beobachten, d. h. die Oberflächenpotentiale nach der Behandlung kehren bei steigendem Effektivemissionsstrom ihre Polarität nicht um. Im Allgemeinen muss man auf aufwändige und kostenintensive "Schönheitsmaßnahmen" wie Anordnungsanpassungen (z. B. Abstandseinstellungen) oder Rückkopplungs- oder Vorkopplungsmechanismen zurückgreifen, wenn man ohne eine erfindungsgemäße zweite Stufe eine zufriedenstellende Neutralisierung des Transportbands erreichen will. Die Verwendung einer Bandbehandlungsladestation mit einer einzigen Stufe und Ladevorrichtungen mit offenem Draht ist inhärent nicht unempfindlich gegen die Höhe der polaren Ladung des einlaufenden Bands. Deshalb ist der Neutralisierungsgrad, der in einer derartigen Station (ohne Anordnungsverstellungen, Rückkopplung oder Vorkopplung) erreichbar ist, nicht nur abhängig von der polaren Ladungsdichte des einlaufenden Transportbands, sondern auch von anderen variablen Faktoren wie der Umgebungstemperatur, der relativen Luftfeuchtigkeit, Toleranzfehlern bei der Konstruktion der Ladevorrichtungen und bei der Anbringung der Ladevorrichtungen, einer Alterung der Coronadrähte usw.
Fig. 8B zeigt die enormen Verbesserungen, die mit der vorliegenden Erfindung unter Verwendung einer zweiten Stufe von Ladevorrichtungen mit Gittern erreichbar sind. Hier sind die Oberflächenpotentiale der Außen- und Innenfläche gegen die Effektivemissionsströme der zweiten Stufe aufgetragen (die Effektivemissionsströme der zweiten Stufe sind gleich). Die in Fig. 8B eingezeichneten Datenpunkte wurden mittels eines Effektivemissionsstroms von ungefähr 500 µA für jede Ladevorrichtung der ersten Stufe erzielt. Hierbei ist zu beachten, dass unter dieser Bedingung (Emissionsströme der zweiten Stufe gleich Null) Oberflächenpotentiale von ungefähr -480 Volt an der Außenseite und ungefähr -440 Volt an der Innenseite erzielt wurden, wenn die zweite Stufe nicht eingesetzt wurde (siehe Fig. 8A). Wie Fig. 8B jedoch zu entnehmen ist, lassen sich die Oberflächenpotentiale der Außen- und Innenseite des Bands bei einer Einstellung der Emissionsströme der zweiten Stufe auf ungefähr 500 µA deutlich auf die zufriedenstellenden Werte von -44 Volt bzw. +25 Volt reduzieren. Bei noch höheren Emissionsströmen der zweiten Stufe von bis zu 1090 µA nehmen die Oberflächenpotentiale nach der Behandlung bis zu einem Wert von weniger als ± 10 Volt ab, wie in Fig. 8B zu sehen ist.
Fig. 9A zeigt die Standardabweichungen der Oberflächenpotentiale nach der Behandlung nach Fig. 8A, Fig. 9B zeigt, dass die Standardabweichungen ohne die Verwendung der zweiten Stufe der Bandbehandlungsladestation mäßig groß sind, d. h. bei Emissionsströmen der ersten Stufe von 460 µA im Bereich von ungefähr 11 Volt liegen und bei Emissionsströmen von ungefähr 810 µA auf 5 Volt fallen. Wie andererseits in Fig. 9B zu sehen ist, bringt der Einsatz der zweiten Stufe bei einem Emissionsstrom der ersten Stufe von 500 µA eine deutliche Verbesserung der Gleichmäßigkeit der Spannung nach der Behandlung. Die Standardabweichung in Fig. 9B nimmt von ungefähr 9 Volt bei ausgeschalteter zweiter Stufe auf 2-3 Volt bei Emissionsströmen der zweiten Stufe von 500 µA ab. Eine Erhöhung der Emissionsströme der zweiten Stufe auf 1090 µA reduziert die Standardabweichung weiter auf 1-2 Volt.
Die Datenpunkte in Fig. 8A, B sowie weitere Datenpunkte wurden in eine Computeroptimierung eingegeben, um die Standardabweichungen mit den "nominalen" Ladevorrichtungsabständen dieses Beispiels zu minimieren. Der optimierte Effektivemissionsstrom der ersten Stufe betrug 625 µA, der optimierte Effektivemissionsstrom der zweiten Stufe betrug 727 µA. Mit diesen Einstellungen wird eine hohe Gleichmäßigkeit mit Standardabweichungen von nur 1,1 Volt (Außenseite) und 0,3 Volt (Innenseite) erreicht.
Beispiel 5 zeigt, dass die Spannung über das Transportband (und damit die polare Ladungsdichte) nach der Behandlung beim Einsatz der erfindungsgemäßen zweistufigen Bandbehandlungsladestation problemlos weit unter dem Zielwert von ± 50 Volt gehalten werden kann. Wie außerdem Fig. 8B zu entnehmen ist, ist der Wert der Spannung über das Transportband nach der Behandlung zumindest bei Stromstärken über ungefähr 500 µA nicht sensibel gegenüber den Wert der Effektivemissionsströme der zweiten Stufe. Dies bedeutet, dass die Vorrichtung unempfindlich gegen Veränderungen dieser Stromstärken ist, die z. B. durch Faktoren wie Drahtalterung oder Veränderungen der Umgebungsbedingungen hervorgerufen werden. Auf ähnliche Weise bedeutet die flache Reaktion der ersten Stufe bei Emissionsströmen der ersten Stufe von ungefähr 550 µA, die in Fig. 8A zu sehen ist, dass die Ausgabe der zweistufigen Vorrichtung auch unempfindlich gegenüber Veränderungen der Emissionsströme der ersten Stufe sind, die von denselben Faktoren verursacht werden können.
Zusammengefasst sind die Leistung und die Unempfindlichkeit der erfindungsgemäßen Bandbehandlungsladestation besser als bei bekannten Vorrichtungen, wobei die Austrittsspannung des Bands unempfindlich gegenüber dem Eingangsladungsniveau ist, unabhängig davon, ob eine Ablöseladevorrichtung eingesetzt wird oder nicht. In einer bevorzugten Betriebsart reduziert die erste Stufe der Bandbehandlungsladestation die Eingangsspannung (bedingt durch polare Ladung) von 4 kV oder mehr auf ein paar hundert Volt, und die zweite Stufe reduziert die Spannung dann weiter auf einen Betrag im unteren zweistelligen Bereich oder sogar noch weniger. Darüber hinaus sind die erfindungsgemäßen gitterlosen Ladevorrichtungen der erste Stufe mit ihrem bevorzugten Kunststoffgehäuse effizienter als bekannte Ladevorrichtungen mit leitfähigen Gehäusen. Außerdem bewirkt der bevorzugte Einsatz separater Stromregelungen für alle Ladevorrichtungen der ersten und zweiten Stufe Leistungsunempfindlichkeit insbesondere gegenüber Abstandsveränderungen aufgrund von herstellungs- oder montagebedingten Toleranzen, und die Ladevorrichtungen mit Gitter der zweiten Stufe bewirken eine Unempfindlichkeit gegenüber Asymmetrien der ersten Stufe. Ein weiterer Vorteil der zweistufigen Bandbehandlung besteht darin, dass sowohl für die erste als auch für die zweite Stufe feste Ladevorrichtungsabstände eingesetzt werden können, wodurch zeitaufwändige Einstellungen und/oder der Bedarf an kostenintensiven Mechanismen zur Einstellung der Abstände reduziert werden.
Die bevorzugte Konstruktion der Bandbehandlungsladestation ist insofern vorteilhaft, als alle individuellen Ladevorrichtungen gleich konstruiert und identisch ausgebildet sind (mit Ausnahme der an den Ladevorrichtungen der zweiten Stufe befestigten Gitterelemente), wodurch die Herstellungs- und Wartungskosten reduziert werden. Außerdem bietet die bevorzugte Konstruktion mit Aluminiumstützelementen und Endplatten aus Stahl in vorteilhafter Weise eine Abschirmung der Coronadrähte gegen elektromagnetische Interferenz.
Unabhängig davon, dass die erfindungsgemäße Bandbehandlungsladestation hier zur Verwendung in einer elektrostatografischen Druckmaschine beschrieben wurde, kann die Bandbehandlungsladestation auch breitere Anwendung in der Steuerung der Oberflächenladungsdichte und -spannung auf einem dielektrischen Band finden, d. h. nicht nur im Zusammenhang mit einem Transportband für Aufnahmeelemente in einem elektrostatografischen Drucker. Eine erfindungsgemäße Bandbehandlungsladestation, z. B. die Ausführungsformen 250, 300, 300' und 300", kann außerdem zum Ladungsausgleich und/oder zur Erzeugung eines vorgegebenen, gleichmäßigen Potentialunterschieds über ein beliebiges bewegtes dielektrisches Band eingesetzt werden. Hierzu werden die Gitterelemente der zweiten Stufe der Bandbehandlungsladestation auf ein beliebiges geeignetes Potential elektrisch vorgespannt. Eine erfindungsgemäße Bandbehandlungsladestation kann also Gitterelemente der zweiten Stufe umfassen, die für manche Anwendungen, z. B. zur Verwendung wie hier ansonsten anhand eines modulare elektrostatografischen Druckers ausführlich beschreiben, auf bestimmte Potentiale vorgespannt werden. Gegebenenfalls sind auch geeignete Asymmetrien der ersten und zweiten Stufe vorgesehen. Wenn das einlaufende Band eine polare Ladung enthält, ist ein Coronadraht der ersten Stufe zur Aufladung der Seite des Bands mit negativer Polarität der polaren Ladung vorzugsweise näher am Band angeordnet als der Coronadraht der ersten Stufe zum Aufladen der Bandseite mit positiver Polarität der polaren Ladung.
Es wird also eine Bandbehandlungsladestation zur Veränderung einer polaren Ladungsdichte und einer Nettoladungsdichte auf einem bewegten dielektrischen Band mit einer Vorderseite und einer Rückseite offenbart, wobei die Bandbehandlungsladestation eine erste Stufe und eine zweite Stufe umfasst. Das dielektrische Band wird nacheinander durch die erste und die zweite Stufe geführt. Die erste Stufe umfasst eine der Vorderseite des Bands zugewandte vorderseitige Coronaladevorrichtung mit offenem Draht und eine der Rückseite des Bands zugewandte rückseitige Coronaladevorrichtung mit offenem Draht. Die vorderseitige Coronaladevorrichtung mit offenem Draht umfasst mindestens einen vorderseitigen offenen Coronadraht, der mit einer vorderseitigen Wechselspannungswellenform der ersten Stufe betrieben wird, wobei zwischen dem/den vorderseitigen Coronadraht/-drähten der ersten Stufe und der Vorderseite kein Gitterelement zwischengeschaltet ist. Die rückseitige Coronaladevorrichtung umfasst mindestens einen rückseitigen offenen Coronadraht, der mit einer rückseitigen Wechselspannungswellenform der ersten Stufe betrieben wird, wobei zwischen dem/den rückseitigen Coronadraht/-drähten der ersten Stufe und der Vorderseite kein Gitterelement zwischengeschaltet ist. Die vorderseitige Wechselspannungswellenform der ersten Stufe ist vorzugsweise um 180 Grad phasenversetzt zur rückseitigen Wechselspannungswellenform. Die zweite Stufe umfasst eine der Vorderseite des dielektrischen Bands zugewandte vorderseitige Coronaladevorrichtung mit Gitter und eine der Rückseite zugewandte rückseitige Coronaladevorrichtung mit Gitter. Die vorderseitige Coronaladevorrichtung mit Gitter umfasst mindestens einen vorderseitigen Coronadraht der zweiten Stufe, der mit einer vorderseitigen Wechselspannungswellenform beaufschlagt wird, wobei zwischen dem/den vorderseitigen Coronadraht/-drähten und der Vorderseite ein elektrisch vorspannbares vorderseitiges Gitterelement zwischengeschaltet ist. Die rückseitige Coronaladevorrichtung mit Gitter umfasst mindestens einen rückseitigen Coronadraht der zweiten Stufe, der mit einer rückseitigen Wechselspannungswellenform betrieben wird, wobei zwischen dem/den rückseitigen Coronadraht/-drähten und der Rückseite ein elektrisch vorspannbares rückseitiges Gitterelement zwischengeschaltet ist. Die vorderseitige Wechselspannungswellenform der zweiten Stufe ist vorzugsweise um 180 Grad phasenversetzt zur rückseitigen Wechselspannungswellenform der zweiten Stufe. Das vorderseitige elektrisch vorspannbare Gitterelement und das rückseitige elektrisch vorspannbare Gitterelement sind auf ein beliebiges bestimmtes Potential, darunter auch Erdpotential, eingestellt, und es kann gegebenenfalls eine beliebige geeignete Asymmetrie der ersten und zweiten Stufe vorgesehen sein.
Außerdem wird ein Verfahren zur Veränderung einer polaren Ladungsdichte und einer Nettoladungsdichte auf einem dielektrischen Band offenbart, welches die folgenden Schritte umfasst: Betreiben zweier einander über das dielektrische Band zugewandter und gegenüber angeordneter Coronaladevorrichtungen mit offenem Draht mit einer jeweiligen vorgeordneten Wechselspannungswellenform, wobei die Ladevorrichtungen mit offenem Draht jeweils mindestens einen Coronadraht umfassen; Bewegen des dielektrischen Bands in eine Bewegungsrichtung vorbei an den Coronaladevorrichtungen mit dem offenen Draht, wobei das dielektrische Band einen zwischen den beiden gegenüberliegenden Coronaladestationen mit offenem Draht gebildeten vorgeordneten Spalt passiert; Betreiben zweier einander über das dielektrische Band zugewandter gegenüberliegender Coronaladestationen mit Gitter mit einer jeweiligen nachgeordneten Wechselspannungswellenform, wobei jede der Coronaladestationen mit Gitter mindestens einen Coronadraht umfasst; und Bewegen des dielektrischen Bands in die Bewegungsrichtung vorbei an den Coronaladevorrichtungen mit Gitter, wobei das dielektrische Band einen zwischen den gegenüberliegenden Coronaladevorrichtungen mit Gitter gebildeten nachgeordneten Spalt passiert. Jede Coronaladevorrichtung mit Gitter umfasst jeweils ein zwischen dem dielektrischen Band und dem mindestens einem Coronadraht angeordnetes elektrisch vorspannbares Gitter. Jede vorgeordnete Wechselspannungswellenform umfasst eine jeweilige vorgeordnete Gleichstromversatzspannung, die auch Null sein kann, und jede nachgeordnete Wechselspannungswellenform umfasst eine jeweilige nachgeordnete Gleichstromversatzspannung, die auch Null betragen kann. Zur Veränderung der polaren Ladungsdichte und der Nettoladungsdichte wird das jeweilige elektrisch vorspannbare Gitter auf ein jeweils bestimmtes Potential vorgespannt. Die Veränderung schließt die Erzeugung eines im Wesentlichen gleichmäßigen vorgegebenen Potentialunterschieds über das dielektrische Band nach den Coronaladevorrichtungen mit Gitter ein, wobei der vorgegebene Potentialunterschied auch im Wesentlichen Null Volt betragen kann. Das obige Verfahren kann auch zur Veränderung einer einlaufenden polaren Ladungsdichte eingesetzt werden, die vor den beiden gegenüberliegenden Coronaladevorrichtungen mit offenem Draht mehr als 1,2 Millicoulomb pro Quadratmeter beträgt. Darüber hinaus kann das Verfahren zur Neutralisierung der einlaufenden polaren Ladungsdichte und der einlaufenden Nettoladungsdichte auf dem dielektrischen Band eingesetzt werden, wobei das dielektrische Band als ein Transportband in Form eines umlaufenden endlosen Bands in einer elektrostatografischen Druckmaschine ausgebildet ist. Zu diesem Zweck kann das jeweilige bestimmte Potential des jeweiligen elektrisch vorspannbaren Gitters vorzugsweise dem Erdpotential entsprechen, während die jeweilige vorgeordnete Wechselspannungswellenform und die jeweilige nachgeordnete Wechselspannungswellenform vorzugsweise quasi trapezförmig ausgebildet sind, wobei die Neutralisierung eine polare Restladungsdichte auf dem Transportband von weniger als 13,7 Microcoulomb pro Quadratmeter hinterlässt. Das Verfahren kann alternativ auch zur Neutralisierung der einlaufenden Nettoladungsdichte auf dem dielektrischen Band und zur Erzeugung einer vorgegebenen polaren Restladungsdichte auf dem Band nach den einander gegenüberliegenden Gitterladevorrichtungen eingesetzt werden, wobei das dielektrische Band als ein Transportband in Form eines umlaufenden endlosen Bands zur Verwendung in einer elektrostatografischen Druckmaschine ausgebildet ist und die jeweilige vorgeordnete Wechselspannungswellenform und die jeweilige nachgeordnete Wechselspannungswellenform vorzugsweise quasi trapezförmig sind.
Die Erfindung wurde mit besonderem Bezug auf bestimmte bevorzugte Ausführungsformen im Detail beschrieben. Selbstverständlich können im Sinne und Geltungsbereich der Erfindung Veränderungen und Modifikationen vorgenommen werden. Liste der Bezugszeichen 100 Viermoduldrucker
101 Außenfläche des Transportbands
102 Innenfläche des Transportbands
121 Transportband
122a Walze
122b Walze
123 Aufnahmeelement
124 Zwischenübertragungselement
125 fotoleitfähiges Element
126 Gegendruckwalze
127 Coronaladestation
128a primärer Übertragungsspalt
128b sekundärer Übertragungsspalt
129 Bandreinigungsstation
200 Abschnitt
210 Ablösewalze
220 passive Entladungsbürste
230 (Antriebs-)Walze
240 Spannwalze
250 Bandbehandlungsladestation
250' Bandbehandlungsladestation
251 dielektrisches Gehäuse
252 dielektrisches Gehäuse
253 dielektrisches Gehäuse
254 Gehäuse
255, 255' Coronadraht
256, 256' Coronadraht
257, 257' Coronadraht
258, 258' Coronadraht
260 Gitterelement
260a Gitter
261 Gitterelement
261a Gitter
262 Bandstützelement
263 Bandstützelement
265a, b Abstandsstellmechanismus
266 Bandreinigungselement
266a, b Abstandsstellmechanismus
267 Bandreinigungselement
270a innere Ladestation
270a', b' Ladevorrichtung
270b äußere Ladestation
275a innere Gitterladestation
275a', b' Ladevorrichtung
275b äußere Gitterladevorrichtung
280 Hochspannungsstromeinheit
281 Stromuntereinheit
282 Stromuntereinheit
283 kapazitiver Kombinationsblindwiderstand
284 kapazitiver Kombinationsblindwiderstand
285a-d Hochspannungsleitung
288a-d Ausgang
290 Transportband
290' Transportband
300, 300', 300" Bandbehandlungsladestation
303c Schraube
304c Schraube
305 Stützelement
305a-d Hochspannungskabel
306a-d Abdeckelemente
307a Endplatte
307b, c verjüngter Stift
308 Dach
309 gebogener Abschnitt
310 Stützstruktur
311a, b Bandführungselement
312 Stützelement
312a Seitenwand
312b gebogener Abschnitt
312c Dachabschnitt
312d zweiter gebogener Abschnitt
313 Stützelement
313a Seitenwand
313b gebogener Abschnitt
313c Dach
314a-d Federelemente
315a, b Niederhalteschraube
316a, b Vorsprung
317a, b, c Endplatte
318a-e Längsspuren
319a, b Flügelschraube
320 Ladeeinheit
321 Gehäuse
321a Seitenwand
321b Rückwand
322 Endkappe
322 Seitenwand
322b Endwand
322c Griff
322d oberes Stück
322e Federabschnitt
323 Endkappe
323a Seitenwand
323b oberer Teil
323c Federabschnitt
324 Beschichtung
325 Stift
326 Seitenschiene
327a, b Vorsprung
330 Ladeeinheit
332c Griff
340 Ladeeinheit
341 Seitenwand
346 Schiene
347a, b Vorsprung
342c Griff
350 Ladeeinheit
351 Gehäuse
351a Seitenwand
351b Seitenwand
352 Endkappe
352a Seitenwand
352b Endwand
352c Griff
352e Federabschnitt
353 Endkappe
353a Seitenwand
353b Wand
353c Seitenwand
354 Isolierschicht
355 Metallstift
356 Schiene
357a, b Vorsprung
358 Coronadraht
360 Gitterelement
361 Seitenwand
362 Seitenwand
364a Clip
364b Clip
365a Clip
365b Clip
370 Gitterelement
371 Seitenwand
372 Seitenwand
373a gitterloser Abschnitt
373b gitterloser Abschnitt
374 Clip
375 Clip
376 Gitter
377 Pfeil
378 Biegung
379 v-förmige Seitenwandöffnung
380 Gitteröffnung
A Bewegungsrichtung Aufnahmeelement
B Bewegungsrichtung Aufnahmeelement
C Bewegungsrichtung Transportband
D Bewegungsrichtung Transportband
E Bewegungsrichtung Transportband
E' Bewegungsrichtung Transportband
E" Bewegungsrichtung Transportband
F-F' Strichlinie
G . . . G' Breite
H . . . H' Abstand
J . . . J' Abstand
K . . . K' Dicke
L . . . L' Strichlinie
iB₁ Stromstärke
iB₂ Stromstärke
iF₁ Stromstärke
iF₂ Stromstärke
ITM1, LTM2, ITM3, ITM4 Zwischenübertragungselement
M1 erstes Modul
M2 Modul
M3 Modul
M4 viertes Modul
PC1, PC2, PC3, PC4 fotoleitfähiges Element
R1 Aufnahmeelement
R2 Aufnahmeelement
R3 Aufnahmeelement
R4 Aufnahmeelement
R5 vollständiger Farbdruck
T1, T2, T3, T4 Gegendruckwalze
V_B1 Spannung
V_B2 Spannung
V_F1 Spannung
VF₂ Spannung

Claims

1. Bandbehandlungsladestation (250, 250', 300, 300', 300") zur Behandlung eines dielektrisches Transportbands (121, 290, 290'), wobei das Transportband (121, 290, 290') eine Außenfläche (101) und eine Innenfläche (102) umfasst, wobei die Bandbehandlungsladestation (250, 250', 300, 300', 300") folgendes umfasst:
eine erste Stufe mit einander gegenüberliegenden Coronaladevorrichtungen mit offenem Draht, darunter eine der Außenfläche (101) des Transportbands (121, 290, 290') zugewandte äußere Coronaladevorrichtung (270b, 270b') mit offenem Draht (257) und eine der Innenfläche (102) des Transportbands (121, 290, 290') zugewandte innere Coronaladevorrichtung (270a, 270a') mit offenem Draht (255), wobei die äußere Coronaladevorrichtung (270b, 270b') mit offenem Draht (257) einen im Wesentlichen parallel zur Außenfläche (101) verlaufenden, mit einer äußeren Wechselspannungswellenform der ersten Stufe betriebenen äußeren Coronadraht (257) der ersten Stufe und die innere Coronaladevorrichtung (270a, 270a') einen im Wesentlichen parallel zur Innenfläche (102) verlaufenden, mit einer inneren Wechselspannungswellenform der ersten Stufe betriebenen inneren Coronadraht (255) der ersten Stufe umfasst,
eine zweite Stufe mit einander gegenüberliegenden Coronaladevorrichtungen mit Gitter, darunter einer der Außenfläche (101) des Transportbands (121, 290, 290') zugewandte äußere Coronaladevorrichtung (275b, 275b') mit Gitter (261a) und eine der Innenfläche (102) des Transportbands (121, 290, 290') zugewandte innere Coronaladevorrichtung (275a, 275a') mit Gitter (260a), wobei die äußere Coronaladevorrichtung (275b, 275b') mit Gitter (261a) einen im Wesentlichen parallel zur Außenfläche (101) verlaufenden, mit einer äußeren Wechselspannungswellenform der zweiten Stufe betriebenen äußeren Coronadraht (258) der zweiten Stufe umfasst und zwischen dem äußeren Coronadraht (258) der zweiten Stufe und der Außenfläche (101) ein äußeres leitfähiges und im Wesentlichen parallel zur Außenfläche (101) verlaufendes Gitter (261a) angeordnet ist, und wobei die innere Coronaladevorrichtung (275a, 275a') mit Gitter (260a) einen im Wesentlichen parallel zur Innenfläche (102) verlaufenden, mit einer inneren Wechselspannungswellenform der zweiten Stufe betriebenen inneren Coronadraht (256) der zweiten Stufe umfasst und zwischen dem inneren Coronadraht (256) der zweiten Stufe und der Innenfläche (102) ein leitfähiges, im Wesentlichen parallel zur Innenfläche (102) verlaufendes Gitter (260a) angeordnet ist.

2. Bandbehandlungsladestation (250, 250', 300, 300', 300") nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bandbehandlungsladestation (250, 250', 300, 300', 300") zur Verwendung in einer elektrostatografischen Druckmaschine (100) dient, die ein endloses umlaufendes dielektrisches Transportband (121, 290, 290') umfasst, das zur Bewegung von Aufnahmeelementen (123, R1-R4) durch mindestens ein elektrostatografisches Bebilderungsmodul (M1-M4) der elektrostatografischen Druckmaschine (100) in der Weise geeignet ist, dass in dem mindestens einen elektrostatografischen Bebilderungsmodul (M1-M4) erzeugte Tonerbilder elektrostatisch auf die Aufnahmeelemente (123, R1-R4) übertragen werden, wobei das Transportband (121, 290, 290') eine Außenfläche (101) und eine Innenfläche (102) umfasst und die Aufnahmeelemente (123, R1-R4) vor der Bewegung durch das mindestens eine elektrostatografische Bebilderungsmodul (M1-M4) auf der Außenfläche (101) haften und das Transportband (121, 290, 290') nach dem Ablösen der Aufnahmeelemente (123, R1-R4) eine in Form einer polaren Ladungsdichte und einer Nettoladungsdichte vorliegende elektrostatische Ladung trägt, zu deren Modifizierung die Bandbehandlungsladestation (250, 250', 300, 300', 300") dient, und/oder wobei die äußere Wechselspannungswellenform der ersten Stufe um 180° phasenversetzt zur inneren Wechselspannungswellenform der ersten Stufe ist, und/oder wobei die äußere Wechselspannungswellenform der zweiten Stufe um 180° phasenversetzt zur inneren Wechselspannungswellenform der zweiten Stufe ist, und wobei das Transportband (121, 290, 290') nach dem Passieren des mindestens einen elektrostatografischen Bebilderungsmoduls (M1-M4) zur Modifizierung der polaren Ladungsdichte und der Nettoladungsdichte nacheinander durch die erste Stufe und durch die zweite Stufe geführt wird.

3. Bandbehandlungsladestation nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass das äußere Gitter (261a) und das innere Gitter (260a) geerdet sind und dass die Modifizierung der Neutralisierung der polaren Ladungsdichte und der Nettoladungsdichte dient und wobei mindestens ungefähr 80% der Neutralisierung der polaren Ladungsdichte in der ersten Stufe erfolgen.

4. Bandbehandlungsladestation nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das äußere Gitter (261a) und das innere Gitter (260a) auf ein vorgegebenes Potential elektrisch vorgespannt sind und dass die Modifizierung der Neutralisierung der polaren Ladungsdichte und der Nettoladungsdichte der Erzeugung eines vorgegebenen, gleichmäßigen Potentialunterschieds über das Transportband (121, 290, 290') dient, nachdem das Transportband (121, 290, 290') die erste und die zweite Stufe passiert hat.

5. Bandbehandlungsladestation nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladevorrichtungen (270a, 270a', 270b, 270b') mit offenem Draht (255, 257) und die Ladevorrichtungen (275a, 275a', 275b, 275b') mit Gitter (260a, 261a, 376) von einer gemeinsamen Stützstruktur (310) getragen werden.

6. Bandbehandlungsladestation nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützstruktur (310) zum Auswechseln oder Warten des Transportbands (121, 290, 290') in einen oberen Abschnitt und einen auf einfache Weise abnehmbaren unteren Abschnitt teilbar ist, wobei der untere Abschnitt Schienen (326, 356) umfasst, die die äußere Ladevorrichtung (270b, 270b') mit offenem Draht (257) tragen, sowie Schienen (326, 356), die die äußere Ladevorrichtung (275b, 275b') mit Gitter (261a) tragen, und der obere Abschnitt Schienen (326, 356) umfasst, die die innere Ladevorrichtung (270a, 270a') mit offenem Draht (255) tragen sowie Schienen, die die innere Ladevorrichtung (275a, 276a') mit Gitter (260a) tragen.

7. Bandbehandlungsladestation nach einem der Ansprüche 5 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützstruktur (310) zur Führung des im gespannten Zustand durch die Bandbehandlungsladestation (250, 250', 300, 300', 300") bewegten Transportbands (121, 290, 290') mindestens ein in der Nähe des Eingangs der Bandbehandlungsladestation (250, 250', 300, 300', 300") angeordnetes Bandstützelement (262) und ein in der Nähe des Ausgangs der Bandbehandlungsladestation (250, 250', 300, 300', 300") angeordnetes Bandstützelement (263) umfasst.

8. Bandbehandlungsladestation nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Coronaladevorrichtungen (270a, 270a', 270b, 270b') mit offenem Draht (255, 257) von einer Stützstruktur der ersten Stufe getragen werden und die Ladevorrichtungen (275a, 275a', 275b, 275b') der zweiten Stufe von einer Stützstruktur der zweiten Stufe getragen werden, wobei die Stützstruktur der ersten Stufe und die Stützstruktur der zweiten Stufe physisch durch einen Abstand entlang der Bewegungsrichtung des Transportbands (121, 290, 290') getrennt sind.

9. Bandbehandlungsladestation nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Stützstruktur der ersten Stufe und der Stützstruktur der zweiten Stufe eine Bandreinigungsvorrichtung (129, 266) angeordnet ist, wobei die Ladevorrichtungen (270a, 270a', 270b, 270b') mit offenem Draht (255, 257) eine vorgegebene Spannungspolarität und einen vorgegebenen Potentialunterschied über das Transportband (121, 290, 290') erzeugen, um vor dem Eintritt des Transportbands (121, 290, 290') in die Bandreinigungsvorrichtung (129, 266) eine geeignete Behandlung des Transportbands (121, 290, 290') durch die erste Stufe zu erreichen.

10. Bandbehandlungsladestation nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet,
dass die äußere Wechselspannungswellenform der ersten Stufe und die innere Wechselspannungswellenform der ersten Stufe eine gemeinsame Frequenz der ersten Stufe aufweisen; und
dass die äußere Wechselspannungswellenform der zweiten Stufe und die innere Wechselspannungswellenform der zweiten Stufe eine gemeinsame Frequenz der zweiten Stufe aufweisen;
wobei zwischen der Frequenz der ersten Stufe und der Frequenz der zweiten Stufe ein Frequenzunterschied besteht, der auch Null betragen kann.

11. Bandbehandlungsladestation nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet,
dass die äußere Wechselspannungswellenform der ersten Stufe einen äußeren Gleichstromversatz der ersten Stufe aufweist, der Null enthält;
dass die innere Wechselspannungswellenform der ersten Stufe einen inneren Gleichstromversatz der ersten Stufe aufweist, der Null enthält,
dass die äußere Wechselspannungswellenform der zweiten Stufe einen äußeren Gleichstromversatz der zweiten Stufe aufweist, der Null enthält, und
dass die innere Wechselspannungswellenform der zweiten Stufe einen inneren Gleichstromversatz der zweiten Stufe aufweist, der Null enthält.

12. Bandbehandlungsladestation nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die äußere Wechselspannungswellenform der ersten Stufe, die innere Wechselspannungswellenform der ersten Stufe, die äußere Wechselspannungswellenform der zweiten Stufe und die innere Wechselspannungswellenform der zweiten Stufe eine im Wesentlichen quasi trapezförmige Form aufweisen.

13. Bandbehandlungsladestation nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, das bei jeder Frequenz Φ von mehr als 600 Hz die äußere Wechselspannungswellenform der ersten Stufe, die innere Wechselspannungswellenform der ersten Stufe, die äußere Wechselspannungswellenform der zweiten Stufe und die innere Wechselspannungswellenform der zweiten Stufe eine gleich große Anstiegs- und Abnahmezeit aufweisen, die sich antiproportional zur Frequenz verhält und nach (600 τ/Φ) berechnet, wobei τ eine sinnvolle Anstiegs- und Fallzeit für den Einsatz bei einer Frequenz von weniger als oder gleich 600 Hz darstellt.

14. Bandbehandlungsladestation nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die äußere Wechselspannungswellenform der ersten Stufe phasengleich zur äußeren Wechselspannungswellenform der zweiten Stufe ist und die innere Wechselspannungswellenform der ersten Stufe phasengleich zur äußeren Wechselspannungswellenform der zweiten Stufe ist.

15. Bandbehandlungsladestation nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass eine Asymmetrie der ersten Stufe definiert ist als [(ein rechtwinkliger Abstand zwischen dem inneren Coronadraht (255) der ersten Stufe und dem Transportband (121, 290, 290')] minus [(ein rechtwinkliger Abstand zwischen dem äußeren Coronadraht (257) der ersten Stufe und dem Transportband (121, 290, 290')] geteilt durch (einen rechtwinkligen Abstand zwischen dem inneren Coronadraht (255) der ersten Stufe und dem äußeren Coronadraht (257) der ersten Stufe); und dass eine Asymmetrie der zweiten Stufe definiert ist als [(ein rechtwinkliger Abstand zwischen dem inneren Coronadraht (256) und dem Transportband (121, 290, 290')] minus [ein rechtwinkliger Abstand zwischen dem äußeren Coronadraht (258) und dem Transportband (121, 290, 290')] geteilt durch (einen rechtwinkligen Abstand zwischen dem inneren Gitter der zweiten Stufe und dem äußeren Gitter).

16. Bandbehandlungsladestation nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass für die folgenden Abstände feste, nicht verstellbare Werte vorgesehen sind:
für den rechtwinkligen Abstand zwischen dem inneren Coronadraht (255) der ersten Stufe und dem Transportband (121, 290, 290'),
für den rechtwinkligen Abstand zwischen dem äußeren Coronadraht (256) der ersten Stufe und dem Transportband (121, 290, 290'),
für den rechtwinkligen Abstand zwischen dem inneren Gitter (260a) und dem Transportband (121, 290, 290'), und
für den rechtwinkligen Abstand zwischen dem äußeren Gitter (261a,) und dem Transportband (121, 290, 290').

17. Bandbehandlungsladestation nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die äußere Ladevorrichtung (270b, 270b') mit offenem Draht (257) und die innere Ladevorrichtung (270a, 270a') mit offenem Draht (255) die äußere Ladevorrichtung (275b, 275b') mit Gitter (261a) und die innere Ladevorrichtung (275a, 275a') mit Gitter (260a) an einer gemeinsamen Stützstruktur (310) angeordnet sind.

18. Bandbehandlungsladestation nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet,
dass mindestens einer der nachfolgenden Abstände mittels eines Abstandsstellmechanismus verstellbar ist:
der rechtwinklige Abstand zwischen dem inneren Coronadraht (255) der ersten Stufe und dem Transportband (121, 290, 290'), der rechtwinklige Abstand zwischen dem äußeren Coronadraht (257) der ersten Stufe und dem Transportband (121, 290, 290'), der rechtwinklige Abstand zwischen dem inneren Gitter (260a) und dem Transportband (121, 290, 290'), und der rechtwinklige Abstand zwischen dem äußeren Gitter (261a) und dem Transportband (121, 290, 290').

19. Bandbehandlungsladestation nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet,
dass eine die Spannungswellenformen zur Aktivierung der Ladevorrichtungen (270a, 270a', 270b, 270b') mit offenem Draht (255, 257) und der Ladevorrichtungen (275a, 275a', 275b, 275b') mit Gitter (260, 261a, 376) bereitstellende Stromeinheit (280) folgendes umfasst:
zwei geregelte, separat steuerbare Ausgänge (288a, b) der ersten Stufe zum Erzeugen einer äußeren Wechselspannungswellenform der ersten Stufe bzw. einer inneren Wechselspannungswellenform der ersten Stufe; und
zwei geregelte, separat steuerbare Ausgänge (288c, d) der zweiten Stufe zum Erzeugen einer äußeren Wechselspannungswellenform der zweiten Stufe bzw. einer inneren Wechselspannungswellenform der zweiten Stufe.

20. Bandbehandlungsladestation nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden geregelten, separat steuerbaren Ausgänge (288c, d) der zweiten Stufe über eine jeweilige Hochspannungsleitung (285a-d) individuell mit dem äußeren Coronadraht (258) der zweiten Stufe und dem inneren Coronadraht (256) der zweiten Stufe verbunden sind, wobei in jede der Hochspannungsleitungen (285a-d) ein kapazitiver Kombinationsblindwiderstand (283, 284) mit mindestens einem Kondensator (283, 284) integriert ist, wobei der jeweilige Kombinationsblindwiderstand (283, 284) parallel, seriell und parallel-seriell verbundenen Kondensatorkombinationen (283, 284) umfasst.

21. Bandbehandlungsladestation nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abstand zwischen dem äußeren Coronadraht (257) der ersten Stufe und dem inneren Coronadraht (255) der ersten Stufe in einem Bereich von ungefähr zwischen 8 mm und 16 mm liegt.