DE60020026T2

DE60020026T2 - Drucker mit bandförmigem Bildträger

Info

Publication number: DE60020026T2
Application number: DE60020026T
Authority: DE
Inventors: Ludo Verluyten; Jan De Bock
Original assignee: Xeikon International NV
Current assignee: Xeikon Manufacturing NV
Priority date: 1999-08-07
Filing date: 2000-07-27
Publication date: 2006-03-16
Anticipated expiration: 2020-07-28
Also published as: GB9918585D0; EP1076272A2; DE60020026D1; EP1076272B1; US6377771B1; EP1076272A3; JP2001075375A

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft Drucker, insbesondere Drucker der Art, die einen beweglichen, bildtragenden Gurt, und eine Vielzahl von Tonerbildern erzeugende Stationen für das sequentielle Ablegen einer Vielzahl von Tonerbildern paßgenau zueinander auf die Oberfläche des bildtragenden Gurtes, um darauf ein zusammengesetztes Tonerbild zu erzeugen, einschließt.
Hintergrund der Erfindung
Das US Patent Nr. US 5,805,967 (De Cock et al./Xeikon NV) beschreibt einen elektrostatographischen Mehrfarbdrucker für einen einzigen Durchlauf (single pass). Eine Vielzahl von Tonerbildern unterschiedlicher Farben werden elektrostatisch sequentiell in Pulverform paßgenau zueinander aus einer Vielzahl von Druckstationen auf ein bildtragendes Bauteil, das in Form eines dazwischenliegenden Übertragungsgurtes vorliegt, abgeschieden. Das so erzeugte, zusammengesetzte Tonerbild wird dann auf einen silikonbeschichteten Metalltransfergurt übertragen, der mit einem Substrat in Kontakt gebracht wird. Das zusammengesetzte Tonerbild wird dabei auf das Substrat übertragen.
Der dazwischenliegende Transfergurt kann eine tonerbildtragende Oberfläche aus einem elektrisch nicht leitenden Material, ausgewählt aus Polyethylenterephthalat, Silikonelastomer, Polyimid (wie z.B. KATPON – Handelsmarke), und Mischungen davon, besitzen.
Es wurde festgestellt, daß dort, wo mehrere Tonerbilder elektrostatisch auf den dazwischenliegenden Transfergurt übertragen werden, einige Störungen des zusammengesetzten Bildes durch Übertragung auf den Transfergurt auftreten können, die sich selbst durch schlecht übertragene Gebiete in dem endgültigen, gedruckten Produkt offenbaren.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Drucker nach der beschriebenen Art bereitzustellen, bei dem diese Nachteile überwunden werden können.
Wir haben entdeckt, daß dieses Ziel, und andere nützliche Vorteile, erhalten werden können, wenn der bildtragende Gurt aus einem nicht leitenden Material mit besonderen elektrischen Eigenschaften hergestellt ist.
Gemäß der Erfindung wird ein Drucker einschließlich eines beweglichen, bildtragenden Gurtes und einer Vielzahl von Tonerbildern erzeugenden Stationen für die sequentielle elektrostatische Übertragung einer Vielzahl von Tonerbildern paßgenau zueinander auf die Oberfläche des bildtragenden Gurtes bereitgestellt, um ein zusammengesetztes Tonerbild darauf zu erzeugen, wobei der bildtragende Gurt eine durchschnittliche Dicke im Bereich von zwischen 100 und 150 μm besitzt und aus einem elektrisch nicht leitenden Material mit einem mittleren spezifischen Volumenwiderstand von 10⁸ bis 10¹¹ Ohm m hergestellt ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung schließt der Drucker auch eine Transfereinheit zum Übertragen des zusammengesetzten Bildes von dem bildtragenden Gurt auf ein Substrat ein.
Ohne an die Theorie gebunden sein zu wollen, glauben wir, daß im Falle eines Mehrfarbdruckers, bei dem eine Vielzahl von Tonerbildern unterschiedlicher Farben durch Elektrostatik auf den dazwischenliegenden Transfergürtel der Reihe nach abgeschieden werden, die elektrische Spannung, die benötigt wird, um den Toner bei einer gegebenen Druckstation abzuscheiden, von der elektrischen Spannung abhängt, die auf der Gurtoberfläche und dem darauf abgeschiedenen Toner von der vorhergehenden Station oder den vorhergehenden Stationen beibehalten wurde. Daher würde die Gesamtladung auf dem Gurt dazu neigen, sich aufzubauen, während der Gurt von einer Druckstation zur nächsten fortschreitet. Wenn als Ergebnis einer solchen Ladungsansammlung eine Entladung zwischen dem Gurt und der Bildtrommel bei einer dieser Druckstationen, oder möglicherweise zwischen dem Gurt und der Transfereinheit stattfinden sollte, wäre eine Entladung dafür verantwortlich, daß das Bild auf dem Gurt gestört wird. Daher kann, wenn mehrere Tonerbilder elektrostatisch auf den bildtragenden Gurt abgeschieden werden, die Ladung auf dem Gurt sich bis zu dem Punkt aufbauen, an dem Funkenbildung oder andere unkontrollierte Entladung stattfindet, aufgrund von Paschenentladung, wenn der bildtragende Gurt und der latente Bildträger getrennt werden oder miteinander in Kontakt kommen. Durch Auswahl der elektrischen Eigenschaften des bildtragenden Gurtes ist diese überschüssige Ladung in der Lage, in einer kontrollierten Art und Weise sich zwischen den Druckstationen zu verteilen, wodurch die elektrostatischen Spannungen, die für die Übertragung des Toners bei der nachfolgenden Druckstationen notwendig ist, vermindert wird und unkontrollierte Entladungen dadurch vermieden werden.
Wir kennen das US Patent Nr. 5,823,017 (Soga et al./Ricoh), das die Verwendung eines dazwischenliegenden Transfergurtes empfiehlt, der aus einem Material mit einem spezifischen Volumenwiderstand von 10⁸ Ωcm bis 10¹⁰ Ωcm (10⁶ bis 10⁸ Ωm) und einem Oberflächenwiderstand von 10⁷ bis 10¹³ Ω hergestellt ist, in einem Drucker, dessen Aufbau zu dem der vorliegenden Erfindung unterschiedlich ist. Gemäß Spalte 11, Zeile 37 ff dieses Patents ist eine Vorrichtung zum Entladen des dazwischenliegenden Transfergurtes nicht notwendig, da solch ein Gurt leicht durch eine geerdete Walze entladen werden kann. Es wird festgehalten, daß spezifische Volumenwiderstände weniger als 10⁸ Ωcm (10⁶ Ωm) das Tonerbild davon abhalten würde, auf den Gurt übertragen zu werden, während spezifische Volumenwiderstände von größer als 10¹⁰ Ωcm (10⁸ Ωm) zu der Notwendigkeit einer zusätzlichen Entladevorrichtung zusätzlich zu der geerdeten Walze führen würde.
Wir haben festgestellt, daß, wenn der spezifische Widerstand zu niedrig ist, wie z.B. ein spezifischer Volumenwiderstand von ungefähr 10⁴ Ωm oder weniger, der bildtragende Gurt keine Ladung beibehalten kann, die ausreichend für eine wirksame Übertragung des Tonerbildes darauf ist. Wenn der spezifische Widerstand des bildtragenden Gurtes zu hoch ist, wie z.B. ein spezifischer Volumenwiderstand von ungefähr 10 ³ Ωm oder mehr, können Ladungen nicht in einer kontrollierten Art und Weise abfließen und einige Entladung kann auftreten.
Der bildtragende Gurt wird idealerweise aus einer einzigen Schicht des elektrisch nicht leitenden Materials hergestellt, wobei der mittlere spezifische Volumenwiderstand von 10⁸ bis 10¹¹ Ohmm Volumen über die Gesamtdicke des Gurtes beträgt.
Im vorliegenden Zusammenhang wird der spezifische Volumenwiderstand gemäß ASTM D257 gemessen. Bevorzugt beträgt die Ungleichmäßigkeit des spezifischen Widerstandes des bildtragenden Gurtes nicht mehr als ± 1 Größenordnung.
Es ist wünschenswert, daß das Material, aus dem der bildtragende Gurt hergestellt ist, widerstandsfähig gegen Ozon ist. In dem vorliegenden Zusammenhang wird die Widerstandsfähigkeit gegen Ozon durch den Standard NEN-ISO 1431/1-1990 gemessen, bei dem die Probe einer Zugspannung von 5 Mpa in einer Atmosphäre, die 5 ppm Ozon bei einer relativen Feuchtigkeit von 55% enthält, ausgesetzt wird.
Es ist auch wünschenswert, daß das Material, aus dem der bildtragende Gurt hergestellt ist, eine geringe Feuchtigkeitsabsorption aufweist. Wenn Feuchtigkeit auf die Oberfläche des bildtragenden Gurtes adsorbiert wird, können sich dessen elektrische Eigenschaften ändern und insbesondere kann der mittlere spezifische Volumenwiderstand abfallen. Wir bevorzugen, daß das Material, aus dem der bildtragende Gurt hergestellt ist, einen mittleren spezifischen Volumenwiderstand von mindestens 10⁸ Ohm m besitzt, wenn er in einer Atmosphäre mit einer relativen Feuchtigkeit von 45% gemessen wird. Durch Verwendung eines solchen Materials wird der Bedarf an Messungen unter extremen Umweltbedingungen, die im Drucker vorgenommen werden, stark vermindert.
Die Oberfläche des bildtragenden Gurtes besitzt bevorzugt eine Härte von mindestens 63 Shore D oder dementsprechend. Wenn die Härte unzureichend ist, wird die Oberfläche anfälliger für Beschädigung, z.B. durch Zerkratzen.
Die Oberfläche des bildtragenden Gurtes, die mit dem Bild in Kontakt steht, besitzt bevorzugt eine Oberflächenspannung so niedrig wie möglich, um die Bildung von Tonerfilmen zu vermindern und um die Verunreinigung durch (klebende) Bestandteile, die von den bedruckten Substraten auf die Oberfläche der Transfereinheit abgegeben werden, zu vermindern. Am bevorzugtesten besitzt der bildtragende Gurt eine Oberflächenspannung von weniger als 60 Dyn/cm. Des weiteren ist eine niedrige Oberflächenspannung für den bildtragenden Gurt bei der Maximierung der Übertragungseffizienz und der Vermeidung von Druckdefekten beim Transfer des zusammengesetzten Bildes auf die Transfereinheit vorteilhaft.
Eine andere wichtige Anforderung mit Bezug auf die Oberflächenbedingungen ist die Oberflächenkörnung. Der Ra-Wert für die Oberfläche des bildtragenden Gurtes beträgt bevorzugt weniger als 0,5 μm, um das Bildrauschen zu minimieren und die Übertragungseffizienz zu maximieren.
Das elektrisch nicht leitende Material, aus dem der bildtragende Gurt hergestellt ist, wird ausgewählt aus den Klassen von Polyestern, Polyethern, Polyamiden, Polyimiden und Copolymeren davon. Das verwendete Material kann homogen sein. Alternativ können während der Herstellung des Materials Bestandteile zugegeben werden, um den spezifischen Widerstand und/oder die thermischen Eigenschaften und/oder andere Eigenschaften des Materials zu verändern.
Der bildtragende Gurt ist bevorzugt in der Form eines nicht gewobenen, durchgehenden Gurtes, insbesondere ein nahtloser Gurt, oder ein Gurt mit einer sogenannten unsichtbaren Naht. Nahtlose Gurte können durch ein zentrifugierendes Gußverfahren, wie es im Stand der Technik bekannt ist, hergestellt werden.
Es ist wünschenswert, daß das Material, aus dem der bildtragende Gurt hergestellt ist, hitzestabil ist, d.h., das Material kann geschmolzen und wieder verfestigt werden, ohne daß bedeutende, bleibende chemische Veränderungen auftreten. Mit solchen wärmebeständigen Materialien wird die Herstellung eines nahtlosen Gurtes oder eines Gurtes mit einer „unsichtbaren" Schweißnaht stark erleichtert. Ein nahtloser Gurt oder ein Gurt mit einer unsichtbaren Schweißnaht ist unverzichtbar, wenn das Substrat in Form einer Matrix ist, und der Printer dazu gedacht ist, Bilder von unbestimmter Länge zu drucken.
Der Gurt besitzt geeigneterweise eine durchschnittliche Dicke von zwischen 100 und 150 μm. Wenn die Dicke des Gurtes zu gering ist, wird die Steifheit vermindert, wodurch der Gurt anfällig für Verformungen wird. Wenn die Dicke des Gurtes zu groß ist, induzieren die Steifheit und Gebiete mit geringen Transferdefekten, wie z.B. Fehlstellen und einen Verlust an Effizienz.
Idealerweise besitzt der Gurt ein Zugmodul von mehr als 0,5 Gpa, am bevorzugtesten von mehr als 2 Gpa, gemessen nach ASTM D 790 IB. Wenn der Zugmodul zu gering ist, wird er zu Übereinstimmungsproblemen zwischen den einzelnen Tonerbildern führen, da relativ geringe Variationen des Zugmoduls bei dem bildtragenden Gurt zu bedeutenden, unkontrollierten Gürtelausdehnungen zwischen den Tonerbilder erzeugenden Stationen führen können.
Der Gurt sollte auch eine Einreißfestigkeit von mindestens 200 N/mm besitzen. Wenn die Einreißfestigkeit zu gering ist, wird die Lebensdauer des Gurtes vermindert.
Die folgende Tabelle zeigt einige Materialien, die für die Verwendung als bildtragender Gurt geeignet sind, zusammen mit einigen Materialien ähnlicher Zusammensetzung, von denen einige Eigenschaften nicht oder nur ungenügend kontrolliert sind, da sie eine oder mehrere der Zieleigenschaften nicht erfüllen. Die Eigenschaften sind bei einer Materialdicke von 110 bis 150 μm bei Raumtemperatur gemessen.
Mittel zum Spannen des bildtragenden Gurtes können bereitgestellt werden, um gute Übereinstimmung der Tonerbilder darauf sicherzustellen, und um die Qualität der Übertragung des zusammengesetzten Tonerbildes davon auf die Transfereinheit zu verbessern. Mittel zur Kontrolle der Querposition und Bewegung des bildtragenden Gurtes können auch eingeschlossen sein.
Jede Tonerbild erzeugende Station kann eine rotierbare, endlose Oberfläche, wie z.B. eine Trommel mit einer fotosensitiven Oberfläche, auf der ein latentes, elektrostatisches Bild erzeugt wird, eine Entwicklereinheit zur Entwicklung des elektrostatischen Bildes, um ein Tonerbild auf der Trommeloberfläche zu erzeugen und Mittel zur Übertragung des Tonerbildes auf den bildtragenden Gurt umschließen. Jede bilderzeugende Station wird im allgemeinen eine elektrostatische Vorrichtung zur Abscheidung des Tonerbildes auf den bildtragenden Gurt einschließen. Die elektrostatische Vorrichtung kann in Form einer Übertragungskrone oder einer geladenen Transferwalze sein. Der bildtragende Gurt ist bevorzugt mit der Trommel über einen Wickelwinkel von mehr als 5° in Kontakt, so daß anhaftender Kontakt zwischen dem bildtragenden Gurt und der Trommeloberfläche es ermöglicht, daß Schwung verläßlich von dem bildtragenden Gurt auf die Trommel übertragen wird. Die Verläßlichkeit dieser Übertragung wird durch Spannen des bildtragenden Gurtes verbessert.
Die Transfereinheit wird zur Übertragung des zusammengesetzten Bildes von dem bildtragenden Gurt auf das Substrat bereitgestellt. Um dies zu erreichen wird das zusammengesetzte Bild auf der Transfereinheit erhitzt, um das Bild vor dem Kontakt mit dem Substrat anzuheften. Dieses Erhitzen kann entweder durch direktes Erhitzen des Bildes, z.B. unter Verwendung eines Heizstrahlers, der direkt angrenzend zur Oberfläche der Transfereinheit angebracht ist, oder indirekt, z.B. durch Erhitzen der Transfereinheit selbst, erreicht werden. Wenn die Temperatur des zusammengesetzten Tonerbildes und der Druck, der zwischen der Transfereinheit und dem Substrat an ihrem Kontaktbereich ausgeübt wird, ausreichend sind, ist keine weitere Fixierung des Bildes auf dem Substrat nötig.
Die Transfereinheit kann eine äußere Oberfläche einschließen, gebildet aus einem Material mit einer geringen Oberflächenenergie, z.B. Silikonelastomer (Oberflächenenergie typischerweise 20 Dyn/cm), Polytetrafluorethylen, Polyfluoralkylen oder anderen fluorierten Polymeren hergestellt sein. Die Transfereinheit besitzt bevorzugt eine Form mit geringer Masse. Aus diesem Grund, während die Transfereinheit in der Form einer Transferwalze oder Trommel sein kann, ist sie bevorzugt in der Form eines übertragenden Gurtes, z.B. eines endlosen Metallgurtes von 80 μm Dicke, beschichtet mit 40 μm dickem Silikonkautschuk.
Die Übertragung des zusammengesetzten Tonerbildes von dem bildtragenden Gurt auf die Transfereinheit ist schwerer zu erreichen, wenn die Transfereinheit eine relativ geringe Oberflächenenergie besitzt. Daher wäre es bevorzugt, das zusammengesetzte Tonerbild von dem bildtragenden Gurt auf die Transfereinheit durch elektrostatische Mittel zu übertragen.
Antrieb für den bildtragenden Gurt wird bevorzugt von der Antriebseinrichtung der Transfereinheit abgeleitet, unter Verwendung von anhaftendem Kontakt zwischen dem bildtragenden Gurt und der Transfereinheit, wodurch der bildtragende Gurt und die Transfereinheit veranlaßt werden, sich synchron miteinander zu bewegen. Anhaftender Kontakt zwischen dem bildtragenden Gurt und den bilderzeugenden Stationstrommeln kann verwendet werden, um sicherzustellen, daß sich die Trommeln synchron mit dem bildtragenden Gurt bewegen. Der bildtragende Gurt läuft bevorzugt über eine Führungswalze, die gegenüber der Transfereinheit angebracht ist, um einen ersten Walzenspalt oder Kontaktbereich dazwischen auszubilden.
Einrichtungen zum Reinigen des bildtragenden Gurtes werden bevorzugt nach dem Kontakt mit der Transfereinheit bereitgestellt.
Die Transfereinheit kann gegenüber einer Gegenwalze angebracht sein, um einen zweiten Walzenspalt dazwischen zu bilden, durch den der Weg des Substrates verläuft. Nach dem Transfer des zusammengesetzten Tonerbildes davon wird die Transfereiheit abgekühlt, bevorzugt aktiv, um die Temperatur der Transfereinheit auf die optimale Temperatur für den Transfer weiterer zusammengesetzter Tonerbilder darauf zu erniedrigen. Ohne solches Abkühlen besteht ein Risiko, daß Verunreinigung, die von dem Substrat ausgeht, zurück auf den bildtragenden Gurt übertragen werden kann, um die Leistung des letztgenannten zu stören. Des weiteren können Transferdefekte bei dem Transfer zwischen dem bildtragenden Gurt und der Transfereinheit auftreten, wenn die Temperatur im Verhältnis zum Erweichungspunkt des Toners zu hoch ist. Obwohl der bildtragende Gurt nach seinem Kontakt mit der Transfereinheit gereinigt werden kann, führen höhere Temperaturen wahrscheinlicher zu Filmbildung an der Reinigungsstation.
Alternativ kann der bildtragende Gurt separat angetrieben werden, wodurch ein viel kleinerer Kontaktbereich zwischen dem bildtragenden Gurt und dem erhitzten Transfergurt ermöglicht wird. Als Folge tritt weniger Wärmeaustausch zwischen den zwei Gurten auf, wodurch zumindest ein weniger drastisches Abkühlen des Transfergurtes ermöglicht wird. Abkühlen des Transfergurtes kann sogar ganz entfallen, insbesondere wenn ein hitzebeständiger, bildtragender Gurt gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird, der sicherstellt, daß der spezifische Volumenwiderstand des Gurtes in dem Bereich von 10⁸ bis 10¹¹ Ohm m beibehalten wird, sogar wenn er der Wärme in dem Kontaktbereich ausgesetzt wird. Des weiteren kann Gurtdeformation in dem Kontaktbereich mit dem erhitzten Transfergurt durch Verwendung eines Gurtes mit einer durchschnittlichen Dicke im Bereich von 100 bis 150 μm vermieden werden.
Wenn die Temperatur des zusammengesetzten Tonerbildes und der Druck, der zwischen der Transfereinheit und dem Substrat an dem zweiten Walzenspalt ausgeübt wird, unzureichend sind, können Einrichtungen zur weiteren Fixierung und Glossieren des Bildes auf dem Substrat dem zweiten Walzenspalt nachgeschaltet bereitgestellt werden.
Das Substrat kann in Form eines Gewebes vorliegen, die Erfindung ist jedoch ebenso auf Substrate in Blattform anwendbar, wobei die Vorrichtung dann mit geeigneten Blattfördereinrichtungen bereitgestellt wird. Wenn das Substrat in Form eines Gewebes vorliegt, können gewebeschneidende Einrichtungen, wahlweise zusammen mit einer Blattstapeleinrichtung dem zweiten Walzenspalt nachgeschaltet bereitgestellt werden. Alternativ kann das Gewebe nicht zu Blättern geschnitten werden, sondern auf eine Aufwickelrolle gewickelt werden. Das Gewebe des Substrates kann von einer Rolle durch den Drucker gefördert werden.
Der Drucker gemäß der Erfindung kann auch Teil eines elektrostatischen Kopierers sein, der mit ähnlichen Grundsätzen wie den oben in Verbindung mit elektrostatischen Druckern beschriebenen arbeitet. Bei Kopierern ist es jedoch üblich, die rotierbare endlose Oberfläche ausschließlich durch optische Mittel zu belichten, direkt von dem Originalbild, das kopiert werden soll.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungen
Die Erfindung wird nun näher beschrieben, lediglich als Beispiel mit Verweis auf die begleitenden Zeichnungen, in denen:
1 einen Drucker gemäß der Erfindung zeigt; und
2 Details einer der bilderzeugenden Stationen des Druckers, der in 1 gezeigt ist, zeigt.
1 zeigt Teile eines elektrostatographischen Mehrfarbendruckers mit einem einzigen Durchlauf 10. Der Drucker schließt einen nahtlosen, bildtragenden Gurt 12 ein, der über eine verzerrte Führwalze 13 und Führwalzen 14, 15 und 16 verläuft. Der bildtragende Gurt 12 bewegt sich in einer im wesentlichen vertikalen Richtung, angedeutet durch den Pfeil A, entlang einer Reihe von vier Tonerbilder erzeugenden Stationen 18, 20, 22, 24. Bei den vier Tonerbilder erzeugenden Stationen 18, 20, 22, 24 werden eine Vielzahl von Tonerbildern unterschiedlicher Farben durch Transferkronen 19, 21, 23, 25 oder mittels Transferwalzen auf den bildtragenden Gurt 12 paßgenau zueinander übertragen, um ein erstes zusammengesetztes Tonerbild zu erzeugen, wie es detaillierter unten mit Verweis auf 2 beschrieben ist, und wie es in der europäischen Patentanmeldung EP 629927 (Xeikon NV) beschrieben ist. Diese Bilder erzeugenden Stationen können ähnlich zueinander sein, mit Ausnahme der Farbe des Toners, mit der sie ausgestattet sind.
Wie in 2 dargestellt, die z.B. die bilderzeugende Station 20 aus 1 zeigt, schließt jede Tonerbild erzeugende Station eine zylindrische Trommel 26 mit einer fotoleitenden äußeren Oberfläche 28 ein. Rings herum um die Trommel 26 ist eine Hauptcorotron- oder -scorotron-Ladevorrichtung 30, die in der Lage ist, die Trommeloberfläche 28 gleichmäßig aufzuladen, eine Belichtungsstation 32, die z.B. in der Form eines Abtastlaserstrahls oder einer LED-Anordnung sein kann, die bildweise und linienweise die fotoleitende Trommeloberfläche 28 belichtet, wodurch die Ladung auf letzterer selektiv vermindert wird, wodurch eine bildweise Verteilung elektrischer Ladung auf der Trommeloberfläche 28 verbleibt, angeordnet. Dieses sogenannte „latente Bild" wird durch eine Entwicklerstation 34 sichtbar gemacht, die eine Entwicklerwalze 36 einschließt, die durch im Stand der Technik bekannte Mittel einen Entwickler mit der Trommeloberfläche 28 in Kontakt bringen wird. Negativ geladene Tonerpartikel werden von den fotobelichteten Bereichen auf der Trommeloberfläche 28 durch das elektrische Feld zwischen diesen Bereichen und der negativ vorelektrisierten Entwicklerwalze 36 angezogen, so daß das latente Bild sichtbar wird.
Nach der Entwicklung wird das Tonerbild, das der Trommeloberfläche 28 anhaftet, auf den beweglichen, bildtragenden Gurt 12 durch die Transfer-Koronavorrichtung 21 übertragen. Der bewegliche, bildtragende Gurt 12 ist in direktem Kontakt mit der Trommeloberfläche 28 über einem kleinen Wickelwinkel, bestimmt durch die Position der Führungsrollen 40. Die Ladung, die durch die Transfer-Koronavorrichtung 21 versprüht wird, die im Verhältnis zur Trommel auf der gegenüberliegenden Seite des bildtragenden Gurtes 12 ist, und die eine Polarität mit entgegengesetztem Vorzeichen zu der Ladung der Tonerpartikel besitzt, zieht die Tonerpartikel von der Trommeloberfläche weg auf die Oberfläche des bildtragenden Gurtes 12. Die Übertragungskoronavorrichtung 21 dient auch dazu, eine starke anhaftende Kraft zwischen dem bildtragenden Gurt 12 und der Trommeloberfläche 28 zu erzeugen, wodurch die letztere dazu gezwungen wird, sich synchron mit der Bewegung des bildtragenden Gurtes 12 zu drehen und die Tonerpartikel zu engem Kontakt mit der Oberfläche des bildtragenden Gurtes 12 zwingt. Der bildtragende Gurt 12 sollte jedoch nicht dazu neigen, sich um die Trommel jenseits des Punktes zu wickeln, der durch die Anbringung einer Führungsrolle 40 bestimmt wird, und daher wird ringsherum um die Transferkoronavorrichtung 21 eine Gurtentladekoronavorrichtung 42 bereitgestellt, die mit Wechselstrom betrieben wird und dazu dient, den bildtragenden Gurt 12 zu entladen und dadurch dem bildtragenden Gurt 12 ermöglicht, von der Trommeloberfläche 28 freigegeben zu werden. Die Gurtentladekoronavorrichtung 42 dient auch dazu, Funkenbildung zu verhindern, wenn der bildtragende Gurt 12 die Oberfläche 28 der Trommel verläßt.
Der bewegliche bildtragende Gurt 12 ist in einem direkten Kontakt mit der Oberfläche 28, bestimmt durch die Position der Führungsrollen 13 und 16 und der dazwischengeschalteten Führungsrollen 40.
Danach wird die Trommeloberfläche 28 auf ein Niveau von z.B. –680 Volt durch eine Vorladecorotron- oder -scorotronvorrichtung 44 vorgeladen. Das Vorladen macht das endgültige Laden der Korona 30 leichter. Dadurch wird restlicher Toner, der noch an der Trommeloberfläche anhaften kann, leichter durch eine Reinigungseinheit 46, die im Stand der Technik bekannt ist, entfernt. Letzte Spuren des vorhergehenden elektrostatischen Bildes werden durch die Korona 30 ausgelöscht. Die Reinigungseinheit 46 schließt eine einstellbar angebrachte Reinigungsbürste 48 ein, deren Position hin zu der oder weg von der Trommeloberfläche 28 eingestellt werden kann, um optimale Reinigung sicherzustellen. Die Reinigungsbürste 48 ist geerdet oder auf solch ein Potential im Verhältnis zur Trommel eingestellt, um restliche Tonerpartikel weg von der Trommeloberfläche zuziehen. Nach der Reinigung ist die Trommeloberfläche bereit für einen weiteren Aufnahmezyklus.
In l wird ein Metallübertragungsgurt 50 in Kontakt mit dem bildtragenden Gurt 12, nachgeschaltet zur letzten bilderzeugenden Station 24, gezeigt. Der Übertragungsgurt 50 wird über eine geerdete Führungsrolle 52 geleitet, die so angebracht ist, daß der Übertragungsgurt 50 in Kontakt mit dem Tonerbild tragenden Gurt 12 gebracht wird, wenn der über die vorgeladene obere Führungsrolle 13 läuft. Der Übertragungsgurt 50 führt auch über eine geheizte Führungsrolle 54. Die geerdete Führungsrolle 52 wird durch einen Hauptantriebsmotor 56 in Richtung des Pfeils B angetrieben. Der Antrieb wird daher der Reihe nach von dem Antriebsmotor 56 über den Übertragungsgurt 50 auf den bildtragenden Gurt 12, der den Tonerbild erzeugenden Stationen nachgeschaltet ist, und auf die Tonerbild erzeugenden Stationen selbst übertragen.
Die vorgeladenen Führungsrollen 13 und der Übertragungsgurt 15 werden relativ zueinander so angebracht, daß ein Walzenspalt oder ein Kontaktbereich dazwischen entsteht, durch den der bildtragende Gurt 12 hindurchläuft. Anhaftender Kontakt zwischen dem bildtragenden Gurt 12 und dem Übertragungsgurt 50 veranlaßt den bildtragenden Gurt 12 und den Übertragungsgurt, sich synchron miteinander zu bewegen.
Das zusammengesetzte Tonerbild, das an der Oberfläche des bildtragenden Gurtes 12 anhaftet, wird auf den beweglichen Übertragungsgurt 50 durch Anlegen einer Spannungsdifferenz zwischen der vorgeladenen Führungsrolle 13 und der geerdeten Rolle 52 übertragen. Die Führungsrolle 13, die eine im Vorzeichen entgegengesetzte Polarität zu der Ladung der Tonerpartikel besitzt, stößt die Tonerpartikel weg von dem bildtragenden Gurt 12 und auf die Oberfläche des Transfergurtes 50.
Nach der Übertragung des zusammengesetzten Tonerbildes darauf läuft der Übertragungsgurt 50 an einen Infrarotheizstrahler 64 vorbei, der die Temperatur der Tonerpartikel auf die optimale Temperatur für die endgültige Übertragung auf das Papiergewebe 58 erhöht. Um sicherzustellen, daß die Tonerpartikel auf dem Transfergurt 50 nicht der plötzlichen Abkühlung unterworfen sind, wenn sie die Führungsrolle 54 erreichen, ist die letztere beheizt.
Nach der Übertragung des zusammengesetzten Tonerbildes davon wird der Übertragungsgurt 50 an einer aktiven Abkühlvorrichtung 38 entlanggeführt, wie z.B. eine Vorrichtung zur Führung von abgekühlter Luft auf die Oberflächen des Transfergurtes 50, um die Temperatur des Transfergurtes 50 auf die optimale Temperatur für die Übertragung weiterer zusammengesetzter Tonerbilder darauf abzukühlen.
Der Übertragungsgurt 50 wird mittels einer federgespannten Spannungsrolle 66 gespannt.
Nach Kontakt des Transfergurtes 50 wird der bildtragende Gurt 12 an einer Neutralisierungs- und Reinigungsstation 68 vorbeigeführt, wo restlicher Toner von dem Gurt entfernt wird und jegliche verbleibende elektrostatische Ladung darauf neutralisiert wird.
Ein Papiergewebe 58 wird von einer Zuführungsrolle 60 abgerollt und in den Drucker geführt. Das Gewebe läuft in Richtung des Pfeils C zu einem Paar von Gewebeantriebsrollen 62, die durch einen Hilfsmotor (nicht gezeigt) angetrieben werden. Die Spannung in dem Gewebe 58 wird durch Anwendung einer Bremse, die auf die Zuführungsrolle 60 wirkt, kontrolliert.
Die Führungsrolle 54 ist gegenüber einer Gegenrolle 70 angebracht, um einen Transferwalzenspalt oder Kontaktbereich dazwischen zu erzeugen, durch den das Papiergewebe 58 geführt wird. Dadurch wird das Papiergewebe 58 in Kontakt mit dem Übertragungsgurt 50 gebracht, wodurch das zusammengesetzte Tonerbild auf eine Seite des Papiergewebes übertragen wird.
Wir kennen die europäische Patentanmeldung EP 760496 (Canon), die die Verwendung eines Kontaktübertragungsgurtes beschreibt, der z.B. einen Einschichtaufbau mit einem spezifischen Volumenwiderstand von 5 × 10¹³ Ohm.cm (5 × 10¹¹ Ohm.m) oder einem Zweischichtaufbau mit einem spezifischen Volumenwiderstand von 5 × 10⁸ Ohm.cm (5 × 10⁶ Ohm.m) besitzt.
Wir kennen auch die japanische Patentveröffentlichung JP 11-024429 (Fuji-Xerox) und JP 8-202064 (Ricoh), deren WPI Abstracts beide Zweischichtgurte mit unbestimmter Dicke zur Verwendung in blattzugeführten Druckern beschreiben.
Des weiteren beschreibt das US Patent US 5778291 (Okubo et al./Fuji-Xerox) ein bilderzeugendes Gerät, das einen zwischengeschalteten Transfergurt mit einem spezifischen Volumenwiderstand von 10⁹ bis 10¹² Ohm.cm (10⁷ bis 10¹⁰ Ohm.m) und einer Dicke von bis zu 90 μm einschließt. Solch ein Gurt wäre zu dünn, um in Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung verwendet zu werden, was zu unannehmbaren Verformung (Kriechdehnung) und Beschädigung führt, während Spannungs- und Ausrichtungskontrollvorrichtungen Falten und Verformungen in solch einem Gurt erzeugen würden.
Das US Patent US 5438398 (Tanigawa et al./Canon K K) offenbart eine Bildtransfereinheit in Form einer hohlen Rolle mit einer dicken Oberflächenschicht eines elastomeren Materials mit einem spezifischen Volumenwiderstand von 10⁵ bis 10¹¹ Ohm.cm (10³ bis 10⁹ Ohm.m).

Claims

Drucker einschließlich eines beweglichen, bildtragenden Gurtes (12), und einer Vielzahl von Tonerbilder erzeugenden Stationen (18, 20, 22, 24), für die sequenzielle elektrostatische Übertragung einer Vielzahl von Tonerbildern passgenau zueinander auf die Oberfläche des bildtragenden Gurtes (12), um ein zusammengesetztes Tonerbild darauf zu erzeugen, wobei der bildtragende Gurt (12) eine durchschnittliche Dicke im Bereich von zwischen 100 μm und 150 μm besitzt und aus einem elektrischen nichtleitenden Material, ausgewählt aus der Gruppe von Polyestern, Polyethern, Polyamiden, Polyamiden und Copolymeren daraus, gestaltet ist, und einen mittleren spezifischen Volumenwiderstand von 10⁸ Ohmm bis 10¹¹ Ohmm besitzt.
Drucker gemäß Anspruch 1, wobei die Ungleichmäßigkeit des spezifischen Widerstandes nicht mehr als eine Größenordnung beträgt.
Drucker gemäß Anspruch 1 und 2, wobei das elektrisch nichtleitende Material ein homogenes Material ist.
Drucker gemäß Anspruch 1, wobei der Gurt ein nahtloser Gurt (12) ist.
Drucker gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Gurt (12) ein Zugmodul von größer als 0,5 Gpa, bevorzugt größer als 2 Gpa besitzt.
Drucker gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der bildtragende Gurt (12) eine Zerreißfestigkeit von mindestens 200 N/mm besitzt.
Drucker gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der bildtragende Gurt (12) eine Oberflächenenergie von weniger als 60 Dyn/cm besitzt.
Drucker gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, der zusätzlich ein Übertragungselement (50) für die Übertragung des zusammengesetzten Bildes von dem bildtragenden Gurt (12) auf ein Substrat einschließt.
Drucker gemäß Anspruch 8, wobei das Transferelement ein beheizter Transfergurt (50) ist.