DE69502224T2

DE69502224T2 - Elektrostatographischer Drucker zur Erzeugung eines Tonerbildes auf einem bandförmigen Empfangselement

Info

Publication number: DE69502224T2
Application number: DE69502224T
Authority: DE
Inventors: Etienne Marie B-2650 Edegem De Cock; Lucien Amede B-2650 Edegem De Schamphelaere; Bart Jozef B-2980 St. Antonius Van Dessel
Original assignee: Xeikon NV
Current assignee: Xeikon Manufacturing NV
Priority date: 1994-03-11
Filing date: 1995-02-27
Publication date: 1998-08-13
Anticipated expiration: 2015-02-28
Also published as: US5598255A; DE69502224D1; JPH07333937A

Description

Gebiet der Erfindung

Diese Erfindung betrifft einen elektrostatographischen Drucker zum Erzeugen eines Bildes auf einem Empfängerelement und ein Verfahren zum Betreiben eines solchen Druckers. Insbesondere betrifft diese Erfindung einen elektrostatographischen Drucker, speziell einen solchen Drucker, der als rentable Alternative zu herkömmlichem Drucken von kleinen bis mittelgroßen Auflagen Farbbilder für professionelle Zwecke drucken kann.

Hintergrund der Erfindung

Das elektrostatographische Drucken funktioniert gemäß den Prinzipien und Ausführungsformen von nichtmechanischem Drucken, wie z.B. in "Principles of Non-Impact Printing" von Jerome L Johnson (1986) - Palatino Press - Irvine CA, 92715 USA beschrieben.
Das elektrostatographische Drucken schließt elektrographisches Drucken, bei dem eine elektrostatische Ladung bildweise, z.B. durch Ionographie, auf einem dielektrischen Aufzeichnungselement abgeschieden wird, sowie elektrophotographisches Drucken ein, bei dem ein insgesamt elektrostatisch aufgeladenes photo leitendes dielektrisches Aufzeichnungselement bildweise einer die Leitfähigkeit vergrößernden Strahlung ausgesetzt und dadurch ein mit Toner entwickelbares "Direkt"- oder "Umkehr"-Ladungsbild auf dem Aufzeichnungselement erzeugt wird. Eine "Direkt"-Entwicklung ist eine Positiv/Positiv-Entwicklung und ist besonders brauchbar zur Wiedergabe von Bildern und Text. Eine "Umkehr"- Entwicklung ist von Bedeutung, wenn von einem Negativ-Original eine Positiv-Wiedergabe hergestellt werden muss oder umgekehrt, oder wenn die Belichtung von einem Bild in Form von digitalen elektrischen Signalen stammt, wobei die elektrischen Signale einen Laserstrahl oder die Lichtleistung von lichtemittierenden Dioden (LEDs) modulieren. Im Hinblick auf eine geringere Belastung der vom elektrischen Signal modulierten Lichtquelle (Laser oder LEDs) ist es vorteilhaft, graphische Information (z.B. gedruckten Text) in einer solchen Weise aufzuzeichnen, dass die Lichtinformation den graphischen Zeichen entspricht, so dass durch "Umkehr"-Entwicklung in der belichteten Fläche einer photoleitenden Aufzeichnungsschicht Toner abgeschieden werden kann, um eine Positiv-Wiedergabe des elektronisch gespeicherten Originals zu erzeugen. Beim elektrostatographischen Hochgeschwindigkeitsdrucken stammt die Belichtung praktisch immer von elektronisch gespeicherter, d.h. computergespeicherter Information ab.
Auf dem elektrophotographischen Fachgebiet ist ein elektrostatographischer Einfachdurchlauf-Mehrstationen- Mehrfarbendrucker bekannt, in dem ein Bild auf einem photoleitenden Band erzeugt wird und dann auf einen Papier- Empfängerbogen oder eine Papier-Empfängerbahn überführt wird, auf der das Tonerbild fixiert wird, woraufhin die Bahn gewöhnlich in Bögen geschnitten wird, die den gewünschten Druckrahmen enthalten.
Bei einem alternativen Drucker werden Tonerbilder von verschiedenen Bilderzeugungsstationen auf ein isolierendes Band überführt und werden dann auf den Empfängerbogen oder die Empfängerbahn überführt und darauffixiert.
Im United States Patent Nr. US 3694073 (Bhagat / Xerox Corporation) ist ein elektrostatographischer Drucker zum Erzeugen eines Bildes auf einer Bahn beschrieben. Der Drucker umfasst eine Mehrzahl von Tonerbilderzeugungsstationen, von denen jede eine photoleitende Trommel als elektrostatisches Abbildungselement umfasst, auf dem ein Tonerbild erzeugt werden kann, Einrichtungen zum Erzeugen eines elektrostatischen Latentbildes auf jeder Trommel, sowie eine Entwicklungseinheit zum Abscheiden von Toner auf dem elektrostatischen Latentbild, um das Bild sichtbar und überführbar zu machen. Der Drucker schließt weiter Einrichtungen zum Vorbeitransportieren einer Bahn an den Bilderzeugungsstationen sowie Überführeinrichtungen zum Überführen des auf der Trommel befindlichen Tonerbildes auf die Bahn ein.
Bei einem Drucker, bei dem die Entwicklungseinheit Tonerpartikel mit dem elektrostatischen Abbildungselement, zum Beispiel in Form einer Trommel oder eines endlosen Bandes, in Kontakt bringt, gibt es auch im nicht-druckenden Zustand noch einen Kontakt mit dem Toner, und an der Abbildungselementbahn anhaftender Toner wird auf das Empfängerelement überführt, wenn der Druckvorgang gestartet wird, was auf den ersten paar Kopien oder Abzügen zu Unsauberkeiten führt. Dieses Problem tritt zum Beispiel auf, wenn der Drucker über eine gewisse Zeitspanne nicht druckt.
Dieses Problem ist ein Problem, das besonders Drucker betrifft, die mit einer Bahn gespeist werden. Bei einer mit einer Bahn gespeisten Maschine befindet sich die Bahn gewöhnlich in dauerndem Kontakt mit der Trommel, und die Bewegung der Trommel und der Bahn müssen simultan sein. Beim Anfahren würde jeglicher Resttoner auf der Trommel auf die Bahn überführt, wodurch auf den ersten paar Kopien oder Abzügen Unsauberkeiten verursacht würden.

Ziel der Erfindung

Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Drucker und ein Verfahren zum Betreiben eines Druckers bereitzustellen, bei denen Unsauberkeiten auf den ersten paar Kopien oder Abzügen einer Druckauflage verringert oder vermieden werden können.

Zusammenfassung der Erfindung

Wir haben herausgefunden, dass eine Lösung für dieses Problem bereitgestellt wird, wenn die Entwicklungseinheit zwischen einer Betriebsstellung und einer Ruhestellung beweglich ist, und eine Drucklauf-Endsequenz ein Bewegen der Entwicklungseinheit aus der Betriebsstellung in die Ruhestellung umfasst, bevor die Einrichtung mit Endlosoberfläche aufhört, sich zu drehen.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung, wird somit ein elektrostatographischer Drucker zum Erzeugen eines Bildes auf einem Empfängerelement bereitgestellt, welcher Drucker umfasst:
(i) mindestens eine elektrostatographische Tonerbilderzeugungsstation, umfassend eine drehbare Einrichtung mit Endlosoberfläche, auf der ein Tonerbild erzeugt werden kann, Einrichtungen zum Erzeugen eines elektrostatischen Latentbildes auf der Einrichtung mit Endlosoberfläche, sowie eine Entwicklungseinheit zum Abscheiden von elektrostatisch aufgeladenen Tonerpartikeln auf dem elektrostatischen Latentbild;
(ii) Einrichtungen zum Vorbeitransportieren eines Empfängerelements in Form einer Bahn an der Bilderzeugungsstation; und
(iii) eine Überführeinrichtung zum Überführen des auf der drehbaren Einrichtung mit Endlosoberfläche befindlichen Tonerbildes auf die Empfängerelementbahn, dadurch gekennzeichnet, dass die Entwicklungseinheit zwischen einer Betriebsstellung und einer Ruhestellung beweglich ist, und Steuereinrichtungen vorgesehen sind, die angepasst sind, um eine Drucklauf-Endsequenz für den Drucker zu steuern, wobei die Endsequenz ein Bewegen der Entwicklungseinheit aus der Betriebsstellung in die Ruhestellung umfasst, bevor die Einrichtung mit Endlosoberfläche aufhört, sich zu drehen.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Betreiben eines elektrostatographischen Druckers bereitgestellt, umfassend die Schritte:
Erzeugen eines elektrostatischen Latentbildes auf einer drehbaren Einrichtung mit Endlosoberfläche an mindestens einer elektrostatographischen Bilderzeugungsstation;
Abscheiden von elektrostatisch aufgeladenen Tonerpartikeln aus einer Entwicklungseinheit auf dem elektrostatischen Latentbild, um auf der drehbaren Einrichtung mit Endlosoberfläche ein Tonerbild zu erzeugen;
Vorbeitransportieren eines Empfängerelements in Form einer Bahn an der Bilderzeugungsstation; und
Überführen des auf der drehbaren Einrichtung mit Endlosoberfläche befindlichen Tonerbildes auf die Empfängerelementbahn, um darauf ein Bild zu erzeugen,
gekennzeichnet durch eine Drucklauf-Endsequenz, umfassend ein Bewegen der Entwicklungseinheit aus der Betriebsstellung in die Ruhestellung, bevor die Einrichtung mit Endlosoberfläche aufhört, sich zu drehen.
Mit "Betriebsstellung" ist bei der vorliegenden Erfindung gemeint, dass sich die Entwicklungseinheit in einer Stellung befindet, in der sich Tonerpartikel aus der Entwicklungseinheit auf der Oberfläche der Einrichtung mit Endlosoberfläche durch körperlichen Kontakt und/oder durch Anziehung mittels darauf vorhandener elektrostatischer Ladungen abscheiden können. In einer "Ruhe"-Stellung ist der Abstand zwischen der Tonerquelle der Entwicklungseinheit und der Oberfläche größer, so dass keine Tonerabscheidung auf der Oberfläche mehr stattfinden kann.
Wir sind uns des United States Patents US 4339196 (Beck et al. / Pitney Bowes Inc.) bewusst, das eine Elektrophotokopiermaschine zum Erzeugen von Bildern auf Bögen beschreibt. Eine Entwicklungseinheit ist schwenkbar montiert, um die Einheit in und aus dem Eingriff mit einer photoleitenden Oberfläche zu bewegen, um mechanischen Toleranzen Rechnung zu tragen und ein vorzeitiges Versagen des Koppelsystems infolge einer langen Kopplung der Entwicklungseinheit mit dem Photoempf änger zu vermeiden. Die Offenbarung dieses Patents spricht jedoch nicht das Problem von verunreinigten Bildern an, welche von Druckern erzeugt werden, die mit einer Bahn gespeist werden.
Wir sind uns auch der Internationalen Patentanmeldung WO 92/14192 (Siemens Nixdorf Informationssysteme AG) bewusst, die eine Kopiermaschine mit einem Bildträger-Überführelement vom Bandtyp beschreibt. Die Maschine enthält eine Reihe von Aufzeichnungs- und Entwicklungsstationen zur Erzeugung von einfarbigen oder mehrfarbigen Bildern. Jede Station enthält eine bewegliche Antriebsrolle, die in Betrieb genommen oder außer Betrieb genommen wird, um festzulegen, welche Stationen benutzt werden, um Bilder auf dem Bildträger zu erzeugen. Die Offenbarung dieser Patentanmeldung spricht jedoch nicht das Problem von verunreinigten Bildern zu Beginn eines Drucklaufs an, noch schlägt sie vor, eine Entwicklungseinheit von einer Einrichtung mit Endlosoberfläche wegzubewegen, während sich die letztere weiterdreht.
Vorzugsweise liegt der Drucker in der Form eines Mehrstationendruckers vor, umfassend eine Mehrzahl der Bilderzeugungsstationen, wobei der Drucker Einrichtungen einschließt, um die Empfängerelementbahn nacheinander an jeder der Bilderzeugungsstationen vorbei zutransportieren. Jedoch ist die Erfindung genauso auf Drucker anwendbar, die nur eine einzige Bilderzeugungsstation umfassen.
Gewöhnlich umfasst die drehbare Einrichtung mit Endlosoberfläche ein Band oder die Umfangsfläche einer Trommel, insbesondere ein Band oder eine Trommel mit einer photoleitenden Oberfläche. In der folgenden allgemeinen Beschreibung wird auf eine Trommel Bezug genommen, jedoch versteht sich, dass derartige Bezugnahmen auch auf endlose Bänder oder auf irgendeine andere Form von Einrichtung mit Endlosoberfläche anwendbar sind.
Vorzugsweise umfasst jede elektrostatographische Tonerbilderzeugungsstation Einrichtungen zum Aufladen der Oberfläche der Trommel, und gewöhnlich werden die Oberflächen der Trommeln an sämtlichen Bilderzeugungsstationen auf dieselbe Polarität aufgeladen. Bei Verwendung von Photoleitern vom organischen Typ ist es am zweckmäßigsten, die Oberfläche der Trommeln auf eine negative Polarität auf zuladen und das darauf erzeugte Latentbild im Umkehrentwicklungsmodus durch Verwendung eines negativ aufgeladenen Toners zu entwickeln.
Die Einrichtungen zum bildweisen Belichten der aufgeladenen Oberfläche der Trommel oder des Bandes können eine Anordnung von bildweise modulierten lichtemittierenden Dioden umfassen oder die Form eines Abtastlaserstrahls annehmen.
Der Toner wird gewöhnlich in trockener teilchenförmiger Form vorliegen, jedoch ist die Erfindung genauso anwendbar, wo die Tonerpartikel als Dispersion in einem flüssigen Trägermedium vorhanden sind, wobei ein sogenannter elektrophoretischer Entwickler gebildet wird.
Bei einer zweckmäßigen Ausführungsform umfasst jede Entwicklungseinheit eine angetriebene drehbare magnetische Entwicklungsbürste, die sich in der Betriebsstellung der Entwicklungseinheit im Kontakt mit der Trommel befindet. Die Position und/oder die Geschwindigkeit dieser Bürste in Bezug zur Trommeloberfläche können einstellbar sein, um dadurch die Entwicklungsergebnisse zu optimieren. So wird bevorzugt, dass die Entwicklungsbürste verstellbar innerhalb der Entwicklungseinheit montiert ist, was es ermöglicht, sie in radialer Richtung auf die Trommel zu und von dieser weg zu bewegen.
Die Entwicklungseinheit umfasst zweckmäßig ein Gehäuse, das schwenkbar auf einem Rahmenteil des Druckers montiert ist, von dem die Trommel getragen wird. Vorzugsweise umfasst die Entwicklungseinheit Einrichtungen, um sowohl in der Betriebsund in der Ruhestellung Tonerpartikel und Trägerpartikel im Gehäuse der Einheit zu mischen.
Obwohl eine mit einer Magnetbürste arbeitende Entwicklungseinheit bei vielen kommerziellen elektrostatographischen Kopierern und Druckern eine bevorzugte Vorrichtung ist, sind Alternativen dazu vorgeschlagen worden, wie beispielsweise "Touchdown"- oder "Impression"- Entwicklungssysteme, von denen einige in den United States Patenten US 4271249 und US 5012288 erörtert werden. Bei einem typischen Touchdown-Entwicklungssystem (vgl. United States Patent US 3739748) wird eine Geber- oder Donatorelement genannte zylindrische oder endlose Auftragsvorrichtung gedreht, so dass ihre Oberfläche der sich bewegenden Oberfläche einer photoleitenden Trommel dargeboten werden kann, die darauf ein elektrostatisches Latentbild trägt. Um den Umfang des Geber- oder Donatorelements herum ist eine Reihe von Bearbeitungsstationen angeordnet, einschließlich einer Tonerbeladestation, an der Toner auf der Oberfläche des Geber- oder Donatorelements abgeschieden wird; eine Agglomeratentfernungsstation, an der Toneragglomerate von der auf der Oberfläche des Geber- oder Donatorelements festgehaltenen Tonerschicht entfernt werden; eine Aufladestation, an der eine gleichförmige Aufladung auf die auf der Geber- oder Donatoroberfläche festgehaltenen Tonerpartikel aufgebracht wird; eine Reinigungs- oder Nivellierstation, an der die Tonerschicht in eine gleichförmige Stärke umgewandelt wird und an der von der Agglomeratentfernungsstation nicht entfernte Toneragglomerate entfernt werden; eine Entwicklungsstation, an der die vom Geber- oder Donatorelement mitgeführten Tonerpartikel zur Bildentwicklung dem mit einem Bild versehenen Photoleiter dargeboten werden; eine Reinigungsstation, an der eine neutralisierende Ladung auf die restlichen Tonerpartikel auf dem Geber- oder Donatorelement aufgebracht wird, sowie ein Reinigungselement, das restlichen Toner von der Umfangsfläche des Geber- oder Donatorelements entfernt, woraus der entfernte Toner zur Verwendung in einem weiteren Druckzyklus im Kreislauf zurückgeführt werden kann.
Ein anderes brauchbares Entwicklungssystem, das in einem elektrostatographischen Drucker gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann, umfasst eine als "Überspring- Entwicklungssystem" oder als "Tonerwurf system" bekannte Entwicklungseinheit - vergleiche z.B. Electrophotography Fourth International Conference, November 16-18, 1981 Washington D.C., herausgegeben von S.W. Ing, M.D. Tabak und W.E. Haas, Society of Photographic Scientists and Engineers (SPSE) 7003 Kilworth Lane, Springf ield, Virginia, USA und United States Patent US 4370049.
Ein Überblick über Entwicklungsverfahren zur Verwendung in der Elektrophotographie einschließlich der oben definierten Verfahren und anderer wird in der Zeitschrift Bild und Ton 39 (1986) 4, Seite 112-116 gegeben.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung kann die Empfängerelementbahn einen endgültigen Träger für die Tonerbilder bilden und wird von einer Rolle abgewickelt, wobei Fixiereinrichtungen zum Fixieren der überführten Bilder auf der Bahn vorgesehen sind. Bei dieser Ausführungsform kann der Drucker weiter einen Rollenstand zum Abwickeln einer Rolle einer im Drucker zu bedruckenden Bahn sowie eine Bahnschneidvorrichtung zum Zerschneiden der bedruckten Bahn in Bögen umfassen. Die Antriebseinrichtung für die Bahn kann eine oder mehrere Antriebsrollen umfassen, wobei vorzugsweise mindestens eine Antriebsrolle in Bewegungsrichtung hinter den Bilderzeugungsstationen angeordnet ist, und eine Bremse oder mindestens eine Antriebsrolle in Bewegungsrichtung vor den Bilderzeugungsstationen angeordnet ist.
Vorzugsweise wird die Bahn mit einer Geschwindigkeit von 5 cm/s bis 50 cm/s durch den Drucker transportiert, und die Zugspannung in der Bahn an jeder Bilderzeugungsstation liegt vorzugsweise im Bereich von 0,2 bis 2,0 N/cm Bahnbreite.
Bei einer alternativen Ausführungsform der Erfindung ist das Empfängerelement ein vorläufiger Träger in Form eines gespannten Endlosbandes, und der Drucker umfasst weiter eine Überführeinrichtung zum Überführen der auf dem Band erzeugten Bilder auf einen endgültigen Träger, wobei Fixiereinrichtungen zum Fixieren der überführten Bilder auf dem endgültigen Träger vorgesehen sind. Bei dieser Ausführungsform kann der endgültige Träger auch in Form einer Bahn vorliegen oder er kann in Bogenf orm vorliegen.
Ein Haftkontakt der den Toner empfangenden Bahn mit der Trommel kann derart sein, dass die Bewegung der Bahn die Umfangsgeschwindigkeit der Trommel in Synchronisation mit der Bewegung der Bahn steuert. Dieser Haftkontakt kann mindestens teilweise durch Führungseinrichtungen erreicht werden, zum Beispiel frei drehende Rollen, die so angeordnet sind, dass ein Umschlingungswinkel in Bezug zur Trommel festgelegt wird, vorzugsweise ein Umschlingungswinkel von 5º bis 30º, bevorzugt von 10º bis 20º. Die Führungseinrichtung berührt die Bahn auf der Seite derselben, die entgegengesetzt zu derjenigen ist, auf welche die Tonerbilder überführt werden. Die Führungseinrichtungen sind vorzugsweise Führungsrollen, können jedoch alternativ zum Beispiel von stationren Luftlagern gebildet werden.
Die Überführeinrichtung liegt in Form einer Korona- Entladevorrichtung vor, die geladene Partikel versprüht, welche eine Ladung aufweisen, die zur derjenigen der Tonerpartikel entgegengesetzt ist. Der zur Korona- Entladevorrichtung zugeführte Speisestrom liegt in Abhängigkeit von den Papiereigenschaften vorzugsweise innerhalb des Bereichs von 1 bis 10 uA/cm Bahnbreite, am besten von 2 bis 5 uA/cm Bahnbreite, und sie wird in einem Abstand von 3 mm bis 10 mm vom Pfad der Bahn angeordnet.
Dort, wo der Drucker ein Mehrstationendrucker ist, können die Entwicklungseinheiten an den mehreren Bilderzeugungsstationen für eine gleichzeitige Bewegung zwischen der Betriebs- und der Ruhestellung zusammengekoppelt werden.
Der Drucker kann weiter eine hin- und hergehende Antriebseinrichtung umfassen, um die oder jede Entwicklungseinheit zwischen der Betriebs- und der Ruhestellung zu bewegen.
Die Antriebseinrichtung zum Bewegen der oder jeder Entwicklungseinheit zwischen der Betriebs- und der Ruhestellung kann ein Linearstellglied, wie beispielsweise ein elektrischer Linearmotor sein, kann jedoch eine beliebige Art von Stelleinrichtung für eine lineare Hin- und Herbewegung sein, z.B. eine pneumatische Vorrichtung.
Als Alternative ist jede der Druckstationen mit ihrem eigenen Hin- und Herbewegungs-Mechanismus zum individuellen Positionieren jeder Entwicklungseinheit versehen.
Der erfindungsgemäße Drucker umfasst weiter Steuereinrichtungen zum Steuern der zeitlich abgestimmten Beziehung zwischen einer Bewegung von der oder jeder Entwicklungseinheit und dem Betrieb des Druckers. Diese Steuereinrichtung ist solcherart, dass sie es ermöglicht, die oder jede Entwicklungseinheit aus der Betriebsstellung heraus zu bewegen, bevor die Trommel aufhört, sich zu drehen. So kann die Entwicklungseinheit am Ende eines Drucklaufs von der Trommel weg bewegt werden, während sich die letztere noch dreht, wobei die Drehung der Trommel und die synchrone Bewegung der Bahn angehalten werden, nachdem sich die Trommel ausreichend weit gedreht hat, dass jegliches restliche darauf mitgeführte Latentbild ausgelöscht worden ist. Die Entwicklungseinheit bleibt dann vorzugsweise in einem ausreichenden Abstand von der Trommel, um eine Tonerabscheidung auf der Trommel zu vermeiden, während der Drucker nicht druckt. Zusätzlich kann die Steuereinrichtung es ermöglichen, dass die Trommel beginnt, sich zu drehen, bevor die oder jede Entwicklungseinheit in die Betriebsstellung bewegt wird. Somit ist es nicht möglich, dass Toner auf die Trommel und von dort auf die Bahn überführt wird, bis sich die Trommel ausreichend weit gedreht hat, bis jegliches Restbild darauf ausgelöscht und ein neues Latentbild darauf erzeugt worden ist.
Vorzugsweise umfasst der erfindungsgemäße Drucker Einrichtungen, um die oder jede Entwicklungseinheit in eine Wartungsstellung zu bringen, in der die Entwicklungseinheit aus dem Drucker entfernt werden kann.
Der erfindungsgemäße Druckeraufbau ist dort besonders vorteilhaft, wo der Drucker ein Mehrfarbendrucker ist, umfassend Druckstationen mit den Farben Magenta, Cyan, Gelb und Schwarz. So kann der Drucker ein Mehrfarbendrucker sein, umfassend eine Mehrzahl von Entwicklungseinheiten, wobei der Drucker Einrichtungen enthält, um mindestens eine der Entwicklungseinheiten in eine Betriebsstellung zu bringen, während eine oder mehr Entwicklungseinheiten in einer Ruhestellung bleiben.
Drucker, wie in den am 18. Juni 1993 eingereichten unveröffentlichten Europäischen Patentanmeldungen EP-A-629924 und EP-A-631204 (Xeikon NV) beschrieben und beansprucht, die zum Mehrfarbendrucken z.B. mit Toner in den Farben Magenta, Cyan, Gelb und Schwarz geeignet sind, können modifiziert werden, so dass sie zu Druckern innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung werden, indem man Einrichtungen darin einschließt, um ihre mehreren Entwicklungseinheiten wahlweise in eine Betriebs- und eine Ruhestellung zu bringen, wie hier beschrieben.

Bevorzuate Ausführungsformen der Erfindung

Die Erfindung wird nun rein beispielhaft durch Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen weiter beschrieben, in denen:
Figur 1 eine Querschnittszeichnung von einer der Druckstationen eines erfindungsgemäßen elektrophotographischen Einfachdurchlauf-Mehrstationendruckers darstellt;
Figur 2a dieselbe Druckstation wie in Figur 1 zeigt, wobei sich die Entwicklungseinheit in einer ersten "Ruhe"-Stellung befindet;
Figur 2b die Entwicklungseinheit in einer zweiten "Ruhestellung" zeigt; und
Figur 3 schematisch einen elektrostatographischen Einfachdurchlauf-Mehrstationendrucker zeigt, der vier Druckstationen enthält.
In Figur 1 ist eine einzelne Druckstation eines elektrophotographischen Einfachdurchlauf-Mehrstationendruckers mittels einer Querschnittszeichnung dargestellt. Die Druckstation umfasst eine zylindrische Trommel 24 mit einer photoleitenden äußeren Oberfläche 26. In Umfangsrichtung um die Trommel 24 herum angeordnet sind eine Haupt-Corotron- oder Scorotron-Ladevorrichtung 28, welche die Trommeloberfläche 26 gleichförmig zum Beispiel auf ein Potential von etwa -600 Volt aufladen kann, eine Belichtungsstation 30, die zum Beispiel in Form eines Abtastlaserstrahls oder eines LED-Arrays vorliegen kann, der die photoleitende Trommeloberfläche 26 bildweise und zeilenweise belichtet, wodurch eine selektive Reduzierung der Ladung auf der letzteren bewirkt wird, zum Beispiel auf ein Potential von etwa -250 Volt, wobei eine bildweise Verteilung von elektrostatischer Ladung auf der Trommeloberfläche 26 zurückbleibt. Dieses sogenannte "Latentbild" wird mit Hilfe einer Entwicklungseinheit 32 sichtbar gemacht, die eine angetriebene Magnetbürste 33 einschließt, welche einen Zweikomponentenentwickler in Form einer Schicht enthaltend eine Mischung von magnetisch empfindlichen Trägerpartikeln und Tonerpartikeln in Kontakt mit der Trommeloberfläche 26 bringt. Die Entwicklungseinheit 32 ist insofern schwenkbar montiert, als sie sich um eine Welle 50 drehen kann, die auf einem Rahmenelement 51 des Druckers montiert ist, was es ermöglicht, die Entwicklungseinheit auf die Trommel 24 zu oder von dieser weg zu bewegen.
Bei einer typischen Konstruktion der mit dem Zweikomponentenentwickler arbeitenden Entwicklungseinheit 32 wird die Magnetbürste 33 mit Hilfe einer angetriebenen rotierenden Hülse 34 gebildet, die ortsfeste Magnete 35 darin aufweist, welche bewirken, dass sich auf der rotierenden Hülse 34 die Magnetbürste 33 aufbaut, wobei die Magnetbürste 33 magnetisch angezogene Trägerpartikel enthält, die mit triboelektrisch angezogenen Tonerpartikeln beladen sind, welche zum elektrostatischen Bild auf der Trommeloberfläche 26 überwechseln.
Das Gehäuse 52 schließt auch ein Betätigungselement (nicht dargestellt) zum gründlichen Durchmischen der Masse des Träger/Toner-Entwicklers ein, wie an sich bekannt.
Die Betriebs- oder Ruhestellung der Entwicklungseinheit 32 erhält man durch einen Hebelmechanismus, bei dem ein starr mit einem schwenkbaren Hebel 61 vereinter Sperrhebel 60 die rechte Rahmenseite des Gehäuses 52 der Entwicklungseinheit an dem mittig angeordneten Berührungspunkt 64 festhält. Die Betätigung des Hebelmechanismus ist in Figur 3 dargestellt.
Die Kontaktzone der Magnetbürste 33 mit der Trommeloberfläche 26 ist mit Hilfe eines Mechanismus einstellbar, der eine Verstellschraube 63 und -mutter 62 enthält, wobei die letztere am Rahmen des Druckers befestigt ist, um zum Erhalt optimaler Entwicklungsergebnisse eine genaue Positionierung der Magnetbürste zu ermöglichen.
Nach der Entwicklung wird das an der Trommeloberfläche 26 anhaftende Tonerbild mittels einer Überführ-Koronavorrichung 38 auf die sich bewegende Bahn 12 überführt. Die sich bewegende Bahn 12 befindet sich über einen durch die Position der Führungsrollen 36 festgelegten Umschlingungswinkel ω von etwa 15º in Flächenberührung mit der Trommeloberfläche 26. Die Ladung, die von der auf der zur Trommel entgegengesetzten Seite der Bahn befindlichen Koronavorrichtung 38 versprüht wird und die eine Polarität mit einem entgegengesetzten Vorzeichen zu demjenigen der Ladung auf den Tonerpartikeln aufweist, zieht die Tonerpartikel von der Trommeloberfläche 26 weg und auf die Oberfläche der Bahn 12 an.
Die Überführ-Korona 38 dient auch dazu, eine starke Haftkraft zwischen der Bahn 12 und der Trommeloberfläche 26 zu erzeugen, die bewirkt, dass die letztere in Synchronisation mit der Bewegung der Bahn 12 gedreht wird und die Tonerpartikel in festen Kontakt mit der Oberfläche der Bahn 12 zwingt. Die Bahn sollte jedoch nicht dazu neigen, die Trommel über den durch die Anordnung einer Führungsrolle 36 vorgegebenen Punkt hinaus zu umschlingen, und dort ist daher in Umfangsrichtung jenseits der Überführ-Koronavorrichtung 38 eine Bahnentladungs- Koronavorrichtung 59 vorgesehen, die mit Wechselstrom betrieben wird und dazu dient, die Bahn 12 zu entladen, wodurch es ermöglicht wird, dass die Bahn von der Trommeloberfläche 26 freigegeben wird. Die Bahnentladungs- Koronavorrichtung 59 dient auch dazu, eine Funkenbildung auszuschließen, wenn die Bahn die Oberfläche 26 der Trommel verlässt.
Danach wird die Trommeloberfläche 26 von einer Vorlade- Corotron- oder Scorotronvorrichtung 40 auf ein Niveau von beispielsweise -580 Volt vorgeladen. Das Vorladen macht das endgültige Aufladen durch die Korona 28 leichter. Dadurch kann jeglicher restliche Toner, der noch an der Trommeloberfläche anhaften könnte, mittels einer auf dem Fachgebiet bekannten Reinigungseinheit 42 leichter entfernt werden. Die Reinigungseinheit 42 enthält eine verstellbar angebrachte Reinigungsbürste 43, deren Position auf die Trommeloberfläche 26 zu oder von dieser weg verstellt werden kann, um eine optimale Reinigung sicherzustellen. Die Reinigungsbürste 43 ist geerdet oder steht in Bezug zur Trommel 24 unter einem solchen Potential, dass die restlichen Tonerpartikel von der Trommeloberfläche 26 weg angezogen werden. Nach der Reinigung ist die Trommeloberfläche für einen anderen Zyklus bereit.
Figur 2a veranschaulicht die Entwicklungseinheit 32 in einer "Warte"-Stellung (erste Ruhestellung), auch "Vormisch"- Stellung genannt, bevor mit dem Drucken begonnen wird. Die Entwicklungseinheit 32 ist von der Trommel 24 weg geschwenkt, so dass die Magnetbürste 33 die Trommeloberfläche 26 nicht mehr berührt. In der Vormischstellung wird die Träger-Toner- Masse innerhalb des Gehäuses 52 von der Betätigungsvorrichtung (nicht dargestellt) weiter durchmischt.
Figur 2b stellt eine zweite Ruhestellung (Wartungsstellung) der Entwicklungseinheit 32 dar, in welche die Einheit nach vielen Druckzyklen weiter weg von der Trommel 24 in eine Stellung geschwenkt wird, in der die Einheit zu Wartungszwecken aus dem Drucker entnommen werden kann. Außerhalb des Druckers kann die Entwicklungseinheit 32 gereinigt und mit frischer Träger/Toner-Mischung aufgefüllt werden.
Figur 3 zeigt schematisch einen elektrostatographischen Einfachdurchlauf-Mehrstationendrucker, der vier Druckstationen A, B, C und D enthält, zu denen jeweils schwenkbare Entwicklungseinheiten 32A, 32B, 32C und 32D zugehörig sind. Durch unten beschriebene Einrichtungen können diese Entwicklungseinheiten gleichzeitig in eine der oben definierten "Arbeits"-, "Vormisch"- und "Wartungs"-Stellungen gebracht werden.
Die Druckstationen sind in einer im Wesentlichen vertikalen Konfiguration angeordnet. Eine von einer Vorratsrolle 14 abgewickelte Papierbahn 12 wird in Aufwärtsrichtung nacheinander an den Druckstationen vorbeitransportiert. Die sich bewegende Druckbahn 12 befindet sich mit jeder Trommel 24 über einen Umschlingungswinkel ci) in Flächenberührung, wie in Figur 1 dargestellt. Die Bahn wird durch eine von einem Antriebsmotor 23 angetriebene Antriebsrolle 22 durch den Drucker transportiert, und die Zugspannung in der Bahn wird durch eine mit einem Drehmomentmotor 71 verbundene Antriebsrolle 70 gesteuert. Die Bremse 11 wirkt als Drehmomentausgleichselement auf die Vorratsrolle 14 ein.
Die Entwicklungseinheiten 32A, 32B, 32C, 32D sind jeweils mit einem Zweikomponentenentwickler mit unterschiedlichem Toner bestückt, z.B. enthalten die Einheiten 32A, 32B, 32C und 32D Tonerpartikel in den Farben Gelb, Magenta, Cyan bzw. Schwarz. Die Entwicklungseinheiten sind jeweils um eine Welle 50 herum verschwenkbar beweglich, die in einem Lager (in der Zeichnung nicht dargestellt) auf einem Rahmenteil 51 des Druckers montiert ist.
Die gleichzeitige Verschiebung von jeder der Entwicklungseinheiten wird durch eine Steuereinrichtung 80 zum Steuern der zeitlich abgestimmten Beziehung zwischen der Bewegung der Entwicklungseinheiten und dem Betrieb des Druckers gesteuert, um insbesondere sicherzustellen, dass sich die Trommeln 24 weiterdrehen, während die Entwicklungseinheiten 32A, 32B, 32C und 32D zwischen ihren Betriebs- und Ruhestellungen bewegt werden. Die Steuereinrichtung 80 steuert einen elektrischen Linearmotor 56, der mit einer gemeinsamen Stange 54 mit Auslegerelementen 57 verbunden ist, die jeweils mit einem Hebelmechanismus im Eingriff stehen, welcher einen schwenkbaren Hebel 61 und einen daran befestigten Sperrhebel 60 umfasst. Der Sperrhebel 60 stützt die Entwicklungseinheit an einem mittig angeordneten Berührungspunkt 64 ab. Durch eine Hin- und Herbewegung der Stange 54 werden die Entwicklungseinheiten entweder in die Betriebsstellung ("Arbeits"-Stellung aus Figur 1), in welcher sich eine Magnetbürste 33 im Kontakt mit der Trommel 24 befindet, oder in eine Ruhestellung einschließlich der bereits erwähnten "Vormisch"-Stellung und "Wartungs-Stellung" gebracht (vgl. Figur 2a und 2b).
Wie in der oben erläuterten Figur 3 dargestellt, liegt der Drucker in Form eines Mehrstationendruckers vor, der eine Mehrzahl der Bilderzeugungsstationen umfasst, jedoch ist die Erfindung nicht darauf beschränkt, und die Einrichtung, um eine Entwicklungseinheit selektiv in eine Betriebs- oder Ruhestellung zu bringen, ist genauso bei Druckern anwendbar, die nur eine einzige Bilderzeugungsstation umfassen.
Im Fall eines Mehrstationendruckers ist es nicht notwendig, dass sich während des Druckens sämtliche der Entwicklungseinheiten in derselben Stellung befinden, da nur eine begrenzte Anzahl von Farben, z.B. nur Schwarz, aufgebracht werden muss, und die Entwicklungseinheiten, die einen Toner in einer Farbe enthalten, die nicht gedruckt werden soll, müssen sich in einer Ruhestellung befinden. Dies kann zum Beispiel dadurch erfolgen, dass man die Auslegerelemente 57 aus dem Eingriffskontakt mit dem schwenkbaren Hebel 61 verschwenkt.
Wie in Figur 3 dargestellt, wird die Tonerempfängerbahn 12 von einer Rolle 14 abgewickelt, und nach einer Übertragung von mehreren Tonerbildern darauf werden die Tonerbilder mit Strahlungswärme fixiert, die von einer Fixiereinheit 72 geliefert wird. Nach dem Fixieren der Tonerbilder wird die Tonerempfängerbahn 12 von einer Schneideinrichtung 73 zerschnitten, um zur Aufnahme in einer Ablage oder in einem Bogensammler 74 Bögen hervorzubringen, die das gewünschte Bildformat enthalten.

Claims

1. Elektrostatographischer Drucker zum Erzeugen eines Bildes auf einem Empfängerelement (12), welcher Drucker umfasst:

(i) mindestens eine elektrostatographische Tonerbilderzeugungsstation (A, B, C, D), umfassend eine drehbare Einrichtung (24) mit Endlosoberfläche, auf der ein Tonerbild erzeugt werden kann, Einrichtungen zum Erzeugen eines elektrostatischen Latentbildes auf der Einrichtung mit Endlosoberfläche, sowie eine Entwicklungseinheit (32) zum Abscheiden von elektrostatisch aufgeladenen Tonerpartikeln auf dem elektrostatischen Latentbild;

(ii) Einrichtungen (22, 70) zum Vorbeitransportieren eines Empfängerelements in Form einer Bahn (12) an der Bilderzeugungsstation (A, B, C, D); und

(iii) eine Überführeinrichtung (38) zum Überführen des auf der drehbaren Einrichtung (24) mit Endlosoberfläche befindlichen Tonerbildes auf die Empfängerelementbahn (12),

dadurch gekennzeichnet, dass die Entwicklungseinheit (32) zwischen einer Betriebsstellung und einer Ruhestellung beweglich ist, und Steuereinrichtungen (80) vorgesehen sind, die angepasst sind, um eine Drucklauf-Endsequenz für den Drucker zu steuern, wobei die Endsequenz ein Bewegen der Entwicklungseinheit (32) aus der Betriebsstellung in die Ruhestellung umfasst, bevor die Einrichtung (24) mit Endlosoberfläche aufhört, sich zu drehen.

2. Drucker nach Anspruch 1, bei welchem die Steuereinrichtungen (80) zusätzlich angepasst sind, um eine Drucklauf-Startsequenz für den Drucker zu steuern, wobei die Startsequenz eine Bewegung der Entwicklungseinheit (32) aus der Ruhestellung in die Betriebsstellung umfasst, nachdem die Einrichtung (24) mit Endlosoberfläche beginnt, sich zu drehen.

3. Drucker einem beliebigen vorangehenden Anspruch, bei welchem die Entwicklungseinheit ein Gehäuse (52) umfasst, das schwenkbar auf einem Rahmenteil (51) des Drucker montiert ist, auf dem die Einrichtung (24) mit Endlosoberfläche abgestützt ist.

4. Drucker nach einem beliebigen vorangehenden Anspruch in Form eines Mehrstationendruckers, umfassend eine Mehrzahl der Bilderzeugungsstationen (A, B, C, D), wobei der Drucker Einrichtungen (22, 70) einschließt, um die Empfängerelementbahn (12) nacheinander an jeder der Bilderzeugungsstationen vorbeizutransportieren, wobei die Entwicklungseinheiten (32) an der Mehrzahl von Bilderzeugungsstationen für eine gleichzeitige Bewegung zwischen der Betriebs- und der Ruhestellung zusammengekoppelt sind.

5. Drucker nach einem beliebigen vorangehenden Anspruch, bei welchem der Drucker ein Mehrfarbendrucker ist, umfassend eine Mehrzahl von Entwicklungseinheiten (32), wobei der Drucker Einrichtungen enthält, um mindestens eine der Entwicklungseinheiten (32) in eine Betriebsstellung zu bringen, während eine oder mehrere andere Entwicklungseinheiten in einer Ruhestellung bleiben.

6. Drucker nach einem beliebigen vorangehenden Anspruch, bei welchem die Entwicklungseinheit Einrichtungen umfasst, um sowohl in der Betriebs- und der Ruhestellung Tonerpartikel und Trägerpartikel im Gehäuse (52) der Einheit (32) zu durchmischen.

7. Drucker nach einem beliebigen vorangehenden Anspruch, umfassend Einrichtungen, um die Entwicklungseinheit (32) in eine Wartungsstellung zu bringen, in der die Entwicklungseinheit aus dem Drucker entfernt werden kann.

8. Verfahren zum Betreiben eines elektrostatographischen Druckers, umfassend die Schritte:

Erzeugen eines elektrostatischen Latentbildes auf einer drehbaren Einrichtung (24) mit Endlosoberfläche an mindestens einer elektrostatographischen Bilderzeugungsstation (A, B, C, D);

Abscheiden von elektrostatisch aufgeladenen Tonerpartikeln aus einer Entwicklungseinheit (32) auf dem elektrostatischen Latentbild, um auf der drehbaren Einrichtung (24) mit Endlosoberfläche ein Tonerbild zu erzeugen;

Vorbeitransportieren eines Empfängerelements in Form einer Bahn (12) an der Bilderzeugungsstation (A, B, C, D); und

Überführen des auf der drehbaren Einrichtung (24) mit Endlosoberfläche befindlichen Tonerbildes auf die Empfängerelernentbahn (12), um darauf ein Bild zu erzeugen,

gekennzeichnet durch eine Drucklauf-Endsequenz, umfassend ein Bewegen der Entwicklungseinheit (32) aus der Betriebsstellung in die Ruhestellung, bevor die Einrichtung (24) mit Endlosoberfläche aufhört, sich zu drehen.

9. Verfahren nach Anspruch 8, weiter einschließend eine Drucklauf-Startsequenz, umfassend ein Bewegen der Entwicklungseinheit (32) aus der Ruhestellung in die Betriebsstellung, nachdem die Einrichtung (24) mit Endlosoberfläche beginnt, sich zu drehen.