DE69615142T2 - Elektrostatographische Tonerbild-Herstellungsstation - Google Patents

Description

Gebiet der Erfindung
• Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrostatografische Tonerbilderzeugungsstation zur Verwendung mit einem Drucker, zum Ausbilden eines Bildes auf einem Substrat, wie zum Beispiel Papier.
Hintergrund der Erfindung
• Elektrostatografisches 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 elektrostatografische Drucken umfasst elektrografisches Drucken, bei dem eine elektrostatische Ladung bildweise auf einem dielektrischen Aufzeichnungselement (Abbildungselement) abgeschieden wird, sowie elektrofotografisches Drucken, bei dem ein als Ganzes elektrostatisch aufgeladenes fotoleitendes dielektrisches Aufzeichnungselement bildweise einer die Leitfähigkeit vergrößernden Strahlung ausgesetzt wird, wodurch ein mit Toner entwickelbares "Direkt-" oder "Umkehr"- Ladungsmuster auf dem besagten Aufzeichnungselement erzeugt wird. Die "Direkt"-Entwicklung ist eine Positiv-Positiv- Entwicklung und ist besonders nützlich zur Wiedergabe von Bildern und Text. Die "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 Lichtausgangsleistung von lichtemittierenden Dioden (LEDs) modulieren. Im Hinblick auf eine geringere Belastung der durch das elektrische Signal modulierten Lichtquelle (Laser oder LEDs) ist es vorteilhaft, grafische Information (z. B. gedruckten Text) in einer solchen Weise aufzuzeichnen, dass die Lichtinformation mit den grafischen Zeichen übereinstimmt, so dass durch "Umkehr"- Entwicklung in der belichteten Fläche einer fotoleitenden Aufzeichnungsschicht Toner abgeschieden werden kann, um eine Positiv-Wiedergabe des elektronisch gespeicherten Originals zu erzeugen. Beim elektrostatografischen Hochgeschwindigkeits- Drucken stammt die Belichtung praktisch immer von elektronisch gespeicherter, d. h. computergespeicherter Information ab.
• So, wie er hier verwendet wird, schließt der Begriff "elektrostatografisch" auch das direkte bildweise Aufbringen von elektrostatischen Ladungen auf einen isolierenden Träger ein, zum Beispiel durch Ionografie.
• Elektrostatografische Drucker zum Ausbilden von Bildern auf einem Substrat sind wohlbekannt. Derartige Drucker können eine elektrostatografische Tonerbilderzeugungsstation umfassen, die eine drehbare fotoleitende Endlosoberfläche aufweist, wie beispielsweise die Oberfläche einer Trommel oder eines Bandes, auf der/dem ein Tonerbild gebildet werden kann. In Mehrfarbendruckern kann eine Reihe von derartigen Bilderzeugungsstationen vorgesehen sein. Die oder jede Bilderzeugungsstation umfasst weiter Einrichtungen zum Aufladen der fotoleitenden Oberfläche. Während sich die Oberfläche dreht, bewegt sie sich an einer Belichtungsvorrichtung vorbei, um auf der aufgeladenen Oberfläche ein elektrostatisches Latentbild zu erzeugen. Eine Entwicklungsstation scheidet dann Toner auf dem elektrostatischen Latentbild ab, um ein Tonerbild auszubilden. Das Tonerbild wird dann von der fotoleitenden Oberfläche auf das Substrat übertragen, das zum Beispiel Papier in Bogen- oder Bahnform ist. Im Anschluss an die Übertragung bewegt sich die Oberfläche an einer Reinigungseinheit vorbei, wo überschüssiger Toner von der fotoleitenden Oberfläche entfernt wird. Die Oberfläche ist dann für einen weiteren Zyklus bereit. Wenn der restliche Toner nicht entfernt wird, kann er in einem anschließenden Zyklus auf das Substrat übertragen werden, wodurch die Wirkung von "Geister"-Bildern erzeugt wird.
• In vielen Systemen wird die Reinigung durch Schaberklingen oder aggressive angetriebene, in Umfangsrichtung drehbare Reinigungsbürsten erreicht. Obwohl derartige Vorrichtungen bei der Reinigung sehr wirkungsvoll sein können, wird die Lebensdauer der fotoleitenden Oberfläche verringert, speziell wenn empfindliche oder brüchige fotoleitende Oberflächen verwendet werden, wie beispielsweise organische Fotoleiter.
• Es können weniger aggressive Reinigungsvorrichtungen verwendet werden, die mechanische Kräfte mit einer elektrostatischen Anziehung kombinieren, um restlichen Toner zu entfernen. Eine besondere Konstruktion einer solchen Reinigungseinheit ist im United States Patent US 3572923 (Xerox Corporation) beschrieben. Bei der darin beschriebenen Konstruktion wird die Aufzeichnungsoberfläche mit einer elektrisch nicht-leitenden, in Umfangsrichtung rotierenden Bürste abgewischt, auf die eine elektrostatische Ladung aufgebracht worden ist, die zu derjenigen auf den Tonerpartikeln entgegengesetzt ist.
• Bei einer im Xerox Disclosure Journal, Band 8, Nummer 3 (Mai/Juni 1983) beschriebenen ähnlichen Konstruktion besteht die Reinigungsbürste aus elektrisch leitenden Fasern.
• Die Europäische Patentschrift EP-A-0512362 (Mita Industrial Co. Ltd.) beschreibt eine Reinigungseinheit, bei der zwei drehbare Fellbürsten vorgesehen sind, wobei sich die Spitzen der Bürsten in Berührung mit einer Fotoempfängertrommel befinden, wobei die Bürsten elektrostatisch auf entgegengesetzte Potenziale aufgeladen sind, um die Entfernung von Tonerpartikeln mit entgegengesetzten Potenzialen zu unterstützen. Ein Wechselstrom-Koronaentladegerät ist vor der Reinigungseinheit angeordnet, um die Ladung auf dem restlichen Toner zu vermindern. Die Fellbürsten werden mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten gedreht.
• Obwohl diese und andere auf dem Fachgebiet verwendete Reinigungsvorrichtungen im Allgemeinen beim Entfernen von restlichem Toner erfolgreich gewesen sind und dadurch zu längeren Lebensdauern des Fotoleiters führen, haben wir gefunden, dass nach beträchtlichen Zeiträumen, sagen wir nachdem 10 000 Kopien gedruckt worden sind, diese Reinigungsverfahren zur Akkumulation von Fremdmaterial auf der Fotoleiteroberfläche führen. Eine spezielle Form einer solchen Akkumulation ist die Bildung von in seitlicher Richtung verlaufenden Kratzerflecken auf den gedruckten Kopien. Die Ausrichtung dieser Kratzerflecken zeigt an, dass sie nicht vom Betrieb der Reinigungsbürste herrühren können. Wenn die rotierende Reinigungsbürste die fotoleitende Oberfläche beschädigen würde, würden statt seitlich verlaufender eher längs verlaufende Kratzerflecken auf den gedruckten Kopien erscheinen. Die beobachteten seitlich verlaufenden Kratzerflecken sind anfänglich kaum sichtbar und daher bei der Herstellung von Kopien mittlerer Qualität von beispielsweise Text kein größeres Problem. Jedoch stellen diese Kratzerflecken bei Werken mit hoher Qualität ein Problem dar, speziell dort, wo die Abbildungen Bilder oder andere Elemente mit großen Druckflächen aufweisen.
• Eine andere Form einer Akkumulation von Fremdmaterial auf der fotoleitenden Oberfläche ist das Problem einer "Filmbildung", wo nach wiederholtem Gebrauch gewisse Flächen der fotoleitenden Oberfläche während der Entwicklung weniger Toner aufnehmen, mit der Folge, dass das gedruckte Produkt Flächen geringerer Dichte aufweist. Dieser örtliche Verlust an Leistungsvermögen kann durch Veränderungen der Lichtempfindlichkeit der Fotoleiteroberfläche und/oder ihres Vermögens, Tonerpartikel festzuhalten, verursacht werden. Die Filmbildung wäre ein geringeres Problem, wenn sie die Folge eines im Wesentlichen gleichförmigen Empfindlichkeitsverlustes über die gesamte fotoleitende Oberfläche hinweg wäre, jedoch haben wir gefunden, dass eine Filmbildung insbesondere im Bereich von Kratzern oder anderen Unvollkommenheiten in der fotoleitenden Oberfläche auftritt. In der EP 671672 (Xeikon NV) ist vorgeschlagen worden, die fotoleitende Oberfläche durch Abrasion mit einer durch den Drucker hindurchgeführten Reinigungsbahn periodisch aufzupolieren, um die Auswirkungen der Filmbildung zu vermindern. Während eine solche Aufpolierung auch erfolgreich sein kann, um das Erscheinen von seitlich verlaufenden Kratzerflecken zu vermeiden, kann es manchmal unzweckmäßig sein, den Drucker anzuhalten, um die Aufpolierung durchzuführen, obwohl das Anhalten des Druckers auch im Hinblick auf die verlorene Betriebszeit teuer sein kann, da eine optimale Aufpolierung bis zu einer halben Stunde in einem beliebigen zweitägigen Betriebszeitraum dauern kann. Auch im Hinblick auf das verwendete abrasive Material ist die Aufpolierung kostspielig.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
• Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, das Langzeitauftreten von seitlich verlaufenden Kratzerflecken auf den gedruckten Kopien zu vermindern oder zu vermeiden und die Auswirkungen einer Filmbildung zu vermindern, während es ermöglicht wird, dass der Drucker in seinem Betriebsmodus fortfährt, ohne die Notwendigkeit hochgradig abrasive Reinigungsvorrichtungen zu verwenden.
• Wir haben entdeckt, dass dieses Ziel durch die Bereitstellung einer hinter der Reinigungsbürste aber vor der Oberflächenaufladeeinrichtung angeordneten Aufpolierungsbürste erreicht werden kann.
• Erfindungsgemäß wird eine elektrostatografische Tonerbilderzeugungsstation zur Verwendung in einem elektrostatografischen Drucker bereitgestellt, wie in den unabhängigen Patentansprüchen definiert, wobei vorteilhafte Ausführungsformen in den abhängigen Patentansprüchen definiert sind.
• Die Aufpolierungsbürste, welche die erfindungsgemäße elektrostatografische Tonerbilderzeugungsstation kennzeichnet, hat die Wirkung, dass die Filmbildung und die Akkumulation von Fremdmaterial auf der fotoleitenden Endlosoberflächeneinrichtung verringert werden.
• Obwohl wir nicht wünschen, durch Theorie gebunden zu sein, glauben wir, dass die seitlich verlaufenden Flecken auf den gedruckten Kopien von sehr kleinen Kratzern in der fotoleitenden Oberfläche herrühren, die durch Handhabung oder Berührung der Oberfläche während ihrer Herstellung und/oder während der Wartung verursacht werden. Es wird angenommen, dass derartige Kratzer auch verursacht werden können, wenn es zu einem Reiben der fotoleitenden Oberfläche durch das Substrat kommt, zum Beispiel während der Wartung. Diese Kratzer besitzen anfänglich Abmessungen, die sehr viel kleiner sind als diejenigen der Tonerpartikel (typischerweise etwa 7 um), und nehmen daher keine Tonerpartikel auf und sind folglich in den gedruckten Kopien nicht wahrnehmbar. Nach einem längeren Gebrauch wird von diesen Kratzern jedoch anderes teilchenförmiges Material, hier als Fremdmaterial bezeichnet, mit einer Partikelgröße im Sub-Mikron-Bereich eingefangen und akkumuliert sich allmählich bis zu einer solchen Größe, dass die fotoleitende Oberfläche örtlich verformt wird, und somit führen diese Kratzer zu Flecken auf den gedruckten Kopien. Wir glauben, dass diese Sub-Mikron-Partikel nach einiger Zeit mit der fotoleitenden Oberfläche verschweißt werden, wodurch ein Material erzeugt wird, das fest an der Oberfläche anhaftet und daher durch die Reinigungsbürste nicht leicht entfernt wird.
• Obwohl längs (z. B. in Umfangsrichtung) verlaufende Kratzer in der fotoleitenden Oberfläche ebenfalls Fremdmaterial aufnehmen können, wird dieses durch die Reinigungsbürste und/oder an der Entwicklungsstation leichter entfernt und akkumuliert sich daher nicht bis zu dem Punkt, wo seine Auswirkung auf das gedruckte Produkt wahrnehmbar wird.
• Gewöhnlich umfasst die drehbare Endlosoberflächeneinrichtung (Abbildungselement) ein Band oder die Umfangsfläche einer Trommel, speziell ein Band oder eine Trommel, das/die eine fotoleitende Oberfläche aufweist. In der nachfolgenden allgemeinen Beschreibung wird auf eine Trommel Bezug genommen, jedoch soll klar sein, dass derartige Bezugnahmen auch auf Endlosbänder oder auf eine beliebige andere Form von Endlosoberflächeneinrichtungen anwendbar sind.
• Wir haben gefunden, dass gute Ergebnisse erzielt werden können, wo die Aufpolierungsbürste im Wesentlichen keinen Grad an Bewegung in der Längsrichtung aufweist. Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist die Aufpolierungsbürste stationär. Bei dieser Ausführungsform kann die Bürste auf einer Halterung montiert sein, die an einem Gehäuseteil der Reinigungsvorrichtung oder einem Gehäuseteil der Aufladeeinrichtung befestigt ist. Alternativ kann die Bürste auf einem getrennten abnehmbaren Gehäuseteil getragen werden. Die Aufpolierungsbürstenhalterung kann mittels eines leichten Drucks gegen die Oberfläche der Trommel gedrückt werden. Nach einem gegebenen Zeitraum, sagen wir nach dem Druck von 150 000 Kopien, kann die Bürste unter Verwendung eines Staubsaugers gereinigt werden, oder kann entfernt und ersetzt werden.
• Alternativ liegt die Aufpolierungsbürste in Form eines Bandes vor, das in seitlicher Richtung über die drehbare fotoleitende Endlosoberfläche hinweg angetrieben werden kann. Die Vorrichtung wird gewöhnlich mit einer stationären federbelasteten Trägerplatte für das Band versehen sein, um das Band mit einem im Wesentlichen gleichmäßigen Druck gegen die Trommeloberfläche zu drücken. Ein solches Band kann mit einer verhältnismäßig niedrigen Geschwindigkeit angetrieben werden, wie beispielsweise von einem Zehntel bis zu einem Tausendstel der Lineargeschwindigkeit der Trommel, um eine Fluidisierung von jeglichem, von der Bürste aufgenommenem teilchenförmigem Material zu vermeiden. An einer geeigneten Stelle kann eine Absaugvorrichtung auf das Band einwirken.
• Bei einer weniger bevorzugten weiteren Ausführungsform ist die Aufpolierungsbürste eine rotierende Bürste, die sich langsamer als die Trommel dreht, zum Beispiel mit einer Geschwindigkeit von 1 Umdrehung für jeweils 50 000 vom Drucker erzeugte Kopien. Eine derart langsam rotierende Bürste würde eine längere Lebensdauer als eine entsprechende stationäre Bürste besitzen.
• Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind zwischen der Übertragungseinrichtung und der angetriebenen drehbaren Reinigungsbürste angeordnete Einrichtungen vorgesehen, um den restlichen Toner voraufzuladen. Diese Voraufladung ermöglicht es, den Toner leichter zu entfernen, und macht die endgültige Aufladung durch die Aufladeeinrichtung einfacher. Dieses Merkmal stellt auch sicher, dass im Wesentlichen der gesamte restliche Toner durch die angetriebene drehbare Reinigungsbürste entfernt wird, wodurch es der Aufpolierungsbürste verbleibt, Fremdmaterial zu entfernen.
• Die fotoleitende Oberfläche kann aus einem organischen Fotoleiter gebildet werden. Organische fotoleitende (OPC) Materialien mit zwei aktiven Aufzeichnungsschichten enthalten eine Kombination von einer Ladungserzeugungsschicht (CGL) und einer Ladungstransportschicht (CTL). Eine ausführliche Beschreibung derartiger OPC-Materialien kann man im Stand der Technik sowie bei dem in den veröffentlichten Europäischen Patentanmeldungen EP 393787, 573084 und im United States Patent US 4943502 (sämtlich Agfa-Gevaert MV) beschriebenen Gegenstand finden.
• Wenn Fotoleiter vom organischen Typ verwendet werden, ist es am zweckmäßigsten, die Oberfläche der Trommeln auf eine negative Polarität aufzuladen und das darauf gebildete Latentbild im Umkehrentwicklungsmodus unter Verwendung eines negativ aufgeladenen Toners zu entwickeln.
• Die Einrichtung zur bildweisen Belichtung der aufgeladenen Oberfläche der Trommel oder des Bandes kann ein Array von bildweise modulierten lichtemittierenden Dioden umfassen oder die Form eines Abtastlaserstrahls annehmen.
• Der Toner wird gewöhnlich in trockener teilchenförmiger Form vorliegen.
• Vorzugsweise umfasst die Aufpolierungsbürste Fasern, die aus einem Material bestehen, das aus Polypropylen, Polyamiden, Polyimiden, Polyestern und Mischungen derselben ausgewählt ist.
• Die Aufpolierungsbürste kann eine Faserpackungsdichte zwischen 10 000 und 100 000 Fasern/pro cm² aufweisen.
• Vorzugsweise ist die Aufladeeinrichtung eine Koronavorrichtung. Die Aufpolierungsbürste ist vorzugsweise unmittelbar vor der Aufladeeinrichtung angeordnet. Aus diesem Grund wird bevorzugt, dass die Fasern der Aufpolierungsbürste elektrisch nichtleitend sind, da ansonsten das von der Aufladeeinrichtung erzeugte elektrische Feld in unvorhersehbarer Weise gestört werden könnte. Es ist auch wichtig, die Aufpolierungsbürste vor der Aufladeeinrichtung zu montieren, so dass jegliche, durch Reibung mit der Aufpolierungsbürste verursachte Aufladung der fotoleitenden Oberfläche durch die Aufladung der Oberfläche mit der Aufladeeinrichtung ausgelöscht wird.
• Vorzugsweise ist die Übertragungseinrichtung eine Koronavorrichtung, die zum Beispiel geladene Partikel versprühen kann, welche eine Ladung aufweisen, die zu derjenigen der Tonerpartikel entgegengesetzt ist. Der zur Koronavorrichtung zugeführte Versorgungs- oder Speisestrom liegt je nach Substrateigenschaften vorzugsweise innerhalb des Bereichs von 1 bis 10 uA/cm Substratbreite, am besten von 2 bis 5 uA/cm Substratbreite, und wird in einer Entfernung von 3 mm bis 10 mm vom Pfad des Substrats angeordnet.
• Vorzugsweise umfasst die Entwicklungseinheit eine angetriebene drehbare magnetische Entwicklungsbürste im Reibkontakt mit der Trommeloberfläche, wobei sich die magnetische Entwicklerbürste in einer zur Drehrichtung der angetriebenen drehbaren Reinigungsbürste entgegengesetzten Richtung dreht. Wir haben gefunden, dass wenn man dafür sorgt, dass sich die Entwicklungsbürste und die Reinigungsbürste in entgegengesetzten Richtungen drehen, sichergestellt werden kann, dass sich das von den Bürsten auf die Trommeloberfläche aufgebrachte resultierende Drehmoment mindestens teilweise aufhebt. Um dies in einer praktischen Weise zu erreichen, kann die Position von mindestens einer der besagten Bürsten in Bezug zur Trommeloberfläche verstellbar sein, um dadurch das Ausmaß des Reibkontakts zwischen dieser Bürste und der Trommeloberfläche einzustellen.
• Bei einer Ausführungsform der Erfindung liegt das Substrat in Form einer Bahn vor, die einen endgültigen Träger für die Tonerbilder bildet und von einer Rolle abgewickelt wird, wobei Bildfixiereinrichtungen vorgesehen sind, um die übertragenen Bilder auf der Bahn zu fixieren. Bei dieser Ausführungsform kann der Drucker weiter einen Rollenstand zum Abwickeln einer im Drucker zu bedruckenden Bahnrolle umfassen, sowie eine Bahnschneideeinrichtung zum Zerschneiden der bedruckten Bahn in Bogen.
• Es sind Antriebseinrichtungen vorgesehen, um die Trommel synchron zur Bewegung des Substrats zu drehen. So kann ein Antriebsmotor auf einer Welle der Trommel angebracht sein. Jedoch bevorzugen wir, dass die Trommel durch Haftkontakt mit dem sich bewegenden Substrat angetrieben wird, wobei einer oder mehrere Antriebsmotoren vorgesehen sind, um das Substrat an der Bilderzeugungsstation vorbei anzutreiben. Diese Anordnung verringert die Schlupfwirkung zwischen der Trommeloberfläche und dem Substrat, die zu Bildfehlern führen kann und im Fall von Mehrstationen-Druckern zu einem Registerfehler von Bildern führen kann. Dieser indirekte Antrieb der Trommel ist besonders zweckmäßig, wenn das Substrat in Form einer Bahn vorliegt.
• 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. Die Geschwindigkeit der Bahn durch den Drucker und die Zugspannung darin hängt von der Geschwindigkeit und von dem Drehmoment ab, die auf diese Antriebsrollen aufgebracht werden.
• Zum Beispiel kann man zwei motorgetriebene Antriebsrollen vorsehen, von denen eine mit einer konstanten Geschwindigkeit angetrieben wird, welche die Bahngeschwindigkeit festlegt, und die andere mit einem konstanten Drehmoment angetrieben wird, welches die Bahnzugspannung festlegt. 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 innerhalb des Bereichs von 0,2 bis 2,0 N/cm Bandbreite.
• Alternativ kann das Substrat in Form von geschnittenen Bogen vorliegen, wobei der Drucker mit an sich bekannten Einrichtungen versehen ist, um geschnittene Bogen aus einer Eingabestelle über eine Übertragungsstelle, wo Tonerbilder von der Trommeloberfläche darauf übertragen werden, zu einer Ausgabestelle vorwärts zu bewegen.
• Es ist auch möglich, dass das Substrat in Form eines Zwischenelements vorliegt, von dem die Bilder anschließend auf, einen endgültigen Träger in Form einer Bahn oder von geschnittenen Bogen übertragen werden.
• Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist der Drucker ein elektrostatografischer Einfachdurchlauf-Mehrstationen-Drucker, der eine Mehrzahl von elektrostatografischen Tonerbilderzeugungsstationen umfasst, von denen jede eine Trommel aufweist, auf der ein Tonerbild gebildet werden kann, sowie Einrichtungen, um ein Substrat in Form einer Bahn nacheinander an den besagten Stationen vorbei zu transportieren.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung
• Die Erfindung wird nun rein beispielhaft weiter beschrieben, unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen, in denen:
• Fig. 1 schematisch einen zum Simplex-Drucken geeigneten elektrostatografischen Einfachdurchlauf-Mehrstationen-Drucker zeigt, wobei sie die Lagebeziehung der verschiedenen Teile desselben zeigt;
• Fig. 2 im Detail einen Querschnitt von einer der Druckstationen des in Fig. 1 dargestellten Druckers zeigt;
• Fig. 3 eine Abwandlung der in Fig. 2 dargestellten Druckstation zeigt, die eine Ausführungsform der Erfindung einschließt; und
• Fig. 4 eine alternative Ausführungsform der Erfindung zeigt, bei Betrachtung in einer Richtung zur Achse der in Fig. 2 dargestellten Trommel hin.
• Bezug nehmend auf Fig. 1, ist dort ein Drucker dargestellt, der eine Versorgungsstation 13 aufweist, in der eine Rolle 14 Bahnmaterial 12 untergebracht ist, in einer ausreichenden Menge um sagen wir bis zu 5 000 Bilder zu drucken. Die Bahn 12 wird in ein turmartiges Druckergehäuse 44 transportiert, in dem eine Trägersäule 46 vorgesehen ist, die vier gleichartige Druckstationen A bis D beherbergt. Zusätzlich ist eine weitere Station E vorgesehen, um wahlweise eine zusätzliche Farbe zu drucken, zum Beispiel eine speziell an Kundenwünsche angepasste Farbe, zum Beispiel weiß. Die Druckstationen A bis E sind in einer im Wesentlichen vertikalen Konfiguration montiert, was zu einer kleineren Standfläche des Druckers führt und zusätzlich die Wartung einfacher macht. Die Säule 46 kann mit Hilfe einer auf Federn 51 ruhenden Plattform 48 gegen Schwingungen oder Vibrationen montiert sein.
• Nach dem Verlassen der letzten Druckstation E wird das Bild auf der Bahn mit Hilfe der Bildfixierstation 16 fixiert, und sie wird einer Schneidestation 20 (schematisch dargestellt) und einem Stapler 52 zugeführt, falls erwünscht.
• Die Druckstationen (d. h. Bilderzeugungsstationen) A, B, C, D und E sind in einer im Wesentlichen vertikalen Konfiguration angeordnet, obwohl es selbstverständlich möglich ist, die Stationen in einer horizontalen oder anderen Konfiguration anzuordnen. Die von der Vorratsrolle 14 abgewickelte Papierbahn 12 wird in einer Aufwärtsrichtung nacheinander an den Druckstationen vorbei transportiert. Die sich bewegende Bahn 12 befindet sich über einen durch die Position der Führungsrollen 36 bestimmten Umschlingungswinkel ω von etwa 15º (vgl. Fig. 2) in Flächenberührung mit der Trommeloberfläche 26. Nach dem Passieren der letzten Druckstation E bewegt sich die Papierbahn 12 durch die Bildfixierstation 16, eine wahlweise vorgesehene Kühlzone (nicht dargestellt) und dann zur Schneidestation 20, um die Bahn 12 im Bogen zu schneiden.
• Die Bahn 12 wird von zwei Antriebsrollen 22a, 22b durch den Drucker transportiert, von denen eine zwischen der Versorgungsstation 13 und der ersten Druckstation A und die zweite zwischen der Bildfixierstation 16 und der Schneidestation 20 angeordnet ist. Die Antriebsrollen 22a, 22b werden von steuerbaren Motoren 23a, 23b angetrieben. Einer der Motoren 23a, 23b wird mit einer solchen Drehgeschwindigkeit geschwindigkeitsgesteuert, dass die Bahn mit der geforderten Geschwindigkeit, die zum Beispiel etwa 125 mm/s betragen kann, durch den Drucker transportiert wird. Der andere Motor wird in einer solchen Weise drehmomentgesteuert, dass in Verbindung mit der Bremse 11 eine Bahnzugspannung von zum Beispiel etwa 1 N/cm Bahnbreite erzeugt wird.
• Wie in Fig. 2 dargestellt, umfasst jede Druckstation eine zylindrische Trommel 24 mit einer fotoleitenden äußeren Oberfläche 26. In Umfangsrichtung um die Trommel 24 herum angeordnet ist eine Haupt-Corotron- oder Scorotron- Aufladevorrichtung 28, welche die Trommeloberfläche 26 gleichförmig aufladen kann, zum Beispiel auf ein Potenzial von etwa -600 V, eine Belichtungsstation 30, welche zum Beispiel in Form eines Abtastlaserstrahls oder eines LED-Arrays vorliegen kann, der/das die fotoleitende Trommeloberfläche 26 bildweise und zeilenweise belichtet, wodurch bewirkt wird, dass die Ladung auf der letzteren selektiv verringert wird, zum Beispiel auf ein Potenzial von etwa -250 V, wobei eine bildweise Verteilung von elektrischer Ladung auf der Trommeloberfläche 26 zurückbleibt. Dieses sogenannte "Latentbild" wird durch eine Entwicklungseinheit 32 sichtbar gemacht, die mit Hilfe von auf dem Fachgebiet bekannten Einrichtungen einen Entwickler mit der Trommeloberfläche 26 in Berührung bringt. Die Entwicklungseinheit 32 schließt eine Entwicklerbürste 33 ein, die verstellbar montiert ist, was es ermöglicht, sie in radialer Richtung auf die Trommel 24 zu oder von dieser weg zu bewegen, aus Gründen, die weiter unten erläutert werden. Gemäß einer Ausführungsform enthält der Entwickler (i) Tonerpartikel, welche eine Mischung von einem Harz, einem Farbstoff oder Pigment mit der passenden Farbe und normalerweise eine Ladungssteuerungsverbindung enthalten, die dem Toner eine triboelektrische Aufladung verleiht, sowie (ii) Trägerpartikel, welche die Tonerpartikel durch Reibkontakt damit aufladen. Die Trägerpartikel können aus einem magnetisierbaren Material bestehen, wie beispielsweise Eisen oder Eisenoxid. Bei einer typischen Bauweise einer Entwicklungseinheit enthält die Entwicklerbürste 33 Magnete, die in einer rotierenden Hülse mitgeführt werden, was bewirkt, dass sich die Mischung von Toner und magnetisierbarem Material mit ihr mitdreht, um die Oberfläche 26 der Trommel 24 in einer bürstenartigen Weise zu berühren. Negativ geladene Tonerpartikel, die triboelektrisch auf ein Niveau von zum Beispiel 9 uc/g aufgeladen worden sind, werden zu den fotobelichteten Flächen auf der Trommeloberfläche 26 hin angezogen, durch das elektrische Feld zwischen diesen Flächen und dem negativ elektrisch vorgespannten Entwickler, so dass das Latentbild sichtbar wird.
• Nach der Entwicklung wird das an der Trommeloberfläche 26 haftende Tonerbild durch eine Übertragungs-Koronavorrichtung 34 auf die sich bewegende Bahn 12 übertragen. Die sich bewegende Bahn 12 befindet sich über einen durch die Position von Führungsrollen 36 festgelegten Umschlingungswinkel ω von etwa 15 in Flächenberührung mit der Trommeloberfläche 26. Die Ladung, die von der Übertragungs-Koronavorrichtung versprüht wird, welche sich auf der zur Trommel entgegengesetzten Seite der Bahn befindet, und die eine Polarität mit entgegengesetztem Vorzeichen zu demjenigen der Ladung auf den Tonerpartikeln aufweist, zieht die Tonerpartikel von der Trommeloberfläche 26 weg an und auf die Oberfläche der Bahn 12. Die Übertragungs-Koronavorrichtung ist typischerweise mit ihrem Koronadraht etwa 7 mm von dem Gehäuse, das sie umgibt, und 7 mm von der Papierbahn entfernt angeordnet. Ein typischer Übertragungs-Koronastrom beträgt etwa 3 uA/cm Bahnbreite. Die Übertragungs-Koronavorrichtung 34 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 sich jedoch nicht dazu neigen, sich über den durch die Positionierung einer Führungsrolle 36 vorgegebenen Punkt hinaus um die Trommel herumzulegen, und dort ist daher in Umfangsrichtung jenseits der Übertragungs-Koronavorrichtung 34 eine Bahnentlade- Koronavorrichtung 38 vorgesehen, die mit Wechselstrom betrieben wird und dazu dient, die Bahn 12 zu entladen, und es dadurch der Bahn ermöglicht, sich von der Trommeloberfläche 26 zu lösen. Die Bahnentlade-Koronavorrichtung 38 dient auch dazu, eine Funkenbildung auszuschließen, während die Bahn die Oberfläche 26 der Trommel verlässt.
• Danach wird die Trommeloberfläche 26 von einer Vorauflade- Corotron- oder Scorotron-Vorrichtung 40 auf ein Niveau von zum Beispiel -580 V voraufgeladen. Die Voraufladung macht die endgültige Aufladung durch die Korona 28 einfacher. Jeglicher restliche Toner, der noch an der Trommeloberfläche anhaften könnte, was bis zu sagen wir 10% des insgesamt aufgebrachten Toners ausmachen kann, kann dadurch von einer in Fig. 2 schematisch dargestellten Reinigungseinheit 42 leichter entfernt werden. Die Reinigungseinheit 42 schließt eine verstellbar angebrachte Reinigungsbürste 43 ein, 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 unterliegt in Bezug zur Trommel einem solchen Potenzial, dass sie die restlichen Tonerpartikel von der Trommeloberfläche weg anzieht. Nach der Reinigung ist die Trommeloberfläche für einen anderen Aufzeichnungszyklus bereit.
• Nach dem Passieren der ersten Druckstation A, wie oben beschrieben, bewegt sich die Bahn nacheinander zu den Druckstationen B, C und D, wo Bilder in anderen Farben auf die Bahn übertragen werden. Es ist entscheidend, dass die in aufeinanderfolgenden Stationen erzeugten Bilder miteinander im Register sind. Um dies zu erreichen, muss der Beginn des Abbildungsvorgangs an jeder Station sorgfältig zeitgesteuert werden. Jedoch ist ein genaues Register der Bilder nur dann möglich, wenn kein Schlupf zwischen der Bahn 12 und der Trommeloberfläche 26 vorhanden ist.
• Die von der Übertragungs-Koronavorrichtung 34 erzeugte elektrostatische Haftkraft zwischen der Bahn und der Trommel, der durch die Relativposition der Trommel 24 und der Führungsrollen 36 festgelegte Umschlingungswinkel ω sowie die durch die Antriebsrollen 22a, 22b und die Bremswirkung der Bremse 11 in der Bahn erzeugte Zugspannung sind derart, dass sichergestellt wird, dass die Umfangsgeschwindigkeit der Trommel 24 im Wesentlichen nur durch die Bewegung der Bahn 12 festgelegt wird, wodurch gewährleistet ist, dass sich die Trommeloberfläche synchron mit der Bahn bewegt.
• Die drehbare Reinigungsbürste 43, die so angetrieben wird, dass sie sich in derselben Richtung wie die Trommel 24 und mit einer Umfangsgeschwindigkeit von zum Beispiel dem Doppelten der Umfangsgeschwindigkeit der Trommeloberfläche dreht. Die Entwicklungseinheit 32 enthält eine Entwicklerbürste 33, die sich in einer entgegengesetzten Richtung wie die Trommel 24 dreht. Das durch die rotierende Entwicklungsbürste 33 und die gegenläufig rotierende Reinigungsbürste 43 auf die Trommel 24 aufgebrachte resultierende Drehmoment wird so eingestellt, dass es nahe Null beträgt, wodurch sichergestellt wird, dass das einzige auf die Trommel aufgebrachte Drehmoment aus der Haftkraft zwischen der Trommel 24 und der Bahn 12 stammt. Eine Einstellung dieser resultierenden Kraft ist dank der verstellbaren Anbringung der Reinigungsbürste 43 und/oder der Entwicklungsbürste 33 und der Bürsteneigenschaften möglich.
• Fig. 3 ist eine ähnliche Ansicht wie diejenige, die in Fig. 2 dargestellt ist, wobei gewisse Merkmale ausführlicher veranschaulicht sind. Die Reinigungseinheit 42 ist im Gehäuse des Druckers verschiebbar montiert. Die Reinigungsbürste 43 dreht sich in der dargestellten Richtung, entgegengesetzt zur Bewegungsrichtung der benachbarten Oberfläche 26 der Trommel 24. Die Reinigungsscheibe 43 berührt eine gegenläufig rotierende isolierende Tonerentfernungsrolle 62. Eine Schaberklinge 64 entfernt Tonerpartikel von der Tonerentfernungsrolle 62 und lenkt sie so, dass sie sich im oberen Teil der Reinigungseinheit ansammeln, um durch eine Schnecke 66 entfernt zu werden.
• Eine feststehende Aufpolierungsbürste 68 ist auf einer Trägerschiene 70 montiert, die sich in einer zur Achse der Trommel 24 parallelen Richtung erstreckt. Die Trägerschiene 70 wiederum ist in einer solchen Weise an der Reinigungseinheit 42 befestigt, dass sich die freien Enden der Bürstenfasern mit einem leichten Druck gegen die Oberfläche 26 der Trommel anlegen, der lediglich ausreicht, um jegliche Toleranz in der parallelen Anordnung der Trägerschiene 70 zu überwinden.
• Die Fasern der Aufpolierungsbürste 68 sind aus 680/40 Denier- Polypropylen ausgebildet, mit einer Packungsdichte von 55 000 Fasern/cm². Die wirksamen Faserlängen betragen 8,5 mm. Wir haben gefunden, dass eine geeignete Alternative 940/60 Denier- Polyamid mit einer Packungsdichte von 35 000 Fasern/cm² ist.
• Die Aufpolierungsbürste 68 entfernt Sub-Mikron-Partikel von der Oberfläche 26 der Trommel 24, die nicht von der Reinigungsbürste 43 aufgenommen wurden, und verhindert so eine Filmbildung und die Akkumulation von Fremdmaterial in seitlich verlaufenden Kratzern auf der Oberfläche 26. Nach etwa 150 000 Kopien der Größe A4, oder einem Äquivalent, wird die Reinigungseinheit 42 zusammen mit der daran angebrachten Aufpolierungsbürste 68 aus dem Druckergehäuse zur Wartung herausgeschoben, während der angesammeltes Fremdmaterial auf der Aufpolierungsbürste 68 mit einem Staubsauger entfernt wird.
• Fig. 4 zeigt schematisch eine alternative Ausführungsform der Erfindung, bei der die feststehende Aufpolierungsbürste aus Fig. 3 durch eine Aufpolierungsbürste 72 in Form eines über Rollen 74 und 76 laufenden Bandes ersetzt ist. Das Obertrum der Bandbürste 72 wird durch eine federbelastete Trägerplatte 79 gestützt, welche die Bürstenfasern in Berührung mit der Oberfläche 26 der Trommel 24 drückt. Eine der Rollen 74, 76 ist mit einer nicht dargestellten Antriebsvorrichtung verbunden, um das Band mit einer Lineargeschwindigkeit von zum Beispiel 0,01 bis 1,0 cm/s anzutreiben. Eine Staubsaugervorrichtung 78 ist benachbart zu einem Umlenkende der Bandbürste 72 angeordnet, um ständig Fremdmaterial davon zu entfernen. Die für die Bandbürste 72 verwendeten Fasermaterialien können denjenigen ähnlich sein, die bei der in Bezug auf Fig. 3 beschriebenen Ausführungsform verwendet werden.
• Obwohl die hier beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung Drucker sind, die angepasst sind, um mehrere gedruckte Kopien eines Bildes aus einer elektronischen Form desselben zu erzeugen, versteht sich, dass die vorliegende Erfindung auch auf Maschinen anwendbar ist, die angepasst sind, um eine, oder nur wenige, gedruckte Kopien eines Bildes zu erzeugen, das in optischer Form aus einem Original desselben erzeugt wird. Derartige Maschinen werden häufig als "Kopierer" bezeichnet, und der hier verwendete Begriff "Drucker" sollte so ausgelegt werden, dass er solche Maschinen innerhalb seiner Reichweite einschließt.
Querverweis auf eine mitanhängige Anmeldung
• Eine Reihe von Merkmalen der hier beschriebenen Drucker sind Gegenstand des Europäischen Patents Nr. EP-A-629924 (Xeikon NV).

Claims (9)

1. Elektrostatografische Tonerbildererzeugungsstation zur Verwendung in einem elektrostatografischen Drucker, wobei die elektrostatografische Tonerbilderzeugungsstation umfasst:

- eine drehbare fotoleitende Endlosoberflächeneinrichtung (26), auf der ein Tonerbild gebildet werden kann;

- eine Aufladeeinrichtung (28) zum Aufladen der fotoleitenden Endlosoberflächeneinrichtung (26);

- eine Belichtungseinrichtung (30, 32) zur Ausbildung eines elektrostatischen Latentbildes auf der aufgeladenen fotoleitenden Endlosoberflächeneinrichtung (26);

- eine Entwicklungsstation (32) zum Abscheiden von Toner auf dem elektrostatischen Latentbild, um ein Tonerbild zu bilden;

- eine Übertragungseinrichtung (34) zum Übertragen des Tonerbildes von der drehbaren fotoleitenden Oberflächeneinrichtung (26) auf ein Substrat (12), und

- eine angetriebene, in Umfangsrichtung drehbare Reinigungsbürste (43) im Reibkontakt mit der fotoleitenden Endlosoberflächeneinrichtung (26), um restlichen Toner von der fotoleitenden Endlosoberflächeneinrichtung zu entfernen;

gekennzeichnet durch die Bereitstellung einer Voraufladeeinrichtung (40), die zwischen der Übertragungseinrichtung (34) und der angetriebenen drehbaren Reinigungsbürste (43) angeordnet ist, um die fotoleitende Endlosoberflächeneinrichtung voraufzuladen, sowie eine Aufpolierungsbürste (68; 72), die in Fortbewegungsrichtung der fotoleitenden Endlosoberflächeneinrichtung stationär ist und sich hinter der angetriebenen drehbaren Reinigungsbürste und vor der Aufladeeinrichtung im Kontakt mit der fotoleitenden Endlosoberflächeneinrichtung befindet, um eine Filmbildung und eine Akkumulation von Fremdmaterial auf der fotoleitenden Endlosoberflächeneinrichtung zu vermindern.

2. Elektrostatografische Tonerbilderzeugungsstation nach Anspruch 1, bei der die Aufpolierungsbürste (68) stationär ist.

3. Elektrostatografische Tonerbilderzeugungsstation nach Anspruch 1, bei der die Aufpolierungsbürste in Form eines Bandes (72) vorliegt, das in seitlicher Richtung über die drehbare fotoleitende Endlosoberfläche (26) hinweg angetrieben werden kann.

4. Elektrostatografische Tonerbilderzeugungsstation nach einem vorangehenden Anspruch, bei der die fotoleitende Oberfläche (26) von einem organischen Fotoleiter gebildet wird.

5. Elektrostatografische Tonerbilderzeugungsstation nach einem vorangehenden Anspruch, bei der die Aufpolierungsbürste (68; 72) Fasern umfasst, die aus einem Material bestehen, das aus Polypropylen, Polyamiden, Polyimiden, Polyestern und Mischungen derselben ausgewählt ist.

6. Elektrostatografische Tonerbilderzeugungsstation nach einem vorangehenden Anspruch, bei der die Aufpolierungsbürste (68; 72) eine Faserpackungsdichte von zwischen 10000 und 100000 Fasern/cm² aufweist.

7. Elektrostatografische Tonerbilderzeugungsstation nach einem vorangehenden Anspruch, bei der die Aufpolierungsbürste (68; 72) elektrisch nicht-leitende Fasern umfasst.

8. Elektrostatografische Tonerbilderzeugungsstation nach einem vorangehenden Anspruch, bei der der Toner in trockener teilchenförmiger Form vorliegt.

9. Elektrostatografische Tonerbilderzeugungsstation zur Verwendung in einem elektrostatografischen Drucker, wobei die elektrostatografische Tonerbilderzeugungsstation umfasst:

- eine drehbare fotoleitende Endlosoberflächeneinrichtung (26), auf der ein Tonerbild gebildet werden kann;

- eine Aufladeeinrichtung (28) zum Aufladen der fotoleitenden Endlosoberflächeneinrichtung (26);

- eine Belichtungseinrichtung (30, 32) zur Ausbildung eines elektrostatischen Latentbildes auf der aufgeladenen fotoleitenden Endlosoberflächeneinrichtung (26);

- eine Entwicklungsstation (32) zum Abscheiden von Toner auf dem elektrostatischen Latentbild, um ein Tonerbild zu bilden;

- eine Übertragungseinrichtung (34) zum Übertragen des Tonerbildes von der drehbaren fotoleitenden Oberflächeneinrichtung (26) auf ein Substrat (12), und

- eine angetriebene, in Umfangsrichtung drehbare Reinigungsbürste (43) im Reibkontakt mit der fotoleitenden Endlosoberflächeneinrichtung (26), um restlichen Toner von der fotoleitenden Endlosoberflächeneinrichtung zu entfernen;

gekennzeichnet durch die Bereitstellung einer Aufpolierungsbürste (68; 72), die in Fortbewegungsrichtung der fotoleitenden Endlosoberflächeneinrichtung stationär ist und elektrisch nicht-leitende Fasern im Kontakt mit der fotoleitenden Endlosoberflächeneinrichtung hinter der angetriebenen drehbaren Reinigungsbürste und vor der Aufladeeinrichtung umfasst, um eine Filmbildung und eine Akkumulation von Fremdmaterial auf der fotoleitenden Endlosoberflächeneinrichtung zu vermindern.