DE69705015T2

DE69705015T2 - In einem Durchgang arbeitender Drucker für grossformatigen Medien

Info

Publication number: DE69705015T2
Application number: DE69705015T
Authority: DE
Inventors: Dirk Broddin; Guido Desie; Ludo Joly; Jacques Leonard; Hilbrand Van Den Wijngaert
Original assignee: Agfa Gevaert NV
Current assignee: Agfa Gevaert NV
Priority date: 1996-12-19
Filing date: 1997-12-05
Publication date: 2001-11-15
Anticipated expiration: 2017-12-06
Also published as: EP0849087A1; DE69705015D1; EP0849087B1; US6174095B1; JPH10181073A

Description

ERFINDUNGSGEBIET

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Druckvorrichtung für den großformatigen Druck. Sie betrifft insbesondere einen Großformat-Drucker mit elektrostatografischen Druckvorrichtungen.

ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK

Beim großformatigen Druck, zum Beispiel dem Druck von Postern, Reklametafeln, bei denen die Witterungsbeständigkeit des Drucks sehr wichtig ist, ist der Siebdruck immer noch ein dominierendes Druckverfahren. Dieses Verfahren weist jedoch Nachteile auf. Das Verfahren ist relativ zeitraubend, da für jede Farbe eine eigene Schablone hergestellt und gedruckt werden muß und das Verfahren im Grunde genommen analog ist.
Immer mehr zu druckende Bilder stehen in digitaler Form zur Verfügung, so daß Drucktechniken mit digitaler Adressierung auch beim Druck von großen Formaten unerläßlich werden.
Eine wohlbekannte Drucktechnik mit digitaler Adressierung, die sich für großformatigen Druck eignet, ist der Tintenstrahldruck, sowohl mit Druckfarben auf Wasserbasis als auch mit Druckfarben auf Lösungsmittelbasis. Ein Beispiel für einen Tintenstrahldrucker für großformatigen Druck findet sich zum Beispiel in US 5,488,397, wo ein Drucker mit zwei oder mehr parallelen Farbpatronen offenbart wird, die über die Breite des zu bedruckenden Substrats pendeln, während sich das Substrat in einer Richtung bewegt, die im wesentlichen senkrecht zu der Bewegungsrichtung der pendelnden Farbpatronen liegt.
In US-A-4,864,328 wird ein Tintenstrahldrucker offenbart, bei dem nur eine Druckmaschine (Tintenstrahlkopf) mit einer Mehrfachanordnung von Düsen als ein Shuttle über das Papier bewegt wird.
In EP-A-526 205 wird ebenso ein Tintenstrahldrucker offenbart, bei dem nur eine Druckmaschine (Tintenstrahlkopf) mit einer Mehrfachaizrdnung von Düsen als ein Shuttle über das Papier bewegt wird.
Ein im Handel erhältlicher Tintenstrahldrucker INDANIT 162Ad (Warenzeichen), der von der Firma Indanit Technologies, Israel, erhältlich ist, verwendet Mehrfach-Tintenstrahldruckköpfe, die über die Breite des zu bedruckenden Substrats versetzt angebracht sind. Bei dieser Vorrichtung muß das Drucksubstrat mehrmals unter der Anordnung versetzter Tintenstrahldruckköpfe entlanglaufen, wobei zwischen zwei Arbeitsgängen die Druckköpfe in einer Richtung parallel zu der Breite des Substrats geringfügig bewegt werden. Durch diesen Druck mit mehreren Arbeitsgängen wird die Auflösung, mit der gedruckt werden kann, verbessert, wobei in dem Druckkopf selbst die Düse recht weit auseinander positioniert sein kann.
Obwohl der Tintenstrahldruck die Möglichkeit liefert, große Formate in kurzer Zeit zu drucken, entspricht die mögliche Druckauflösung nicht immer den Anforderungen und die Stabilität des Bilds zum Beispiel bei Reklametafeln, bei denen das Bild witterungsbeständig sein muß, kann noch verbessert werden.
Aus US-A-5,138,336 ist ein Drucker gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 bekannt.
In US-A-5,237,347 wird ein elektrofotografischer Drucker offenbart, bei dem ein einzelner Fotoleiter mit dem Licht von mehreren Belichtungseinheiten belichtet wird, so daß ein großes latentes Bild auf den Fotoleiter geschrieben werden kann und nach der Entwicklung auf ein Endsubstrat übertragen werden kann.
In WO-A-96 18506 wird ein pendelnder Drucker offenbart, der mehr als eine Druckmaschine für den elektrostatischen Direktdruck verwendet, wobei diese Druckmaschinen zum Druck von mehrfarbigen Streifen hintereinander angeordnet sind.
Bei der Technik des Druckens von großen Formaten wünscht man sich jedoch noch weiterhin, noch schnellere Drucker zu haben, die sehr witterungsbeständiges Markiermaterial, insbesondere Tonerteilchen, verwenden. Bei Tonerteilchen sind die Pigmente in ein Harz eingebettet, und somit sind die Pigmente in dem Bild vor den Umgebungseinflüssen recht gut geschützt.
Aus EP-A-0 740 224 ist ein Drucker für den direkten elektrostatischen Druck bekannt, und aus WO 92/18948 ist ein Matrixdrucker bekannt.

AUFGABEN UND KURZE DARSTELLUNG DER ERFINDUNG

Eine Aufgabe der Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Druckers für den Hochgeschwindigkeitsdruck von großformatigen Bildern mit guter Auflösung.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Druckers, der großformatige Bilder mit einer hohen Druckgeschwindigkeit druckt und Trockendruckverfahren und Tonerteilchen verwendet.
Noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Druckers, der großformatige Ausdrucke mit einer hohen Druckgeschwindigkeit mit guter Langzeitstabilität und Zuverlässigkeit druckt.
Weitere Aufgaben und Vorteile der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung hervor.
Die Aufgaben der Erfindung werden durch die Bereitstellung eines Einfachdruckers nach Anspruch 1 realisiert.
Die Druckbreite beträgt vorzugsweise mindestens 40 cm, und die Längsachsen sind im wesentlichen parallel.
Die Druckmaschinen sind vorzugsweise elektro- (stato)grafische Druckmaschinen.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine schematische Perspektivansicht eines Druckers gemäß der ersten spezifischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Fig. 2 ist eine schematische Darstellung eines Druckers gemäß der zweiten spezifischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Fig. 3 ist eine schematische Darstellung eines Druckers gemäß der ersten spezifischen Ausführungsform der Erfindung unter Verwendung von DEP-Druckmaschinen.
Fig. 4 ist eine schematische Darstellung eines Druckers gemäß der ersten spezifischen Ausführungsform der Erfindung unter Verwendung von elektrofotografischen Druckmaschinen.
Fig. 5 ist eine schematische Darstellung einer anderen möglichen Konfiguration eines Druckers gemäß der ersten spezifischen Ausführungsform der Erfindung unter Verwendung von elektrofotografischen Druckmaschinen.
Fig. 6 ist eine schematische Darstellung eines Druckers gemäß einer dritten spezifischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

DEFINITIONEN

In diesem Dokument werden mit dem Wortlaut "Tonerübertragungselement oder -elemente" diejenigen Teile einer Druckmaschine bezeichnet, die dazu verwendet werden, ein Tonerbild entweder auf einem ein Zwischenbild tragenden Element oder auf einem zu druckenden Endsubstrat bereitzustellen. Bei einer DEP- Druckmaschine ist/sind das "Tonerübertragungselement" oder das "Element zum Auftragen von Tonerteilchen" die Zeile oder Zeilen von Drucköffnungen in der Druckkopfkonstruktion. Bei einer elektrofotografischen Druckmaschine ist/sind das "Tonerübertragungselement" oder das "Element zum Auftragen von Tonerteilchen" das/die das latente Bild tragende(n) Element(e).
In diesem Dokument wird mit dem Wortlaut "versetzte Druckmaschinen" eine Anzahl von Druckmaschinen (mindestens zwei) bezeichnet, wobei jede der Druckmaschinen ein Tonerübertragungselement umfaßt, die so in dem Drucker positioniert sind, daß bei der Längsachse des Tonerübertragungsmittels, enthalten in mindestens zwei der Anzahl von Druckmaschinen, nicht zusammenfallen.
Der Wortlaut "Substrat" oder "Bildempfangselement" kann in diesem Dokument ein das endgültige Bild empfangendes Element bedeuten, auf das das Tonerbild gedruckt wird, sowie ein "ein Zwischenbild empfangendes Element", mit dem ein Tonerbild angenommen und dieses Bild auf ein das endgültige Bild empfangendes Element übertragen wird.
Die Breite des Bildempfangssubstrats (WS) ist die Abmessung dieses Substrats, die im wesentlichen senkrecht zur Bewegungsrichtung des Substrats in dem Drucker liegt.
Die Länge des Bildempfangssubstrats (WL) ist die Abmessung dieses Substrats, die im wesentlichen parallel zu der Bewegungsrichtung des Substrats in dem Drucker liegt.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Es hat sich herausgestellt, daß durch Verwendung von mindestens zwei und vorzugsweise mindestens drei Druckmaschinen, verteilt über die Breite des zu bedruckenden Substrats und so angeordnet, daß die Längsachse der Tonerübertragungselemente von mindestens zwei der Druckmaschinen nicht zusammenfallen, ein schneller hochauflösender Drucker für große Formate gebaut werden könnte (wobei groß hier eine Oberfläche von mindestens 0,25 m² und eine Bildbreite von mindestens 30 cm bedeutet). Ein Drucker gemäß der vorliegenden Erfindung kann derart aufgebaut werden, daß eine beliebige Druckbreite von 10 cm bis zu mehr als beispielsweise fünf Meter realisiert werden kann.
Ein Drucker gemäß der vorliegenden Erfindung wird vorzugsweise so hergestellt, daß er eine Druckbreite (PW) von mindestens 40 cm, vorzugsweise von mindestens 60 cm und besonders bevorzugt von mindestens 120 cm, aufweist.
Ein Drucker gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein "Einfach"-Drucker, das heißt, das Substrat läuft nur einmal durch die Druckmaschinen. Beispielsweise ist ein Drucker, bei dem mehrere Druckmaschinen starr über die gesamte Breite des zu bedruckenden Substrats angebracht sind, so daß die Längsachse der Tonerübertragungselemente von mindestens zwei der Druckmaschinen nicht zusammenfallen, und der mit Mitteln zum Bewegen des Substrats bezüglich der Druckmaschinen in einer einzigen Richtung ausgestattet ist, ein Einfachdrucker gemäß der vorliegenden Erfindung. Bei einem Mehrfachdrucker werden die Bildinformationen, die mit Druckmaschinen mit einer Breite WPE gedruckt werden können (d. h. eine Druckzeile), nicht in ihrer Gesamtheit gedruckt, sondern in Teilen. Bei einem Mehrfachdrucker wird somit ein erster Teil einer Druckzeile auf eine erste Fläche des Substrats gedruckt, während das Substrat durch die Druckmaschinen läuft, dann wird das Substrat zurückgeführt und läuft ein zweites Mal durch die Druckmaschine, damit ein zweiter Teil der Zeile gedruckt wird, usw., bis die ganze Druckzeile gedruckt ist. Bei einem Einfachdrucker werden alle Bildinformationen, die mit Druckmaschinen mit einer Breite WPE gedruckt werden können (d. h. eine Druckzeile), in ihrer Gesamtheit auf eine Fläche des Substrats gedruckt, das sich in der Nähe der Druckmaschinen befindet, und das Substrat wird weiter bewegt, eine eine weitere Zeile wird gedruckt und so weiter.
Bei den in der vorliegenden Erfindung verwendeten Druckmaschinen kann es sich um Tintenstrahldruckmaschinen, ionografische Druckmaschinen, magnetografische Druckmaschinen und dergleichen handeln. Es wird in der vorliegenden Erfindung bevorzugt, elektro(stato)grafische Druckmaschinen zu verwenden, und insbesondere elektrofotografische Druckmaschinen und solche für den direkten elektrostatischen Druck.
Bei DEP (direkter elektrostatischer Druck) wird der Toner oder das Entwicklungsmaterial bildmäßig direkt auf einem Aufnahmesubstrat abgeschieden, wobei letzteres kein bildmäßiges latentes elektrostatisches Bild trägt. Bei dem Substrat kann es sich um ein dazwischen angeordnetes endloses flexibles Band (zum Beispiel Aluminium, Polyimid usw.) handeln, von wo aus der bildmäßig abgeschiedene Toner auf ein Endsubstrat übertragen wird. Der Toner kann auch direkt auf dem endgültigen Aufnahmesubstrat abgeschieden werden, wodurch das Bild direkt auf dem endgültigen Aufnahmesubstrat, zum Beispiel Normalpapier, Dia usw., erzeugt wird. Auf diesen Abscheidungsschritt folgt ein endgültiger Fixierschritt.
Dadurch unterscheidet sich das Verfahren von der klassischen Elektrografie, bei der zur Sichtbarmachung des latenten Bilds ein latentes elektrostatisches Bild auf einer eine Ladung haltenden Oberfläche durch ein geeignetes Material entwickelt wird. Danach wird entweder das Pulverbild direkt an der eine Ladung haltenden Oberfläche fixiert, was dann zu einem elektrografischen Direktdruck führt, oder das Pulverbild wird danach auf das Endsubstrat übertragen und dann an diesem Medium fixiert. Der letztere Prozeß führt zu einem indirekten elektrografischen Druck. Bei dem Endsubstrat kann es sich um ein transparentes Medium, einen undurchsichtigen Polymerfilm, Papier usw. handeln.
Eine DEP-Einrichtung umfaßt im wesentlichen eine Druckkopfkonstruktion mit Drucköffnungen, die zwischen einem Tonerbehälter und dem zu bedruckenden Substrat angeordnet sind. Von der Druckkopfkonstruktion kann ein Strom geladener Tonerteilchen von einem Tonerbehälter zu dem Substrat bildmäßig moduliert werden. Ein Gleichstromfeld zwischen dem Tonerbehälter und dem Substrat, das zum Beispiel durch eine Gegenelektrode hinter dem Substrat erzeugt wird, erzeugt den Tonerstrom. Durch Einstellen eines individuellen Gleichstromfelds um jede der Drucköffnungen herum können geladene Tonerteilchen die Öffnungen passieren oder nicht. Die individuellen Gleichstromfelder um jede der Drucköffnungen herum werden bildmäßig moduliert.

Eine erste spezifische Ausführungsform der Erfindung

In Fig. 1 wird eine schematische Perspektivansicht eines Druckers gemäß einer ersten spezifischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt. Drei Druckmaschinen (100a, b und c), die jeweils ein Tonerübertragungselement mit einer jeweiligen Längsachse in Richtung der Breite WPEa, WPEb und WPEc aufweisen, sind in einer versetzten Konfiguration unter einem Bildempfangssubstrat (109), das eine Breite (WS) und eine Länge (LS) aufweist und sich in Richtung des Pfeils A bewegt, positioniert. (in Fig. 1, ist das Substrat der Deutlichkeit halber als Transparent gezeigt). Die jeweiligen Breiten der Druckmaschinen, die Anzahl der Druckmaschinen und eine wahlweise Überlappung einiger oder aller Druckmaschinen ist so gewählt, daß die gewünschte Druckbreite (PW), vorzugsweise über 40 cm, erreicht wird. Es wird bevorzugt, daß die jeweilige Längsachse der jeweiligen Tonerübertragungselemente im wesentlichen parallel zueinander und zu der Breite des Substrats verlaufen.
In Fig. 1 werden die drei versetzten Druckmaschinen als ein Satz von Druckmaschinen betrachtet. Mit einem derartigen Satz von Druckmaschinen kann eine einzige Farbe gedruckt werden, und wenn dies tatsächlich erfolgt, dann umfaßt ein Farbdrucker gemäß der vorliegenden Erfindung mehrere Sätze von versetzten Druckmaschinen, zum Beispiel einen Satz für jede zu druckende Farbe. Beispielsweise wird ein Drucker gemäß der ersten spezifischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei dem jeder Satz von versetzten Druckmaschinen nur eine Farbe druckt, zum Drucken von vier Farben, zum Beispiel Gelb, Magenta, Cyan und Schwarz (YMCK), vier Sätze von versetzten Druckmaschinen umfassen.
Bei einem Drucker gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, Farbdruckmaschinen zu verwenden, um einen Farbdrucker mit einem Satz von versetzten Druckmaschinen zu haben.

Eine zweite spezifische Ausführungsform der Erfindung

In Fig. 2 wird eine schematische Perspektivansicht eines Druckers gemäß der zweiten spezifischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt.
Fünf Druckmaschinen (100a, b, c, d und e) mit jeweils einem Tonerübertragungselement mit jeweiliger Längsachse in Richtung der Breiten WPEa, WPEb, WPEc, WPEd und WPEe sind derart starr angeordnet, daß die jeweilige Längsachse im wesentlichen parallel zueinander verlaufen und daß die Mittelpunkte der jeweiligen Tonerübertragungselemente auf einer Linie liegen. Diese Linie ist vorzugsweise im wesentlichen parallel zu der Breite (WS) des zu bedruckenden Substrats. Die jeweilige Längsachse bilden mit der Linie durch den Mittelpunkt einen Winkel a (0º < a < 90º). Die Druckmaschinen haben vorzugsweise die gleiche Breite, und die Anzahl der zum Realisieren eines Druckers mit einer Druckbreite (PW) installierten Druckmaschinen wird als Funktion der Breite der Druckmaschine und des Winkels α gemäß folgender Formel bestimmt: n > PW/ ((cos α).WPE). Wenn mit nur einer begrenzten Anzahl von Druckmaschinen eine große Druckbreite (PW) erreicht werden soll, kann der Winkel a aus der obigen Formel berechnet werden.
Zum Beispiel beträgt bei einem Drucker mit einer Druckbreite von 80 cm mit 3 Druckmaschine mit jeweils einer Breite von 30 cm der Winkel a mindestens 27º.
In Fig. 2 werden die fünf Druckmaschinen als ein Satz von Druckmaschinen angesehen. Mit einem derartigen Satz von Druckmaschinen kann eine einzige Farbe gedruckt werden, und wenn dies tatsächlich erfolgt, dann umfaßt ein Farbdrucker gemäß der vorliegenden Erfindung mehrere Sätze von Druckmaschinen, zum Beispiel einen Satz für jede zu druckende Farbe, die wie in Fig. 2 gezeigt angeordnet sind. Beispielsweise wird ein Drucker gemäß der zweiten spezifischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei dem jeder Satz von Druckmaschinen nur eine Farbe drucken, zum Drucken von vier Farben, zum Beispiel Gelb, Magenta, Cyan und Schwarz (YMCK), vier Sätze von Druckmaschinen umfassen. Diese Sätze können dann hintereinander angeordnet sein, und die Substrate bewegt sich an den vier Sätzen vorbei, da aber jeder Satz die Gesamtheit einer Zeile in einer Farbe auf einmal druckt, ist der Drucker immer noch ein Einfachdrucker.
Bei einem Drucker gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, Farbdruckmaschinen zu verwenden, um einen Farbdrucker mit einem Satz von Druckmaschinen zu haben.
Sowohl in Fig. 1 als auch 2 werden die Druckmaschinen so gezeigt, daß sie direkt auf das Substrat drucken, das heißt, den Toner direkt von dem Tonerübertragungselement auf das Endsubstrat übertragen. Bei einem Drucker gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, das Tonerbild zuerst auf ein Zwischensubstrat zu übertragen, zum Beispiel eine Trommel oder ein Band mit einer Breite gleich der Druckbreite, und dann das Bild weiter auf das Endsubstrat zu übertragen.
Beide Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können unter Verwendung von DEP- Druckmaschinen sowie unter Verwendung von elektrofotografischen Druckmaschinen implementiert werden.
Eine Implementierung mit DEP-Druckmaschinen In Fig. 3 ist eine ausführliche seitliche Ansicht eines Druckers gemäß der ersten spezifischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt, die DEP-Druckmaschinen verwendet. Die in Fig. 3 gezeigten DEP-Druckmaschinen eignen sich gleichermaßen für den Einsatz bei der zweiten spezifischen Ausführungsform der Erfindung.
In Fig. 3 sind nur die Druckmaschinen 100a und 100b gezeigt.
Jede DEP-Druckmaschinen umfassen:
(i) Förderer für geladenen Toner (CTC's - charged toner conveyors) (104a und b), die Wolken von Tonerteilchen (Tonerwolke) (IIIa und b) in der Nähe von Drucköffnungen (107a und b) bereitstellen,
(ii) Tonerzuführmittel (101a, b), die jeweils einen Behälter für Entwickler (102a und b) und eine Magnetbürstenbaugruppe (103a und b) umfassen, wobei die Magnetbürstenbaugruppen eine Menge geladener Tonerteilchen auf die Förderer für geladenen Toner (104a und b) auftragen,
(iii) Gegenelektrode (105a und b), eine DEP- Druckmaschine in einem Drucker gemäß allen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann auch ohne Gegenelektrode arbeiten. In diesem Fall liegt auf dem zu bedruckenden Substrat eine leitende Schicht vor, und ein elektrisches Feld, das einen Strom geladener Tonerteilchen erzeugt, wird zwischen der leitenden Schicht und dem Tonerzuführmittel angelegt, eine derartige DEP-Vorrichtung ist in der am 8. August 1996 eingereichten EP-A-0 823 676 offenbart.
(vi) Druckkopfkonstruktionen (106a und b) aus einer auf beiden Seiten mit einer Metallfolie beschichteten isolierenden Kunststoffolie. Die Druckkopfkonstruktionen (106a und b) umfassen jeweils eine durchgehende Elektrodenoberfläche, die im folgenden als "Schirmelektrode" (106a und b) bezeichnet ist und bei der gezeigten Implementierung dem Tonerzuführmittel zugewandt ist, und um Drucköffnungen (107a und b) herum eine komplexe adressierbare Elektrodenkonstruktion, die im folgenden als "Steuerelektrode" (106' 'a und b) bezeichnet ist und bei der gezeigten Implementierung in der DEP- Vorrichtung dem Tonerempfangsglied zugewandt ist. Ort und/oder Form der Schirmelektrode (106') und der Steuerelektrode (106") kann sich bei anderen Ausführungsformen einer DEP-Vorrichtung gemäß einer ersten spezifischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung von dem in Fig. 3 gezeigten Ort unterscheiden,
(v) Fördermittel (108) zum Fördern eines Substrats in Form einer Bahn (109), die von einer Rolle (109') zwischen der Druckkopfkonstruktion und der Gegenelektrode in der durch Pfeil A angezeigten Richtung abgezogen wird, und
(vi) Mittel zum Fixieren (110) des Toners auf dem Substrat.
Jede der DEP-Druckmaschinen, bei denen die Ausrichtung der verschiedenen Bestandteile ordnungsgemäß vorgenommen ist, sind derart in der versetzten Konfiguration positioniert, daß keine Streifenbildung aufgrund von Überlappung oder fehlenden Punkten beobachtet werden konnte.
In Fig. 3 zeigen Vla und b, V2a und b, V3a und b, V4a und b und V5a und b die an die verschiedenen Teile der DEP-Vorrichtung angelegten verschiedenen Spannungen an, wodurch die erforderlichen elektrischen Felder für den Betrieb der Vorrichtung erzeugt werden. Zwischen der Druckkopfkonstruktion (106) und dem Förderer für geladenen Toner (104) sowie zwischen dem Förderer für geladenen Toner und der Magnetbürstenbaugruppe (103) sowie zwischen der Steuerelektrode um die Drucköffnungen (107) herum und der Gegenelektrode (105) hinter dem Tonerempfangsglied (109) sowie an die einzelne Elektrodenoberfläche oder zwischen den mehreren Elektrodenoberflächen der Druckkopfkonstruktion (106) werden verschiedene elektrische Felder angelegt. Bei der in Fig. 2 gezeigten spezifischen Ausführungsform einer Vorrichtung, die sich für ein DEP-Verfahren eignet, (da für beide in Fig. 3 gezeigten DEP-Druckmaschinen die Konfiguration der Spannungen die gleiche ist, werden in dem folgenden Text die Zusätze a und b fortgelassen) wird die Spannung V1 an die Hülse des Förderers für geladenen Toner 104, die Spannung V2 an die Schirmelektrode 106', Spannungen V30 bis zu V3n für die Steuerelektrode (106") angelegt. Der Wert von V3 wird gemäß der Modulation der Bildformungssignale zwischen den Werten V30 und V3n auf einer Zeitbasis oder Graupegelbasis ausgewählt. Die Spannung V4 wird an die Gegenelektrode hinter dem Tonerempfangsglied angelegt. Bei anderen Implementierungen der vorliegenden Erfindung können mehrere Spannungen V20 bis V2n und/oder V40 bis V4n verwendet werden. Die Spannung V5 wird an die Hülse der Magnetbürstenbaugruppen angelegt.
Die Magnetbürstenbaugruppen, die bei einer DEP- Druckmaschine, die in einem Drucker gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird, geladene Tonerteilchen auf die Oberfläche des Förderers für geladenen Toner (CTC) bringen, können vorteilhafterweise zwei Magnetbürsten umfassen, eine schiebende und eine ziehende. Unter schiebenden/ziehenden Magnetbürsten werden zwei verschiedene Magnetbürsten verstanden, die auf dem Förderer für geladenen Toner eine Schicht von Tonerteilchen aus einem Mehrkomponentenentwickler abscheiden (z. B. einem Zweikomponentenentwickler mit Träger- und Tonerteilchen, wobei die Tonerteilchen durch die Berührung mit Trägerteilchen triboelektrisch geladen werden, oder 1,5-Komponentenentwickler, wobei die Tonerteilchen nicht nur durch die Berührung mit Trägerteilchen, sondern auch durch die Berührung zwischen den Tonerteilchen selbst triboelektrisch geladen werden). Derartige Entwickler sind in US-A- 5,359,147 beschrieben worden. Die erste der beiden verschiedenen Magnetbürsten ist eine schiebende Magnetbürste, mit der geladene Tonerteilchen auf den CTC überspringen und die mit einer Gleichstromquelle mit der gleichen Polarität wie die Tonerteilchen verbunden ist. Die zweite der beiden Magnetbürsten ist eine ziehende Magnetbürste, mit der Tonerteilchen von dem CTC entfernt werden und die mit einer Gleichstromquelle mit einer der Polarität der Tonerteilchen entgegengesetzten Polarität verbunden ist. Durch Anpassen der jeweiligen an die Oberfläche der jeweiligen Hülsen angelegten Spannungen liefert der resultierende Schiebe-/Zieh-Mechanismus eine Möglichkeit, auf den Förderer für geladenen Toner eine im hohen Grade homogene Schicht aus geladenen Tonerteilchen mit gutem Verhalten aufzutragen. Diese Konfiguration weist den Vorteil auf, daß geladener Toner auf dem CTC, der bei dem bildmäßigen Abscheidungsschritt nicht verwendet worden ist, von dem CTC entfernt wird, so daß nur frischer Toner mit gutem Verhalten durch die Druckkopföffnungen beschleunigt wird.
Es ist klar, daß DEP-Vorrichtungen, bei denen die Magnetbürstenbaugruppen, die geladene Tonerteilchen auf die CTC's bringen, durch andere Auftragsmodule für geladenen Toner ersetzt werden, wie zum Beispiel unmagnetische Monokomponentenmodule oder magnetische Monokomponentenmodule, weitere Implementierungen von DEP-Vorrichtungen sind, die in Druckern für großformatigen Druck gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden und im Schutzbereich der vorliegenden Erfindung liegen.
Bei einer weiteren möglichen Konfiguration von DEP-Druckmaschinen, die in einem Drucker gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden, handelt es sich bei dem Tonerzuführmittel um eine Magnetbürstenbaugruppe, und die Tonerwolken (IIIa und b) bildenden geladenen Tonerteilchen werden direkt von der Magnetbürste abgezogen und durch die Drucköffnungen beschleunigt. Bei noch einer weiteren Konfiguration einer DEP-Vorrichtung, die in einem Drucker gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann, werden die Tonerwolken (111a und b) bildenden geladenen Tonerteilchen direkt von einem unmagnetischen Monokomponentenapplikatormodul abgezogen.
Wenn zum Implementieren der ersten spezifischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung DEP-Vorrichtungen verwendet werden, können die verschiedenen DEP-Druckmaschinen versetzt sein, so daß eine Kombination teilweise seitlich mit einer zweiten Kombinationskonstruktion überlappt, wodurch ein redundantes System erzeugt wird. Bei vier DEP- Druckmaschinen, wobei jede von ihnen die anderen um 75% überlappt, kann ein einzelnes Bildelement von 4 verschiedenen Druckkopfkonstruktionen geschrieben werden. Ein großformatiger Drucker gemäß diesem Prinzip weist den Vorteil auf, daß kleine Mängel an einer einzelnen Öffnung auf das Endergebnis nur eine begrenzte Auswirkung haben, wobei gleichzeitig schnelle Gesamtdruckgeschwindigkeiten verfügbar werden. Beim großformatigen Druck ist dies ein sehr interessanter Vorteil, der die größere Komplexität und die größeren Kosten der Einrichtung mehr als wettmacht. Dies ist außerdem in bezug auf die Halbtonqualität der Vorrichtung gemäß diesem Prinzip sehr interessant, da jedes Bildelement auf dem Substrat mit Tonerteilchen von vier getrennten Öffnungen gefüllt wird.
Tatsächlich können beide Ausführungsformen der Erfindung unter Verwendung einer beliebigen, in der Technik bekannten DEP-Vorrichtung implementiert werden. Typische DEP-Vorrichtungen, die zum Implementieren der ersten spezifischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung nützlich sind, sind beispielsweise in EP-A 675 417, EP-A 708 386, EP-A 710 897, EP-A 710 898, EP-A 731 394, EP-A 736 822, US 5,539,438, US 5,202,704, US 5,283,594, US 5,036,341, US 5,374,949, US 4,814,796, US 5,204,696, US 5,327,169 usw. offenbart worden.

Eine Implementierung mit klassischen elektrofotografischen Druckmaschinen

Bei einer klassischen elektrostatografischen Druckmaschine wird ein latentes Bild auf einem Latentbild-Trageglied ausgebildet, das latente Bild wird mit Tonerteilchen entwickelt, um ein sichtbares Bild zu bilden, und wobei das sichtbare Bild auf das Bildempfangsubstrat übertragen wird.
In Fig. 4 ist eine ausführliche seitliche Ansicht eines Druckers gemäß der ersten spezifischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei klassische elektrofotografische Druckmaschinen verwendet werden, dargestellt. Die in Fig. 4 gezeigten elektrofotografischen Druckmaschinen eignen sich gleicherweise zur Verwendung in der zweiten spezifischen Ausführungsform der Erfindung.
Dieser Drucker umfaßt elektrofotografische Druckmaschinen (100a und b), Mittel (108) zum Bewegen des Substrats in Bahnform (109), das von einer Rolle (109') in Richtung von Pfeil A abgezogen wird und Mittel (110) zum Fixieren des Tonerbilds auf dem Substrat. Jede Druckmaschine (100a und 100b) umfaßt eine sich in Pfeilrichtung drehende fotoleitende Trommel (201a und b) als Latentbild-Trageglied. Die fotoleitende Trommel kontaktiert das zu bedruckende Substrat (109) oder ist sehr nahe an dem Substrat angeordnet. Jede Druckmaschine umfaßt weiterhin, um jede fotoleitende Trommel herum angeordnet, in Drehrichtung: eine Reinigungseinheit (202a und b), eine Ladeeinheit (203a und b), eine Belichtungseinheit (204a und b) und eine Tonerzuführeinheit (205a und b). Die Übertragung von dem Tonerbild auf das Substrat (109) kann durch Übertragungsmittel, zum Beispiel eine Übertragungscorona, unterstützt werden.
Jede der Druckmaschinen (100a und b) kann im Schutzbereich der vorliegenden Erfindung gegebenenfalls, wie in Fig. 5 gezeigt, ein sich in Pfeilrichtung drehendes, dazwischen angeordnetes Tonerempfangsglied (206a und b) umfassen. Die Druckmaschinen (100a und b) umfassen weiterhin, um jedes der Zwischenglieder (206a und b) angeordnet, elektrofotografische Druckmaschinen (Ia, IIa, IIIa, IVa, Ib, IIb, IIIb und IVb), die Tonerteilchen bildmäßig an das Zwischenglied liefern. Der Drucker umfaßt weiterhin Mittel (108) zum Bewegen des Substrats (109) in Bahnform, das von einer Rolle (109') in Richtung von Pfeil A abgezogen wird und Mittel (110) zum Fixieren des Tonerbilds auf dem Substrat. Die elektrofotografischen Druckmaschinen, die Tonerteilchen an die Zwischenglieder (Ia, IIa, IIIa, IVa, Ib, IIb, IIIb und IVb) liefern, in Fig. 4 gezeigt, sind alle gleich und weisen die Konfiguration wie in Fig. 3 beschrieben auf. In Fig. 4 ist deshalb nur eine der Druckmaschinen (Ia) zum bildmäßigen Liefern von Tonerteilchen an das Zwischenglied mit Zahlenangaben der Teile versehen worden. Jede der Druckmaschinen umfaßt eine fotoleitende Trommel (201), die sich in Pfeilrichtung dreht. Die fotoleitende Trommel kontaktiert das Zwischenglied (206) oder ist sehr nahe daran angeordnet. Um jede fotoleitende Trommel herum sind in Drehrichtung angeordnet: eine Reinigungseinheit (202), eine Ladeeinheit (203), eine Belichtungseinheit (204) und eine Tonerzuführeinheit (205). Übertragungsmittel, zum Beispiel eine Übertragungscorona, körnen in die Druckmaschinen integriert sein, um die Übertragung der Tonerteilchen sowohl von dem Latentbild-Trageglied auf das Zwischenglied als auch von dem Zwischenglied auf das zu bedruckende Substrat zu unterstützen.
Bei dem Zwischenglied kann es sich um einen Zylinder, ein Band usw. handeln.
Bei elektrofotografischen Druckmaschinen, die in einem Drucker gemäß der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden können, kann das Latentbild-Trageglied einen anorganischen Fotoleiter, zum Beispiel Silizium, oder einen organischen Fotoleiter umfassen. Das Latentbild-Trageglied kann in Form einer Trommel, eines Bands usw. vorliegen. Bei dem Belichtungsmittel kann es sich um ein beliebiges, in der Technik bekanntes Belichtungsmittel handeln, doch werden digital adressierbare Belichtungsmittel bevorzugt, zum Beispiel ein Laser, ein Array von LEDs, usw. Wenn ein Laser verwendet wird, kommt aus Gründen der Kompaktheit der Druckmaschinen vorzugsweise ein Halbleiter- oder Diodenlaser zum Einsatz.
Bei dem Tonerzuführmittel kann es sich um eine Magnetbürstenbaugruppe handeln, die entweder einen Mehrkomponentenentwickler, der aus magnetischen Trägerteilchen und unmagnetischen Tonerteilchen besteht, oder einen magnetischen Einkomponentenentwickler umfaßt. Das Tonerzuführmittel kann aber auch ein Applikator für einen unmagnetischen Einkomponentenentwickler sein.
Die Fig. 3, 4 und 5, die jeweils schematisch einen Drucker gemäß der vorliegenden Erfindung darstellen, zeigen Drucker, bei denen das zu bedruckende Substrat (109) eine Bahn ist.
Offensichtlich ist es leicht, einen Drucker gemäß der vorliegenden Erfindung zu bauen, der auf Blattmaterial drucken kann.
Bei der ersten spezifischen Ausführungsform der Erfindung, bei der versetzte Druckmaschinen (DEP-Druckmaschinen sowie elektrofotografische Druckmaschinen) verwendet werden, können die versetzten Druckmaschinen in zwei Reihen angeordnet sein, Eine erste Reihe umfaßt eine Druckmaschine, einen Leerraum mit einer Breite, die kleiner oder gleich der Breite der Druckmaschine ist, eine zweite Druckmaschine, einen zweiten Leerraum mit einer Breite, die kleiner oder gleich der Breite der Druckmaschine ist, usw. Eine zweite Reihe umfaßt einen Leerraum mit einer Breite, die kleiner oder gleich der Breite der Druckmaschine ist, wobei dieser Leerraum unter der ersten Druckmaschine der ersten Reihe angeordnet ist, eine Druckmaschine, die unter dem Leerraum der ersten Reihe angeordnet ist, usw. Der Papiertransport bei einer derartigen Druckerkonfiguration kann gegebenenfalls dadurch verbessert werden, daß eine Blindwalze in den Leerräumen angeordnet wird.

Eine dritte spezifische Ausführungsform der Erfindung

Gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Drucker gemäß der ersten und zweiten spezifischen Ausführungsforn, wie oben beschrieben ist, in einen sich bewegenden Shuttle- Drucker integriert, so daß ein großformatiges Bild in getrennten Bildbändern (Streifen) geschrieben wird. Der Shuttle bewegt sich über das Bildempfangselement (Substrat) in einer ersten Richtung, vorzugsweise in einer Richtung, die im wesentlichen parallel zu der Breite des zu bedruckenden Substrats verläuft. Nachdem ein einzelnes Band über die Breite des Substrats gedruckt worden ist, wird das Substrat in einer von der ersten Richtung unterschiedlichen Richtung über eine der Breite der Druckkopfkonstruktion und des Tonerfördermittels entsprechenden Länge bewegt. Der Shuttle kann eine Druckbreite von mindestens 30 cm aufweisen, der Shuttle weist vorzugsweise eine Druckbreite von mindestens 40 cm, besonders bevorzugt 60 cm, und zum Bedrucken eines sehr großen Substrats in einer kurzen Druckzeit sogar mindestens 120 cm auf. Dies unterscheidet sich von den in der Technik bekannten pendelnden Druckern, während durch die dritte spezifische Ausführungsform der vorliegenden Erfindung breitere Bänder gedruckt werden können. Dies bedeutet, daß selbst mit einer recht niedrigen Pendelgeschwindigkeit des Druckers ein großformatiger Druck in einer kurzen Zeit angefertigt werden kann. Ein derartiger pendelnder Drucker gemäß der dritten spezifischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann vorteilhafterweise zum Drucken von Bildern mit sehr großen Abmessungen (z. B. > 5 Metern Breite) mit einer sehr hohen Druckgeschwindigkeit (z. B. > 500 m²/Stunde) verwendet werden.
Ein Shuttle gemäß der vorliegenden Erfindung kann z. B. drei Druckmaschinen mit einer Breite von beispielsweise 0,3 m umfassen, die versetzt sind und derart in einem Shuttle montiert sind, daß die drei Druckmaschinen zusammen pendeln, ohne ihre Relativpositionen zueinander zu verändern. Ein derartiger Drucker ermöglicht es, wenn das Pendeln mit der längsten Abmessung des pendelnden Druckers (das heißt bei diesem Beispiel einer Breite von 0,9 m) senkrecht zu der Breite des großen Substrats abläuft, in einer Shuttlebewegung ein Band zu drucken, das 0,9 m breit ist. Es ist klar, daß ein derartiger Shuttle mit mehr oder weniger Druckmaschinen, mit breiteren oder schmaleren Druckmaschinen usw. konstruiert werden kann, ohne den Schutzbereich der dritten spezifischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
In Fig. 6 ist eine schematische Ansicht eines Druckers mit pendelnden Druckmaschinen als eine Projektion des Shuttle in der Ebene des zu bedruckenden Substrats (109) gezeigt.
Der Shuttle (112), der 3 Druckmaschinen (100a, b und c) umfaßt, wobei die jeweiligen Druckmaschinen eine Breite WPEa, b und c aufweisen, bewegt sich in Richtung des Pfeils B über die Breite (WS) des zu bedruckenden Substrats, und nachdem ein einzelnes Band über die Breite des Substrats bedruckt worden ist, wird das Substrat in Richtung des Pfeils A über eine Länge bewegt, die der Arbeitsbreite (d. h. der Breite des Bands (Streifenbreite des Shuttle SWS), die gedruckt werden kann) des Shuttle (112) entspricht. Der Shuttle kehrt in einer dem Pfeil B entgegengesetzten Richtung zurück und druckt den nächsten Streifen.
Die dritte spezifische Ausführungsform der Erfindung kann durch "Pendeln" einer Kombination von versetzten DEP-Vorrichtungen oder einer Kombination von versetzten elektrofotografischen Druckmaschinen implementiert werden. Außerdem ist es möglich, einen Shuttle herzustellen, bei dem die Druckmaschinen wie in der zweiten spezifischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angeordnet sind. Die vorliegende Erfindung besteht somit aus einem Drucker mit einer Druckbreite (PW) zum Drucken eines Tonerbilds auf ein Substrat mit einer Breite (WS) und einer Länge (LS), der folgendes umfaßt:
Mittel zum Bewegen des Substrats in einer ersten Richtung,
Mittel zum Bewegen eines Shuttle mit einer Streifenbreite SWS in einer von der ersten Richtung unterschiedlichen zweiten Richtung, wobei der Shuttle n Druckmaschinen (n größer oder gleich 2) trägt, wobei jede der Druckmaschinen ein Element mit einer Längsachse (WPE) enthält, die kleiner ist als die Streifenbreite (SWS), um Toner auf das Substrat aufzutragen, wobei mindestens zwei der n Druckmaschinen so angeordnet sind, daß die Längsachsen nicht zusammenfallen.
Bei einer anderen Ausführungsform eines pendelnden Druckers gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Drucker mit einer Druckbreite (PW) zum Drucken eines Tonerbilds auf ein Substrat mit einer Breite (WS) und einer Länge (LS) bereitgestellt, der folgendes umfaßt:
Mittel zum Bewegen des Substrats in einer ersten Richtung,
Mittel zum Bewegen eines Shuttle mit einer Streifenbreite SWS in einer von der ersten Richtung unterschiedlichen zweiten Richtung, wobei der Shuttle n Druckmaschinen (n größer oder gleich 2) trägt, wobei jede der Druckmaschinen ein Element mit einer Längsachse (WPE) enthält, die kleiner ist als die Streifenbreite (SWS), um Toner auf das Substrat aufzutragen, wobei mindestens zwei der n Druckmaschinen so angeordnet sind, daß die Längsachse nicht zusammenfallen, und die jeweilige Längsachse der Elemente zum Auftragen von Toner auf das Substrat parallel zueinander verlaufen und einen Mittelpunkt aufweisen, der auf einer einzelnen Linie liegt, wobei die einzelne Linie im wesentlichen parallel zu der Streifenbreite des Shuttle (SWS) verläuft, und bezüglich der einzelnen Linie um einen Winkel α geneigt sind, wobei 0º < α < 90º.
Zur Implementierung der dritten spezifischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eignet sich jede beliebige, in der Technik bekannte DEP- Vorrichtung. Typische Beispiele für eine geeignete DEP- Vorrichtung sind z. B. in EP-A 675 417, EP-A 708 386, EP-A 710 897, EP-A 710 898, EP-A 731 394, EP-A 736 822, US 5,539,438, US 5,202,704, US 5,283,594, US 5,036,341, US 5,374,949, US 4,814,796, US 5,204,696, US 5,327,169 usw. offenbart worden.
In den in einem Drucker gemäß der vorliegenden Erfindung verwendeten Druckmaschinen kann jedes in der Technik bekannte Tonerteilchen verwendet werden. Die Verwendung von Druckmaschinen, die mit Trockentonerteilchen arbeiten, ist bevorzugt.

Claims

1. Einfachdrucker mit einer Druckbreite (PW) zum Drucken eines Tonerbilds auf ein Substrat mit einer Breite (WS) und einer Länge (LS), der folgendes umfaßt:

einen Satz n Druckmaschinen, wobei n größer oder gleich 2 ist, wobei jede dieser Druckmaschinen eine Längsachse (WPE) aufweist, die kleiner ist als die Druckbreite (PW), wobei mindestens zwei der n Druckmaschinen in dem Satz so angeordnet sind, daß die Längsachsen nicht koaxial verlaufen,

dadurch gekennzeichnet, daß

die Druckmaschinen solche für den elektrostatischen Direktdruck sind, die so ausgelegt sind, daß sie geladene Tonerteilchen auf das Substrat auftragen.

2. Drucker nach Anspruch 1, bei dem die Druckbreite mindestens 40 cm beträgt.

3. Drucker nach Anspruch 1 oder 2, bei dem jede der Druckmaschinen für den elektrostatischen Direktdruck ein Tonerzuführmittel (101) zum Bereitstellen eines Stroms von Tonerteilchen zu dem Substrat und einer Wolke von Tonerteilchen (111) in der Nähe einer Druckkopfkonstruktion (106) enthalten, die einen nicht versetzten Satz von Reihen von Drucköffnungen (107) enthält, wobei an die Öffnungen gekoppelte Steuerelektroden (106") zum bildmäßigen Steuern des Stroms bestimmt sind.

4. Drucker nach Anspruch 3, bei dem das Tonerzuführmittel einen Ladungstonerförderer (104) (CTC) umfaßt und Tonerteilchen von einer Magnetbürste (103) auf den CTC aufgetragen werden.

5. Drucker nach Anspruch 3, bei dem das Tonerzuführmittel einen Förderer für geladenen Toner (CTC) umfaßt und Tonerteilchen von einer schiebenden Magnetbürste und einer ziehenden Magnetbürste auf den CTC aufgetragen werden.

6. Drucker nach Anspruch 3, bei dem das Tonerzuführmittel einen Applikator für einen unmagnetischen Einkomponentenentwickler umfaßt.

7. Drucker nach Anspruch 1, bei dem

mindestens vier Sätze mit Druckmaschinen, wobei n größer oder gleich 2 ist, für den elekorostatischen Direktdruck vorliegen, wobei jede der Druckmaschinen in jedem der Sätze eine Längsachse (WPE) aufweist, die kleiner ist als die Druckbreite (PW), und in jedem der Sätze mindestens zwei der n Druckmaschinen so angeordnet sind, daß die Längsachsen nicht koaxial verlaufen, und

wobei jeder Satz zum Drucken von nur einer Farbe ausgelegt ist.