DE9320251U1 - Kombinierte elektrografische Kalt-/Warm-Transferbanddruckeinrichtung - Google Patents

Description

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Siemens Nixdorf Informationssysteme AG

Kombinierte elektrografischeKalt'/Warm-Transferbanddruckeinrichtung

Die Erfindung betrifft eine elektrografisch^ Vorrichtung und ein elektrografisches Verfahren zum Bedrucken eines Aufzeichnungsträgers, bei dem auf einem Basiszwischenträger erzeugte Tonerbilder über ein Kalttransferelement auf ein Warmtransferelement übertragen und dann auf dem Aufzeichnungsträger durch mechanisches Abwälzen fixiert werden.

Elektrografische Druck- und Kopiergeräte, bei denen die Übertragung der Tonerbilder mit Hilfe von Transferbändern erfolgt, sind allgemein bekannt. Dabei unterscheidet man zwischen der Kalttransferband- und der Warmtransferbandtechnologie.

Bei der Kalttransferbandtechnologie, wie sie z.B. aus der US 4 652 115 bekannt ist, wird auf einem Basiszwischenträger, z.B. einem Fotoleiterband oder einer Fotoleitertrommel, ein Tonerbild erzeugt und dieses Tonerbild bei Umgebungstemperatur auf ein Kalttransferband übertragen. Von dem Kalttransferband erfolgt dann der Übertrag der losen Tonerbilder auf den Aufzeichnungsträger mit nachfolgender Fixierung in einer Fixierstation durch Wärme und Druck.

Bei der Kalttransferbandtechnologie ist es möglich, den Tonerübertrag vom Basiszwischenträger auf das Transferband mit Hilfe von Elektrostatik und unter Verwendung von Zweikomponententoner durchzuführen. Dabei wird der gewünschte Tonerbildanteil auf das Transferband schonend übertragen, wobei Hintergrund-Tonerpartikel im wesentlichen auf dem Ladungsbildträger verbleiben. Die Tonerbildübertragung auf den Bedruckstoff erfolgt ohne wesentlichen Fixieranteil elektrostatisch und/oder durch mechanischen Andruck, anschließend wird das Tonerbild auf dem Bedruckstoff auf herkömmliche Weise in einer gesonderten Fixierstation fixiert. In der Regel wird dies in einer Warm-Druckfixierstation mit hohem Energieaufwand und den bekannten Einschränkungen der Bedruckstoffvielfalt realisiert.

Bei der Warmtransferbandtechnologie wie sie z.B. aus der GB-A-2 040 226 bekannt ist, wird auf einem Basiszwischenträger ein Tonerbild erzeugt und dieses

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mechanisch auf ein Warmtransferband aus Silikongummi übertragen. Danach erfolgt eine Erwärmung des Tonerbildes über eine Heizeinrichtung, die das Tonerbild bis in den Bereich der Fixiertemperatur, d.h. dem Schmelzpunkt des Toners, erhitzt. In einer nachfolgenden kombinierten Fixier- und Transferzone erfolgt der Übertrag mit gleichzeitigem Fixieren auf den Aufzeichnungsträger. Restlicher, am Transferband haftender Toner wird mit Hilfe einer Reinigungseinrichtung entfernt und der Transferprozeß beginnt von neuem.

Da bei der Warmtransferbandtechnologie das gesamte Tonerbild einschließlich der Hintergrundtonerpartikel vom Ladungsbildträger auf das Transferband übernommen wird, führt dies bei den üblichen elektrofotografischen Verfahren zu einer Druckqualitätsminderung. Ein weiterer Nachteil ist darin zu sehen, daß der Wärmeübertrag vom Transferband auf den Fotoleiter diesen erwärmt und damit den Einsatz wärmeempfindlicher Fotoleiter ausschließt. Außerdem besteht die Gefahr des Übertrags von auf dem Transferband befindlichen Stoffen, wie Tonerbestandteilen, Farbstoffen von vorgedrucktem Papier, das als Bedruckstoff verwendet wird, Papierbestandteilen und evtl. Transferbestandteilen auf den Fotoleiter. Ein solcher Übertrag kann zu einer Lebensdauerbeschränkung des Fotoleiters bzw. zur Druckqualitätsminderung führen.

Der Wärmeübertrag vom Transferband auf den Fotoleiter kann zwar durch eine intensive Bandkühlung vor dem Bandkontakt mit dem Fotoleiter gemindert werden, hierzu ist jedoch ein Band hinreichend kleiner Wärmekapazität notwendig. Ein solches Band muß dünn sein und hat u. a. deswegen keine optimale Transfixeigenschaften.

Eine Reduktion des Stoff- und Schmutzübertrags vom Transferband zum Ladungsbildträger ist nur durch eine intensive Reinigung des Bandes hinreichend verringerbar. Eine intensive Reinigungsstufe erfordert wiederum eine robuste Bandoberfläche. Eine beschädigungsfreie intensive Reinigung einer weichen Andruckoberfläche eines optimalen Transfix-Bandes ist nur schwer möglich.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb eine eiektrografische Druckeinrichtung mit zugehörigem Verfahren so auszubilden, daß ein auf einem Basiszwischenträger erzeugtes Tonerbild optimal auf ein Übertragungsmedium übertragen und mit Hilfe des Übertragungsmediums dann auf einen Aufzeichnungsträger umgedruckt und gleichzeitig dort fixiert werden kann. Der Transfer der Tonerbilder mit ab-

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schließender Fixierung auf dem Aufzeichnungsträger soll so ausgestaltet sein, daß bei maximaler Druckqualität ein minimaler Materialverschleiß auftritt.

Diese Aufgabe wird bei einer elektrografischen Druckeinrichtung gemäß den Merkmaien der Patentansprüche 1 und 9 gelöst.

Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird zunächst das auf einem Basiszwischenträger, z.B. einer Fotoleitertrommel, erzeugte Tonerbild auf ein kaltes Transferband bzw. eine kalte Transferrolle übertragen und zwar mit stark vermindertem Hintergrund. Anschließend übernimmt ein Warmtransferband bzw. eine warme Transferrolle das Tonerbild vom kalten Transferband. Das auf dem warmen Transferband erwärmte Tonerbild wird danach auf den Aufzeichnungsträger übertragen und dort vorzugsweise durch mechanisches Abrollen in einem Transfixprozeß fixiert.

Der Wärmeübertrag vom Warmtransferband auf das Kalttransferband ist durch wärmetechnisch optimale Dimensionierung des Kalttransferbandes mit einem hohen Wärmeübergangswiderstand und geringer Wärmekapazität vertretbar gering. Durch Kühlung läßt sich weiterhin die Temperatur des Kalttransferbandes auf niederem Niveau halten. Der Betrieb des Warmtransferbandes ist dann ohne Kühlung bei weitgehend stationären Temperaturverhältnissen möglich. Dadurch wird der gesamte Kühlungsaufwand gegenüber dem reinen Warmtransferbandverfahren gesenkt.

Der Kalttransferprozeß über das Kalttransferband läßt sich bezüglich seiner elektrischen und wärmetechnischen Eigenschaften sowie im Hinblick auf einfache Reinigungsfähigkeit optimieren, z.B. durch die Ausgestaltung einer harten und abriebbeständigen Oberfläche. Eine ähnliche Optimierung ist beim Warmtransferband möglich und zwar hinsichtlich der Transfixeigenschaften mit weicher Oberfläche und guten Tonerreleaseeigenschaften und der elektrischen Parameter.

Die Reinigung des Warmtransferbandes von Toner-, Papier- und Druckfarbenbestandteilen kann mittels schonender Reinigungsprozesse erfolgen, wobei an

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diese Reinigung nicht die hohen Anforderungen gestellt werden müssen wie an das reine Warmtransferbandverfahren, da kein direkter Kontakt mit dem Ladungsbildträger (Basiszwischenträger) besteht.

Evtl. auf das Kalttransferband übertragene Stoffe können vor dem Kontakt des Bandes mit dem Basiszwischenträger über eine Bürstenreinigungsstation oder andere Reinigungsmittel entfernt werden. Außerdem ist die Übertragungswahrscheinlichkeit von Stoffspuren auf den Basiszwischenträger von einem kalten Band deutlich geringer als von einem warmen Band.

Durch die Zwischenschaltung des Kalttransferbandes wird auch eine Erhöhung der Haveriesicherheit bei Überhitzung des Transferbandes und der damit im Zusammenhang stehenden Emission von Zersetzungsprodukten des Ladungsbildträgers erreicht.

Die Erfindung ermöglicht den Einsatz von nicht wärmebeständigen Fotoleitern mit hoher Druckqualität und Umweltakzeptanz (OPC, Organischen Fotoleitern), deren Anwendung mit warmem Transferband ausgeschlossen wäre.

Die Unterteilung des Transferprozesses in einen kalten elektrostatischen Transfer vom Basiszwischenträger und in einen warmen Transfixprozeß zum Bedruckstoff gestattet es, die Anforderungen an die elektrografischen Komponenten, wie Basiszwischenträger, Toner-Entwicklergemisch, Entwicklerstation usw. weniger kompliziert und aufwendig zu halten. So braucht der Basiszwischenträger (Fotoleiter) nicht wärmebeständig sein, weiterhin ist die ansonsten geforderte extreme Hintergrundarmut der Tonerbildablagerung auf dem Basiszwischenträger nicht notwendig.

Durch die beschriebene Kombination von Kalt- und Warmtransfer läßt sich somit eine hohe Druckqualität erreichen.

Die Trennung von Kalt- und Warmtransfer ermöglicht weiterhin eine Steigerung der Bedruckstoffvielfalt (Aufzeichnungsträger), ohne daß hierzu aufzeichnungsträgerabhängig eine Anpassung der Vorrichtung erforderlich ist. Die Erhöhung der Bedruckstoffvielfalt für den Anwender erfordert somit keine spezielle Anpassung der elektrografischen Komponenten. Insgesamt wird durch die Erfindung trotz der durch die Einführung von zwei Transferprozessen scheinbar notwendigen Auf-

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wandsteigerung die Gesamtstabilität und Langzeitzuverlässigkeit und damit die Wirtschaftlichkeit der Vorrichtung wesentlich erhöht.

Überraschenderweise hat sich herausgestellt, daß durch die erfindungsgemäße Kombination von Kalt- und Warmtransfer-Technologie vorteilhafte Wirkungen erzielbar sind, die über die schlichte Aggregation der Einzelkomponenten hinausgehen.

Eine Ausführungsform der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden beispielsweise näher beschrieben.

Die Figur zeigt eine schematische Funktionsdarstellung einer elektrografischen Druckeinrichtung mit separatem Kalt- und Warmtransferband.

Eine elektrografische Druckeinrichtung enthält eine elektromotorisch angetriebene Fotoleitertrommel 10 mit um die Trommel gruppierten Aggregaten des elektrografischen Prozesses. Diese Aggregate sind im wesentlichen ein Zeichengenerator 11, der als LED-Zeichengenerator oder als Lasergenerator ausgebildet sein kann, eine Entwicklerstation 12, eine Reinigungsstation 13 sowie eine Ladestation in Form eines Fotoleiterladekorotrons 14. Die Fotoleitertrommel 10 wird dabei in üblicherweise über das Fotoleiterladekorotron 14 aufgeladen, zeichenabhängig über den Zeichengenerator 11 entladen und das so erzeugte latente Ladungsbild über die Entwicklerstation 12 eingefärbt. Danach erfolgt ein Übertrag der entstandenen Tonerbilder auf ein mit dem Fotoleiter 10 gekoppeltes Kalttransferband 15. Das Kalttransferband ist ebenfalls elektromotorisch angetrieben und besteht aus einem sich über die Breite des Fotoleiters 10 erstreckenden elastischen Band mit einer dünnen harten Deckschicht aus Polyester oder Polykarbonat mit einer Stärke von unter 1 mm und einer die dünne harte Schicht aufnehmenden Stützschicht aus einem Material, das elektrisch auf- und entladbar ausgestaltet ist. Der gesamte Bandaufbau ist so ausgelegt, daß das Band einen möglichst hohen Wärmeübergangswiderstand und möglichst geringe Wärmekapazität aufweist. Geführt und bewegt wird das Kalttransferband über Antriebsrollen 29, wobei es im Bereich eines ersten Transferbereiches 16 den Fotoleiter 10 leicht berührt bzw. in unmittelbaren dichtem Abstand zu diesem angeordnet ist. Diesem ersten Transferbereich zugeordnet ist ein auf der Innenseite des Bandes angeordnetes Transferkorotron 17 zum elektrostatischen Übertrag der Tonerbilder vom Fotoleiter 10 auf das Kalttransferband 15. Dieser Übertrag erfolgt bei der üblichen Betriebstempe-

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ratur (Umgebungstemperatur) von 20 bis 30⁰C. Dem Kalttransferband weiterhin zugeordnet ist eine Reinigungseinrichtung 18 in Form einer Reinigungsbürste mit zugeordneter Absaugeinrichtung sowie bedarfsweise eine Kühleinrichtung 19 in Form eines von einem Kühlmedium durchströmten Kanal oder eines das KaIttransferband kühlenden Gebläses.

Über einen zweiten Transferbereich 20 steht das Kalttransferband in Berührungskontakt mit einem Warmtransferband 21. Das Warmtransferband 21 besteht im wesentlichen aus Silikon und kann einen Materialaufbau entsprechend der US 4 971 844 haben. Das Warmtransferband 21 hat etwa die gleiche Breitenausdehnung wie das Kalttransferband 15 und ist ebenfalls auf Stützrollen 29 geführt. Es befindet sich im Bereich des zweiten Transferbereichs 20 im Berührungskontakt mit dem Kalttransferband 15 bzw. im dichten Abstand dazu. Dem zweiten Transferbereich zugeordnet ist ein auf der Innenseite des Warmtransferband angeordnetes Transferkorotron 22 zum elektrostatischen Übertrag der Tonerbilder vom Kalttransferband 15 auf das Warmtransferband 21. Weiterhin ist dem Warmtransferband 21 eine Heizeinrichtung 23, z.B. in Form einer Strahlerheizung zugeordnet, die dazu dient, die übertragenen Tonerbilder auf dem Warmtransferband 21 bis in den Bereich der Schmelztemperatur von 100 bis 120° des Toners zu erwärmen. Weiterhin ist dem Warmtransferband 21 zugeordnet eine Warmbandreinigungsstation 24, z.B. in Form einer Bürste oder einer gelochten Reinigungswalze.

Über eine Andruckwalze 29 stützt sich das Warmtransferband 21 auf einer Gegendruckfläche 28 ab, die z.B. eine Walze sein kann. Zwischen Gegendruckfläche 28 und Warmtransferband 21 befindet sich ein kombinierter Übertragungs- und Fixierbereich 25, der dazu dient, das erwärmte und klebrige Tonerbild auf einen Aufzeichnungsträger 26 durch mechanisches Abwälzen zu übertragen. Als Aufzeichnungsträger kann dabei ein Einzelblatt oder ein Endlosaufzeichnungsträger verwendet werden. Vorzugsweise besteht der Aufzeichnungsträger dabei aus Papier.

Eine dem Aufzeichnungsträger 26 im Zuführbereich zum Übertragungs- und Fixierbereich angeordnete Heizung 27 dient zur Vorwärmung des Aufzeichnungsträgers 26.

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Um das Tonerbild auf dem Warmtransferband 21 zu erwärmen, ist es auch möglich, die Walze 28 als beheizte Walze auszugestalten oder eine das Warmtransferband 21 im Bereich des Übertragungs- und Fixierbereichs 25 stützende heizbare Andruckwalze vorzusehen. Es ist auch die Kombination mehrerer Heizungen möglich.

Die Funktion einer derartigen als Kopiereinrichtung oder als Druckeinrichtung betreibbaren elektrofotografischen Druckeinrichtung ist wie folgt: Die erzeugten Tonerbilder werden zunächst elektrostatisch von dem Fotoleiter 10 (Basiszwischenträger) elektrostatisch auf das kalte Transferband 15 übertragen.

Der Kalttransfer ist dabei bezüglich seiner elektrischen und wärmetechnischen Eigenschaften sowie im Hinblick auf einfache Reinigungsfähigkeit optimiert. Anschließend übernimmt das Warmtransferband 21 die Tonerbilder im Bereich des zweiten Transferbereiches 20. Im Bereich des zweiten Transferbereiches 20 weist das Warmtransferband eine Temperatur von unter 50° auf. Bedingt durch die Optimierung des Kalttransferbandes auf kleine Wärmeübertragungszahl und geringe Wärmekapazität erwärmt sich das Kalttransferband im Bereich dieses zweiten Transferbereiches 20 nur geringfügig. Resttoner und evtl. auf das Kalttransferband 15 übertragene Stoffe werden über die Kaltbandreinigungsstation 18 entfernt. Danach wird das Kalttransferband 15 im Bereich der Kühleinrichtung 19 auf Umgebungstemperatur gekühlt.

Die durch elektrostatischen Transfer über das Transferkorotron 22 im zweiten Transferbereich 20 auf das Warmtransferband übertragenen Tonerbilder werden durch die Heizung 23 auf Schmelztemperatur erwärmt und im Übertragungs- und Fixierbereich 25 auf den Aufzeichnungsträger 26 übertragen und gleichzeitig dort fixiert. Eventuell am Warmtransferband nach dem Durchlaufen des Übertragungsund Fixierbereiches 25 noch anhaftende Tonerelemente oder Schmutzelemente werden von dem weichen Warmtransferband 21 in einem schonenden Reinigungsprozeß durch die Warmbandreinigungsstation 24 entfernt.

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Modifikationen

Bei dem in der Figur dargestellten Ausführungsbeispiel erfolgt der Transfer der Tonerbilder vom Fotoleiter 10 zum Aufzeichnungsträger 26 über ein Kalttransferband 15 und ein Warmtransferband 21. Anstelle der Transferbänder ist es auch möglich, Transferrollen in Form von Walzen zu verwenden, die eine Deckschicht entsprechend den Transferbändern aufweisen. Der Fotoleiter 10 kann als organischer oder als anorganischer Fotoleiter ausgebildet sein, oder es ist auch möglich, anstelle einer Fotoleitertrommel 10 ein Fotoleiterband zu verwenden. Weiterhin ist es möglich anstelle des Fotoleiters 10 mit zugeordnetem Zeichengenerator 11 und Fotoleiterladekorotron 14 eine Trommel oder ein Band zu verwenden, das integerierte Ansteuerelektroden, z.B. in Form einer Matrix zur punktförmigen Ladungserzeugung aufweist. Eine Trommel oder ein Band mit einem derartigen Aufbau ist aus der EP-B1 0 191 521 bzw. der US 3 946 402 bekannt.

Bei dem in der Figur dargestellten Ausführungsbeispiel erfolgt der Transfer vom Kalttransferband 15 zum Warmtransferband 21 elektrostatisch mit Hilfe eines Transferkorotrons 22. Dieser Transfer kann auch mechanisch erfolgen, entsprechend der in der GB-A-2 040 226 beschriebenen Weise.

Erfolgt der Transfer sowohl beim Kalttransferband 15 als auch beim Warmtransferband 21 durch Elektrostatik, so kann es günstig sein, innerhalb der Transferbänder noch die Innenfläche der Transferbänder kontaktierende Entladewalzen anzuordnen, die für einen definierten Ladezustand sorgen.

Die elektrografische Druck- oder Kopiereinrichtung ist zum ein- oder mehrfarbigen Bedrucken des Aufzeichnungsträgers 26 geeignet. Zum mehrfarbigen Bedrucken des Aufzeichnungsträgers können entlang des Basiszwischenträgers 10 mehrere den Farbkomponenten zugeordnete Entwicklerstationen 12 angeordnet sein, die entsprechend den Farbkomponenten Tonerbilder erzeugen.

Claims (8)

,93 6 6 O 3 6 OE Schutzansprüche

1. Elektrografische Druckeinrichtung mit

- einem Basiszwischenträger (10) mit zugeordneter Tonerbilder erzeugenden Einrichtung (11, 12),

einem Kalttransferelement (15) mit zugeordnetem ersten Transferbereich (16) zur Übernahme der Tonerbilder von dem Basiszwischenträger (10),

- einem Warmtransferelement (21) mit zugeordnetem zweiten Transferbereich

(20) zur Übernahme der Tonerbilder von dem Kalttransferelement (15),

- Heizmitteln (23, 27, 28) zum Erwärmen der Tonerbilder,

- einem kombinierten Übertragungs- und Fixierbereich (25) zum Übertragen der erwärmten Tonerbilder von dem Warmtransferelement (21) auf einen Aufzeichnungsträger (26) bei gleichzeitigem Fixieren der Tonerbilder auf dem Aufzeichnungsträger (26) durch mechanisches Abwälzen des Warmtransferelements

(21) auf dem Aufzeichnungsträger (26).
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2. Elektrografische Druckeinrichtung nach Anspruch 1 mit dem ersten (16) und/oder zweiten (20) Transferbereich zugeordneten elektrostatischen Übertragungsmitteln (17,22).

3. Elektrografische Druckeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2 mit einem Kalt- und/oder Warmtransferelement (15, 21), das als Walze ausgebildet ist.

4. Elektrografische Druckeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2 mit einem bandförmigen Kalt- und/oder Warmtransferelement (15, 21).

5. Elektrografische Druckeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4 mit einer dem Kalttransferelement (15) zugeordneten Kühleinrichtung (19).

6. Elektrografische Druckeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5 mit einem Kalttransferelement (15), das derart aufgebaut ist, daß es einen möglichst hohen Wärmeübergangswiderstand und möglichst geringe Wärmekapazität aufweist.

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7. Elektrografische Druckeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6 mit folgenden Temperaturverhältnissen auf den Transferelementen;
Übertragungs- und Fixierbereich: 90⁰C bis 130⁰C

zweiter Transferbereich < 50⁰C

erster Transferbereich: Betriebstemperatur elektrografischer Prozesse (Umgebungstemperatur, 20° bis 30°).

8. Elektrografische Druckeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 mit einem organischen Fotoleiter als Basiszwischenträger (10).