EP0635146B1

EP0635146B1 - Elektrofotografische druckeinrichtung zum simultanen beidseitigen bedrucken eines aufzeichnungsträgers

Info

Publication number: EP0635146B1
Application number: EP93905157A
Authority: EP
Inventors: Rudolf WÄCHTLER
Original assignee: Wincor Nixdorf International GmbH
Current assignee: Canon Production Printing Germany GmbH and Co KG
Priority date: 1992-04-10
Filing date: 1993-03-04
Publication date: 1996-08-07
Anticipated expiration: 2013-03-04
Also published as: EP0635146A1; US5550624A; DE59303381D1; JPH07505489A; WO1993021566A1

Abstract

Eine elektrofotografische Druckeinrichtung zum beidseitigen simultanen Bedrucken eines Aufzeichnungsträgers enthält zwei Druckmodule (10/1 und 10/2) mit zugehörigen elektrofotografischen Prozeßmitteln (11 bis 15), die in der Druckeinrichtung gegeneinandergestellt derart befestigt sind, daß sich zwischen den Druckmodulen (10/1 und 10/2) ein Transportkanal (25) für den Aufzeichnungsträger (21) öffnet. Der Aufzeichnungsträger (21) ist über als Walzenpaarung ausgebildete Führungsmittel geführt, so daß er mit seiner Rückseite und/oder seiner Frontseite mit dem zugehörigen Zwischenträger (14) der zugehörigen Druckmodule (10/1 und 10/2) in Berührungskontakt bringbar ist. Als Walzenpaarungen dienen dabei die Umlenkwalze für den Zwischenträger (14) im Zusammenwirken mit einer Gegenwalze (23) oder die gegenüberliegend angeordneten Umlenkwalzen (22) für den Zwischenträger (14).

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrofotografische Druckeinrichtung zum simultanen beidseitigen Bedrucken eines Aufzeichnungsträgers gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 1.
Eine elektrofotografische Druckeinrichtung mit der ein Aufzeichnungsträger beidseitig bedruckt werden kann, ist aus der WO-91/13386 bekannt. Die dort beschriebene elektrofotografische Druckeinrichtung, insbesondere zum Bedrucken von Einzelblättern enthält einen oder mehrere Druckmodule, in denen die Prozeßmittel zur Durchführung des elektrofotografischen Prozesses konstruktiv zusammengefaßt sind. Die Druckmodule sind als separate Baueinheiten zum Befestigen in einem Gehäuse der Druckeinrichtung ausgestaltet und weisen Paßelemente zum paßgenauen Aneinanderreihen der Druckmodule im Gehäuse auf. Jedes Druckmodul enthält einen Zwischenträger mit zugehörigen Fixierelementen, um ein auf einer Fotoleitertrommel erzeugtes Tonerbild auf einen Aufzeichnungsträger zu übertragen und dort zu fixieren. Die Druckeinrichtung läßt sich durch Mehrfachanordnung der Druckmodule von einem Einfarbensimplexdrucker zu einem Mehrfarbenduplexdrucker erweitern.
In der EP-A2-0 399 794 wird eine elektrofotografische Druckeinrichtung beschrieben, die zwei identische Druckmodule aufweist. Die Druckmodule sind derart befestigt, daß sich zwischen ihnen ein Transportkanal für den Aufzeichnungsträger öffnet, wobei an Umdruckrollen Heizmittel zum gleichzeitigen Fixieren der auf den Fotoleitern erzeugten Tonerbilder vorgesehen sind.
Es wird weiterhin in der US-A-36 94 073 ein Verfahren zum beidseitigen Bedrucken eines Aufzeichnungsträgers mit einer elektrofotografischen Druckeinrichtung beschrieben, bei dem mit Hilfe einer ersten Fotoleitertrommel ein Tonerbild auf eine Frontseite des Aufzeichnungsträgers übertragen wird und mit Hilfe einer nachgeschalteten zweiten Fotoleitertrommel ein Tonerbild auf die Rückseite. Fixiert werden die Tonerbilder in mehreren Stufen. Ein der ersten Fotoleitertrommel nachgeschalteter Strahler fixiert das Tonerbild zunächst teilweise, damit der Aufzeichnungsträger sich nicht zu stark erwärmt und damit der Tonerbildtransfer an der zweiten Fotoleitertrommel nicht behindert wird. Eine weitere Teilfixierung erfolgt über einen weiteren, der zweiten Fotoleitertrommel nachgeschalteten Strahler. Die eigentliche Gesamtfixierung der Tonerbilder bewirkt eine nachfolgende Fixierstation mit beidseitig des Aufzeichnungsträgers angeordneten verstärkten Strahlern.
Diese mehrstufige Fixierung ist notwendig weil sich das aus losen Tonerteilchen bestehende Tonerbild zwischen den Fotoleitern vom Aufzeichnungsträger abheben kann. Eine mehrfache Einwirkung von Wärme auf den Aufzeichnungsträger im Verlauf des Druckprozesses verformt und streßt den aus Papier bestehenden Aufzeichnungsträger, was die Druckqualität und das Papierhandling verschlechtert. Weiterhin erfordert die Mehrfachanordnung von einen hohen Leistungsverbrauch aufweisenden Strahlern die Bereitstellung einer leistungsstarken, großdimensionierten Stromversorgung. Dies beeinträchtigt den flexiblen Einsatz der Druckeinrichtung.
Aufgabe der Erfindung ist es eine einfach aufgebaute und störungsunanfällige elektrofotografische Druckeinrichtung zum simultanen beidseitigen Bedrucken eines Aufzeichungsträgers bereitzustellen, die bei geringstmöglichem Energieverbrauch eine schonende Behandlung des Aufzeichnungsträgers gewährleistet.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es die Druckeinrichtung so aufzubauen, daß sie in Abhängigkeit von kundenspezifischen Anforderungen aus Standardteilen aufgebaut werden kann.
Diese Ziele der Erfindung werden gemäß den Merkmalen des ersten Patentanspruches erreicht. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Durch die Verwendung von standardmäßig aufgebauten Drucksystemen, die in der Druckeinrichtung gegeneinandergestellt angeordnet sind, so daß sich zwischen den Drucksystemen ein Transportkanal für den Aufzeichnungsträger öffnet und durch die Anordnung von entsprechenden Führungsmitteln, mit denen der Aufzeichnungsträger im Transportkanal gleichzeitig bedruckt und fixiert wird, ergibt sich eine einfach aufgebaute und störungsunanfällige Druckeinrichtung. Sie ist vorzugsweise zum simultanen beidseitigen Bedrucken endloser Aufzeichnungsträger geeignet. Ein klar definierter Papierweg, zwischen einem Vorratsbereich und einem Aufnahmebereich, durch den Drucker ohne wesentliche Umlenkungen ermöglicht eine schonende und streßfreie Behandlung des Aufzeichnungsträgers, was sich positiv auf die Druckqualität auswirkt. Dies ist insbesondere günstig, wenn als Aufzeichnungsträger Umweltpapiere oder ähnliches verwendet werden mit stark unterschiedlicher Zusammensetzung. Da das Papier beim Durchlauf durch die Druckeinrichtung im wesentlichen nur einmal erwärmt wird, ist der Energieverbrauch minimal und der verformende Einfluß von Thermofixierstationen auf den Aufzeichnungsträger wird wesentlich verringert. Die Druckqualität verschlechternde Walz- und Poliereffekte auf die Oberfläche des Aufzeichnungsträgers treten nicht auf.
Durch den geringen Druckabstand beim Erzeugen von Vorder- und Rückseite wird der Speicherbedarf in der Druckeransteuereinrichtung (Seitenspeicher etc.) wesentlich verringert.
Die beschriebenen Vorteile werden noch größer, wenn man entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung als Führungsmittel im Transportkanal eine Walzenpaarung verwendet, die einander gegenüberliegende, von dem jeweiligen Zwischenträger umschlungene Umlenkwalzen aufweist, zwischen denen der Aufzeichnungsträger in einem Umdruck- und Fixierspalt hindurchgeführt wird.
Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden beispielsweise näher beschrieben. Es zeigen

Figur 1 eine schematische Darstellung einer elektrofotografischen Druckeinrichtung zum simultanen beidseitigen Bedrucken eines Aufzeichnungsträgers mit zwei gegeneinander gestellten Drucksystemen und
Figur 2 eine schematische Darstellung einer elektrofotografischen Druckeinrichtung mit zwei gegeneinander gestellten Drucksystemen mit einer gemeinsamen Umdruck- und Fixierstelle.

Die in der Figur 1 dargestellte elektrofotografische Druckeinrichtung dient zum simultanen beidseitigen Bedrucken eines bandförmigen Aufzeichnungsträgers, sie ist jedoch bei entsprechender Auslegung des Papierweges auch zum Bedrucken von Einzelblättern geeignet. Sie enthält zwei Druckmodule 10/1 und 10/2, auf denen die Prozeßmittel zum Bedrucken eines Aufzeichnungsträgers konstruktiv zusammengefaßt sind. Diese Prozeßmittel umfassen: Eine elektromotorisch antreibbare Fotoleitertrommel 11 mit zugehöriger Belichtungseinrichtung 12 zum Erzeugen eines Ladungsbildes auf der Oberfläche der Fotoleitertrommel; eine Entwicklerstation 13 zum Einfärben des Ladungsbildes mit Toner; ein endlosen bandförmigen Zwischenträger 14 zum Übertragen eines durch Einfärben des Ladungsbildes auf der Fotoleitertrommel entstandenen Tonerbildes auf die Oberfläche des Aufzeichnungsträgers; später näher beschriebene Fixiermittel zum Druck-Wärmefixieren des Tonerbildes auf dem Aufzeichnungsträger und Reinigungsmittel 15 zum Reinigen des Zwischenträgers 14 und des Fotoleiters 11. Die Reinigungsmittel für den Fotoleiter können aus einem Vliesband und einer mit Unterdruck arbeitenden Bürstenreinigungsstation bestehen. Zum Ent- bzw. Aufladen der Fotoleitertrommel sind außerdem noch Koronaentlade- bzw. Ladeeinrichtungen vorgesehen. Als Belichtungseinrichtung 12 dient ein LED-Zeichengenerator, der sich über die gesamte Länge der Fotoleitertrommel 12 erstreckt und der zur Erzeugung des Ladungsbildes auf der Fotoleitertrommel 11 von einem Zeichengenerator des Gerätes zeichenabhängig angesteuert wird.
Der zum Übertragen des Tonerbildes auf den Aufzeichnungsträger 21 angeordnete Zwischenträger 14 besteht aus einem auf Umlenkrollen 16 gelagerten als Thermotransferband bezeichneten Gummi- oder Silikonband, das im Bereich einer Umdruckstelle 17 die Oberfläche der Fotoleitertrommel 11 berührt. Eine gegebenenfalls anordbare motorische Einrichtung 18 ermöglicht das bedarfsweise An-und Abschwenken des Zwischenträgers 14 an die Fotoleitertrommel 11. Durch entsprechende Beheizung des Zwischenträgers 14 bzw. der Fotoleitertrommel 11 wird die Temperatur an der Umdruckstelle 17 so eingestellt, daß der Toner des Tonerbildes sich in einem teigigen Zustand befindet und durch Adhäsionskraft auf den Zwischenträger 14 übertragen wird. Die Übertragung kann jedoch auch auf elektrostatischem Wege über eine entsprechende Koronastation erfolgen. In einer nachgeschalteten Erwärmungsstation 19 mit darin angeordneten Heizelementen wird das auf dem Zwischenträger 14 befindliche Tonerbild so stark erwärmt, daß der Toner nahezu verflüssigt wird, sich aber noch gerade im festen Aggregatzustand befindet. An einer Umdruckstelle 20/1 bzw. 20/2 zum Aufzeichnungsträger 21 wird das fast flüssige Tonerbild auf den Aufzeichnungsträger 21 übertragen. Diese Umdruckstelle 20 enthält dazu eine Walzenpaarung aus einer Umlenkrolle 22 mit großem Durchmesser und einer Gegenwalze 23, zwischen denen der Aufzeichnungsträger 21 hindurchgeführt wird. Gegebenenfalls kann es günstig sein, den Aufzeichnungsträger 21 vor dem Einlauf in die Umdruckstelle 20/1 über eine Wärmestation vorzuwärmen.
Dadurch läßt sich die Fixierbarkeit steigern. Der Zwischenträger 14 wird anschließend in einer Reinigungsstation 24 gereinigt. Zu diesem Zweck enthält die Reinigungsstation 24 eine Reinigungswalze mit zugehöriger Andruckwalze. Die Reinigungswalze entfernt mechanisch oder chemisch Tonerreste vom Zwischenträger 14, die dann an einem entsprechend ausgestalteten Vlieselement oder in einem Reinigungsbad von der Reinigungswalze abgestreift werden. Weiterhin kann es günstig sein in Transportrichtung des Zwischenträgers der Reinigungsstation 24 nachgeordnet eine Transport- und Temperaturstabilisierungseinheit anzuordnen, die den Zwischenträger 14 auf eine konstante Temperatur einstellt. Als zusätzliche Heizeinrichtung zum Aufheizen der Umdruckstelle 17 kann die Fotoleitertrommel 11 ein elektrisch beheiztes Heizelement enthalten.
Alle die vorstehend beschriebenen Prozeßmittel sind über entsprechende Lager- bzw. Befestigungsmittel auf Chassiselementen der Druckmodule 10/1 bzw. 10/2 befestigt.
Um mit der elektrofotografischen Druckeinrichtung simultan beide Seiten des Aufzeichnungsträgers 14 bedrucken zu können, sind in der Druckeinrichtung zwei identisch aufgebaute Druckmodule 10/1 und 10/2 gegeneinandergestellt so angeordnet, daß sich zwischen den Druckmodulen ein Transportkanal 25 öffnet, durch den der Aufzeichnungsträger 21 hindurchgeführt wird, und zwar ausgehend von einer hier nur schematisch dargestellten Vorratsrolle 26 zu einer Aufnahmerolle 27. Entsprechend angeordnete Umlenkrollen 28 dienen zur Zu- und Abfuhr des Aufzeichnungsträgers 21 im Bereich der Druckmodule 10/1 und 10/2. Gesteuert von einer zentralen Ansteuereinrichtung, die mit beiden Druckmodulen gekoppelt ist, erfolgt an der Umdruckstelle 20/1 des Druckmoduls 10/1 der Umdruck mit gleichzeitiger Fixierung eines Rückseitentonerbildes auf die Rückseite des Aufzeichnungsträgers 21 und in der unmittelbar nachgeschalteten Umdruckstelle 20/2 des zweiten Druckmodules 10/2 ein Umdruck mit gleichzeitiger Fixierung eines Frontseitenbildes auf die Frontseite des Aufzeichnungsträgers 21. Zur Unterstützung des Umdruck-und Fixiervorganges an den Umdruckstellen 20/1 und 20/2 kann eine der Walzen 22 bzw. 23 der Walzenpaarung zusätzlich beheizt sein.
Will man im Wechsel Front- oder Rückseite bedrucken oder nur die Front- oder nur die Rückseite, so ist es möglich, den nicht im Einsatz befindlichen Zwischenträger 14 der Druckmodule 10/1 bzw. 10/2 mit Hilfe der elektromotorischen Einrichtung 18 bedarfsweise an- und abzuschwenken. Es ist zu diesem Zwecke jedoch auch möglich die Umlenkrolle 22 bzw. die Gegenwalze 23 an- und abschwenkbar auszugestalten. Eine mögliche Veränderung des Papierweges läßt sich über die Ansteueranordnung für die Druckmodule 10/1, 10/2 korrigieren bzw. wird bei der Bilderzeugung auf den Fotoleitertrommeln automatisch berücksichtigt.
Ein besonders einfacher und papierschonender Aufbau der elektrofotografischen Druckeinrichtung ergibt sich bei einer Anordnung der Druckmodule 10/1 und 10/2 wie sie in der Figur 2 dargestellt ist. Dabei sind die Druckmodule 10/1 und 10/2 so gegeneinander angeordnet, daß die Umlenkrollen 22 für die Zwischenträger 14 einander gegenüberliegen und so einen einzigen Umdruck- und Fixierspalt 29 bilden, durch den der Aufzeichnungsträger 21 hindurchgeführt wird. Zur Erzeugung einer entsprechenden Andruckkraft auf den Aufzeichnungsträger 21 können die Umlenkrollen federnd gelagert sein. Entsprechend angeordnete Anschläge sorgen gegebenenfalls für eine exakte Einhaltung der erforderlichen von der Stärke des Aufzeichnungsträgers abhängenden Fixierspaltbreite. Analog zum Ausführungsbeispiel der Figur 1 kann abhängig von den Betriebszuständen (Vor-Rückseitendruck, Einseitendruck, alternativer Vor-Rückseitendruck etc.) der nicht aktive Zwischenträger 14 der Druckmodule mit Hilfe der motorischen Einrichtung 18 von der Fotoleitertrommel abgeschwenkt werden. Zu diesem Zwecke können auch die Umlenkrollen 22 an-und abschwenkbar ausgestaltet sein. Es ist auch möglich vor und hinter dem Umdruck- und Fixierspalt 29 entsprechend an- und abschwenkbare Papierrollen anzuordnen, die für einen notwendigen Andruck des Aufzeichnungsträgers an die Umdruckrollen sorgen bzw. den Aufzeichnungsträger 14 in dem Spalt sicher führen. Anzumerken ist im übrigen, daß die Relativangaben Rückseitentonerbild, Frontseitentonerbild bzw. Rückseite und Frontseite des Aufzeictnungsträgers austauschbare Relativangaben bezüglich der relativen Lage des Tonerbildes auf dem Aufzeichnungsträger sind.

Claims

Elektrofotografische Druckeinrichtung zum beidseitigen Bedrucken eines Aufzeichnungsträgers (21) mit
- einem ersten Druckmodul (10/1) mit elektrofotografischen Prozeßmitteln (11 bis 13, 15) zum Erzeugen eines einer Rückseite des Aufzeichnungsträgers (21) zugeordneten Rückseiten-Tonerbildes auf einem Fotoleiter (11) und einem das Tonerbild vom Fotoleiter (11) übernehmenden endlosen bandförmigen Zwischenträger (14) zum Übertragen und Fixieren des Rückseiten-Tonerbildes auf der Rückseite des Aufzeichnungsträgers (21);

- einem zweiten Druckmodul (10/2) mit elektrofotografischen Prozeßmitteln (11 bis 13, 15) zum Erzeugen eines einer Frontseite des Aufzeichnungsträgers (21) zugeordneten Frontseiten-Tonerbildes auf einem Fotoleiter (11) und einem das Tonerbild vom Fotoleiter (11) übernehmenden endlosen bandförmigen Zwischenträger (14) zum Übertragen des Frontseiten-Tonerbildes auf eine Frontseite des Aufzeichnungsträgers (21),
wobei die Druckmodule (10/1, 10/2) in der Druckeinrichtung gegeneinandergestellt derart befestigt sind, daß sich zwischen den Druckmodulen ein Transportkanal (25) für den Aufzeichnungsträger (21) öffnet, in dem der Aufzeichnungsträger (21) über Führungsmittel (22, 23) derart geführt ist, daß er mit seiner Rück- und/oder Frontseite mit dem entsprechenden zugeordneten Zwischenträger (14) der Druckmodule (10/1, 10/2) in Berührungskontakt bringbar ist.
Elektrofotografische Druckeinrichtung nach Anspruch 1, mit einem Walzenpaar (22, 23) als Führungsmittel, das eine von dem jeweiligen Zwischenträger (14) umschlungene Umlenkwalze (22) und eine den Aufzeichnungsträger (14) gegen die Umlenkwalze (22) drückende Gegenwalze (23) aufweist.
Elektrofotografische Druckeinrichtung nach Anspruch 1, mit einem Walzenpaar als Führungsmittel, das einander im Transportkanal (25) gegenüberliegend angeordnete, von dem jeweiligen Zwischenträger (14) umschlungene Umlenkwalzen (22) aufweist, zwischen denen der Aufzeichnungsträger in einem durch die Walzen (22) gebildeten Umdruck- und Fixierspalt geführt wird.
Elektrofotografische Druckeinrichtung nach einem der Ansprüche 2 oder 3, wobei mindestens eine der Walzen (22, 23) des Walzenpaars an- und abschwenkbar ausgestaltet ist.
Elektrofotografische Druckeinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei mindestens eine der Walzen (22, 23) des Walzenpaars beheizbar ausgestaltet ist.
Elektrofotografische Druckeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5 mit einer den Zwischenträger an den Fotoleiter bedarfsweise an- und abschwenkbaren elektromotorischen Einrichtung (18).
Elektrofotografische Druckeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6 mit einem Thermotransferband als Zwischenträger (14).