WO1998018056A1 - Modularer elektrofotografischer mehrfarb-drucker - Google Patents

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WO1998018056A1
WO1998018056A1 PCT/DE1997/002389 DE9702389W WO9818056A1 WO 1998018056 A1 WO1998018056 A1 WO 1998018056A1 DE 9702389 W DE9702389 W DE 9702389W WO 9818056 A1 WO9818056 A1 WO 9818056A1
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photoconductor
printing
printing unit
additional
color
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PCT/DE1997/002389
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Volkhard Maess
Martin Schleusener
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Oce Printing Systems Gmbh
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Definitions

  • the invention relates to an electrophotographic printer for printing an end image carrier, with a transport device for transporting the end image carrier, with a first printing unit for producing a first toner image by a first arrangement of color particles on a first photoconductor, with at least one further printing unit for producing another Toner image by a further arrangement of color particles on a further photoconductor, and with a transfer device for directly or indirectly transferring the first toner image from the first photoconductor and the further toner image from the further photoconductor to a surface section on the front of the end image carrier.
  • a color separation is understood to be a toner image that has been applied by a single developer station.
  • a multicolored toner image is therefore created by overlaying several color separations.
  • a printer of this type is known, for example, from European laid-open specification EP 0 659 569 AI.
  • the first monochrome toner image (color separation) is fixed by the first printing unit before the second likewise monochrome toner image is applied to the already fixed first toner image.
  • a precisely fitting multi-color printing is not possible with the known printer, since it cannot be guaranteed that the two toner images are printed exactly on the same surface section of the carrier material.
  • the picture elements of the first toner image and of the second toner image cannot be exactly aligned with one another.
  • the result is that there are undesirable overlaps or empty spaces between image elements of different toner images (registration errors).
  • high quality color printing is not possible. Color gradations and color fringes occur with graded flat color printing.
  • blurred and / or color-distorted image details arise in the area of the lines and characters.
  • the printer is inflexible with regard to adaptation to different printing tasks. Should e.g. printing with only one color, the second printer according to the above-mentioned disclosure is superfluous.
  • printing can only be selected from a color palette of four predetermined colors.
  • a multi-color printer is explained in the published patent application DE 41 10 348 AI, which contains four printing units, each with a photoconductor.
  • the toner containers of the printing units are detachably connected to the printer.
  • the object of the invention is to provide a printer which enables a multicolor printing of high quality with a relatively simple structure and which relates to the number of colors, the combination of the simultaneously printable colors, the toner colors used in printing (color palette), and the register accuracy between certain color separations can be quickly adapted to different printing tasks.
  • the printer according to the invention has an assembly for accommodating the first printing unit in a first receptacle and for accommodating the further printing unit in a further receptacle. Since the recordings are arranged in an assembly, the spatial distance between the recordings is small.
  • the receptacles are preferably arranged directly next to one another.
  • the first recording and the further recording have essentially the same structure in the invention.
  • the same structure of the receptacles ensures that printer units can be interchanged and that an appropriate number of printing units are inserted into the receptacles, depending on the print quality required. An adaptation of further developed or newly developed printing units is possible if care is taken when designing these printing units that they can be used in the recordings.
  • At least one of the printing units is detachably inserted in one of the receptacles, i.e. this printing unit can be inserted into the respective receptacle in a simple manner or removed from this receptacle.
  • This measure ensures that the printer according to the invention is quick, i.e. can be adapted to different printing tasks in a few simple steps by removing or inserting the detachable printing unit or exchanging it for another printing unit.
  • changing developer stations in the printing unit, refilling toner and carrying out maintenance work is made easier by removing a printing unit for the respective activity from the assembly and reinserting it after the activity has ended.
  • the printer according to the invention can directly or indirectly print on the final image carrier, for example sheet material, which is preferably paper.
  • an intermediate carrier is used to which the toner images are transferred before they are finally transferred to the final image carrier.
  • the intermediate carrier consists of a material selected with regard to the interaction between the photoconductor and the intermediate carrier with regard to abrasion and chemical influence. As a result, the photoconductor wears less and more uniformly than would be the case when interacting with an end image carrier, for example made of paper.
  • an embodiment of the invention relates to a printer that is suitable for two-sided printing.
  • An embodiment of the invention further relates to an electrophotographic printer for multi-color printing with the features of claim 7.
  • This printer works according to a method which is referred to below as repetitive printing, in which the final image carrier or the intermediate carrier is passed several times past a printing unit, which successively applies at least two toner images to the same surface section of the carrier material. If the first toner image applied in a first printing step has at least color particles of three colors, it is ensured that at least picture elements with these colors are exactly aligned with one another. If a further toner image generated in a further printing step is superimposed on the first toner image, then only registration errors occur between toner images of different printing units. The result is that the print quality increases.
  • a further printing unit can, for example, be inserted into one of the print receptacles at a later point in time, so that the repeat printing can be replaced by the multi-color printing in one pass.
  • Another exemplary embodiment of the invention relates to a printer with the features of patent claim 8. This exemplary embodiment of the invention is based on the knowledge that when a toner image is applied, the picture elements do not deviate from their predetermined positions (register-accurate printing).
  • At least color particles of two colors are applied when one of the toner images is applied. Additive color mixing within a toner image is thus already possible. If color particles of three colors are applied within a toner image according to the invention, a multitude of other colors can be generated by additive color mixing, for example when using the colors red, blue and green. In this case, black toner, inter alia, can be applied in the second printing unit. In the case of toner images produced by different printing units, a registration error is inevitable.
  • a printing unit with the features of claims 9 and 10 is used.
  • the photoconductor is exposed to the image only once per toner image by a single exposure device in the printing unit. This ensures that the image elements of the color separations of the same printing unit, in contrast to a two or more image-wise exposure, have no positional deviation from one another (register-accurate printing). With several imagewise exposure steps, positional deviations (registration errors) between the toner images are e.g. always present due to incompletely avoidable synchronization errors between photoconductor and final image carrier or between photoconductor and intermediate image carrier.
  • the toner image can be expanded by adding a further total exposure unit for lowering the potential Flat elements of the photoconductor which have not yet been covered with color particles are used, and subsequently color particles of an additional color are applied. This process is repeated for each additional color to be applied.
  • This measure makes it possible to arrange color particles of at least three or at least four different colors next to one another on the toner image already in the first toner image.
  • a large number of subtractive coloring effects can be realized in addition to the additive color effects within a single printing unit with the help of the second or further printing units.
  • the color printing quality up to hm can be adapted to full-color printing, eg line and character printing, business graphics or high-quality full-color printing.
  • the photoconductor contains only one electrode layer carrying a predetermined potential and one photo conductor layer arranged approximately parallel to it, which results in a simple structure.
  • the colors are selected from a number of possible colors in a color palette by the print controller.
  • Each individual color in the color palette is assigned to a development station of one of the printing units, the toner images of which are transferred directly or indirectly to the front or back of the final image carrier.
  • additional spot colors such as gold or silver can be printed.
  • the developer stations can be used in a detachable manner, ie the developer stations can be inserted into the printing units or removed from the printing units in a simple manner. If, instead of at least one of the developer stations, the print controller optionally activates an additional developer station for applying color particles of an additional color, other mixed colors are generated. In this way, the printable color space can be adapted to the printing task. If a large number, for example 10 to 20, of predefined colors are present in developer stations outside the printer, which can be inserted into the printing units in a few simple steps and can be selected with the aid of the print control, the printer is quick and easy to perform a large number of printing tasks customizable. For many applications, such as business graphics, a number of different colors exceeding the number mentioned is not necessary. If printing units are used in which only toner particles of one polarity are used, the developer stations can be exchanged with one another as desired since they function in the same way.
  • the fixing process of the toner images takes place only after the toner images have been overlaid and, if appropriate, a multicolor printed image has been applied to both sides of the carrier material.
  • This measure makes it possible to increase the accuracy of fit when laying the toner images over one another, since the carrier material is not influenced by the heat which occurs when solid color particles are fixed.
  • the invention can be carried out with a dry toner containing only solid color particles or with a liquid toner, e.g. the color particles are contained in a carrier liquid.
  • FIG. 1 shows a basic illustration of an electrophotographic printer with essential electronic and mechanical functional units
  • Figure 2 shows a printing unit holder with a
  • Printing unit two printing units or three printing units
  • FIG. 3 shows a second printing unit receptacle with one printing unit, two printing units or three printing units and with an intermediate carrier,
  • FIG. 4 the essential functional components of a printing unit
  • FIG. 5 shows the potential curve on the photoconductor in one exposure step and two toner polarities
  • Figure 6 shows an embodiment of a
  • Figure 7 shows another embodiment of a printer according to the invention with two printing unit receptacles and with intermediate carrier, and
  • Figure 8 shows two possibilities of repetitive printing in a further embodiment of a printer according to the invention.
  • FIG. 1 shows a basic illustration of an electrophotographic printer 10 for multi-color printing with essential ones electrical and mechanical functional units.
  • the printer 10 has a transport device 16, which is driven by a motor 12 via a shaft 14, for transporting a carrier material 18 past a printing unit receptacle 20 essentially in accordance with a predetermined printing speed VD.
  • a transport device 16 which is driven by a motor 12 via a shaft 14, for transporting a carrier material 18 past a printing unit receptacle 20 essentially in accordance with a predetermined printing speed VD.
  • a transport device 16 which is driven by a motor 12 via a shaft 14, for transporting a carrier material 18 past a printing unit receptacle 20 essentially in accordance with a predetermined printing speed VD.
  • a carrier material 18 e.g T-shirt
  • plastic films or sheet metal eg for beverage cans
  • m printing unit receptacles I to III printing units are accommodated, which are arranged one behind the other in the transport direction indicated by an arrow 22.
  • the structure of a printing unit is explained below with reference to FIG. 4.
  • the printing units can be easily, e.g. with a few simple steps, m the pressure unit drawer I to III can be inserted or removed.
  • a printing unit in the printing unit tray I generates a first toner image which is transferred to the carrier material 18 with the aid of a transfer printing corona device (cf. part a of FIG. 2).
  • Printing units in the printing unit cartridges II and III optionally generate a second or third toner image, which is also transferred to the carrier material 18 with the aid of transfer printing corona devices assigned to the printing units (cf. part b and part c of FIG. 2).
  • the second toner image is applied immediately above the first toner image and the third toner image is applied immediately above the second toner image, so that the toner images overlap with the printed image.
  • a first deflection unit 26 is arranged in front of the printing unit receptacle 20 and feeds the carrier material 18 to the printing unit receptacle 20.
  • a further deflection unit 28 stacks the printed carrier material 18 onto a stack 30.
  • the carrier material 18 is removed from a stack 32 by the first deflection unit 26. Instead of the two stacks 30 and 32, rolls are also used, on which the carrier material 18 is rolled up.
  • the printing process is controlled by a print controller 34, which contains at least one microprocessor 36 and a memory 38.
  • the microprocessor 36 processes a print program stored in the memory 38 and controls the printing process.
  • the print controller 34 also processes image data stored in the memory 38 and transmits the processed image data via control and data buses 40, 42 and 44 to the printing units in the printing unit inserts I, II and III.
  • the motor 12 is controlled by the pressure control 34 via a control line 46 in such a way that, depending on the pressure units present in the pressure unit receptacle 20, the carrier material 18 has an optimal transport speed which essentially corresponds to a respective optimal printing speed VD.
  • the pressure controller 34 is connected via data lines 48 to an input / output device 50, via which, inter alia, certain colors can be determined from a color palette for printing.
  • FIG. 2 shows the printing unit receptacle 20 with one printing unit, two printing units or three printing units. Part a of FIG. 2 shows the printing unit receptacle 20 with a printing unit 60 in the printing unit insert I.
  • the mode of operation of the printing unit 60 is explained in detail below with reference to FIG. 4.
  • a photoconductor 62 which consists of a flexible material and is guided around two deflection rollers 64 within the printing unit 60 in the manner of a conveyor belt.
  • the printing unit 60 is surrounded by a chassis 66 made of a stable material.
  • the chassis 66 has an opening 68, through which the photoconductor 62 is guided inside the printing unit 60. Outside the printing unit 60, the carrier material 18 is guided past the opening 68.
  • a transfer printing corona device 70 is arranged opposite the opening 68, with which a toner image located on the photoconductor 62 can be transferred to the carrier material 18.
  • the printing unit 60 can be pushed into the pressure receptacle 20 in the direction of an arrow 72 until it engages in a latching receptacle (not shown).
  • the pressure unit 60 can be removed from the pressure receptacle 20 by releasing the latching and moving in the direction of an arrow 74, in order to e.g. Refill toner of a particular color, change colors, or perform repairs in the printing unit 60.
  • the variant of the pressure receptacle 20 with a printing unit 60 shown in part a of FIG. 2 represents a basic variant by means of which a later expansion or adaptation to further developed printing units is made possible even during the manufacture of the printer 10.
  • a large number of color combination options result from a single printing unit 60.
  • toner particles of one or more other colors can also be applied to the photoconductor 62 and then to the carrier material 18 as the first toner image.
  • black and white printing only toner particles of the color black are applied to the photoconductor 62, in that only one developer station for black toner particles is activated by the print controller 34.
  • the printing speed VD is independent of how many developer stations are activated.
  • the developer stations can be used or removed individually from the printing unit 60, so that certain colors can be provided in the printing unit 60 before the printing unit 60 is started up, depending on the printing requirements.
  • the print controller 34 activates the development stations required for printing during printing. If there are more developer stations in the printing unit 60 than can be activated simultaneously, the variability is increased even further, since the print controller 34 can switch other developer stations effectively when printing different toner images, depending on the printing specification. For example, if a maximum of three developer stations m of the printing unit 60 can be activated and there are five developer stations m of the printing unit 60, three developer stations selected from the five existing developer stations can be activated simultaneously when printing a toner image.
  • printer configuration e.g. already print documentation, manuals or annual reports in a quality that fully meets the requirements placed on such printed products.
  • Part b of FIG. 2 shows the printing unit receptacle 20 with two printing units in the printing unit receptacles I and II.
  • the printing unit 60 is located in the printing unit receptacle I and in the printing unit receptacle II, which is constructed like the printing unit receptacle I, there is a printing unit 76 which is essentially like the printing unit 60 is constructed.
  • the printing unit 76 may contain different toner colors than the printing unit 60.
  • the printing unit 76 is assigned a transfer printing corona device 78, which transfers a toner image generated by the printing unit 76 to the carrier 18. With the variant according to part b it is possible to carry out not only an additive color mixing but also a subtractive color mixing.
  • the print controller 34 When using translucent toners - which do not completely absorb incident light so that it hits an underlying toner layer - full color printing can be carried out.
  • the print controller 34 must convert the color information specified by standard printer languages, such as Postscript or HP-PCL, in such a way that the printing units 60 and 76 produce colors that come close to the desired colors.
  • Part c of FIG. 2 shows the printing unit receptacle 20 with the two printing units 60 and 76 as well as a further printing unit 80 inserted into the printing unit insert III, which is also constructed essentially like the printing unit 60.
  • a transfer printing corona device 82 is also assigned to the printing unit 80.
  • the variant according to part c enables full-color printing without special treatment of the color information of the printer language by the print controller 34.
  • the basic colors for example yellow, magenta or cyan, are distributed to the printing units 60, 76 and 80 in such a way that m each printing unit 60, 76 or 80 each contain one of the basic colors mentioned.
  • FIG. 3 shows in parts a, b and c a second printing unit receptacle 100 with printing unit inserts I ', II * and III', which, in contrast to printing unit inserts I, II and III, printing units 60 '; 60 ', 76' or 60 ', 76', 80 '.
  • the printing units 60', 76 'and 80' generate toner images which are not transferred to the carrier material 18 but to an intermediate carrier material 102, see above that there is indirect pressure.
  • the intermediate carrier material 102 consists of a flexible material which is guided around two deflection rollers 104 in the manner of an endless belt.
  • the print modules 60 ', 76' and 80 ' are constructed essentially like the print modules 60, 76 and 80.
  • Part a of FIG. 3 shows the printing unit receptacle 100 with a printing unit 60 'in the printing unit insert I, which generates a toner image which is transferred to the intermediate carrier 102 using a transfer printing corona device 106.
  • the intermediate carrier material 102 is transported in the direction of the arrow 108. If the toner image reaches a transfer printing point 110, the toner image is transferred at the transfer printing point 110 to the carrier material 18, which is likewise transported past the transfer printing point 110.
  • the color combinations to be printed what has been said with reference to part a of FIG. 2 applies.
  • Part b of FIG. 3 shows the printing unit receptacle 100 with two printing units 60 'and 76' in the printing unit inserts I 'and II'.
  • the intermediate carrier material 102 is selected with regard to its carrier properties so that the toner images can be applied to the intermediate carrier material 102 with a high degree of accuracy and the positional deviations of the picture elements of different toner images from target positions are very small. By using the intermediate carrier material, the quality of the multi-color printing is increased.
  • the printing unit 76 ' is associated with a corona device 112 which transfers a toner image generated by the printing unit 76' to the intermediate carrier and that which is generated in the printing unit 60 ' Toner image overlaid. With regard to the colors to be printed, what has been said regarding part b of FIG. 2 applies.
  • Part c of FIG. 3 shows the printing unit receptacle 100 with three printing units 60 ', 76' and 80 'm, the printing unit inserts I', II 'and III'.
  • the printing unit 80 ' is assigned a transfer printing corona device 114 for transferring the toner image generated by the printing unit 80' to the intermediate material 102.
  • a transfer printing corona device 114 for transferring the toner image generated by the printing unit 80' to the intermediate material 102.
  • FIG. 4 shows the essential functional components of the printing unit 60.
  • the photoconductor 62 consists of an electrode layer 120 which leads to zero potential and an approximately parallel photoconductor layer 122 which is in large electrical and mechanical contact with the electrode layer 120.
  • the Fotole ⁇ _ter 62 is moved by the pulleys 64 m in the direction of an arrow 124.
  • a flat strip of the photoconductor 62 lying transversely to the transport direction is successively attached to a charging device 126, a character generator 128, a developer station 130 for applying positively charged toner particles, a developer station 132 for applying negatively charged toner particles, a charging device 134, a total exposure unit 136, one Developer station 138 for applying negatively charged toner particles, a transfer station 140, the corona device 70, an erasing device 142 and past a cleaning device 144.
  • the charging device 126 contains a corona device which is arranged transversely to the transport direction 124 and charges a flat strip of the photoconductor 62, which is located transversely to the transport direction 124 and is located in the immediate vicinity of the charging device 126, in such a way that an initial potential VA of approximately 1200 V is charged the surface of the photoconductor layer is formed in the area of the flat strip (cf. FIG. 5, step S1).
  • the character generator 128 contains a row of light-emitting diodes arranged transversely to the transport direction, each of which illuminates a region of the photoconductor 62 lying transversely to the transport direction 124.
  • the character generator 128 is controlled by the print controller 34 in such a way that image signals for image elements of a line of the print image are simultaneously converted into light signals of the light-emitting diodes.
  • the exposure of the photoconductor 62 increases the potential on the exposed surface elements of the photoconductor 62, since the photoconductor 62 conducts better in the exposed areas, as a result of which charge carriers can flow from the photoconductor layer 122 to the electrode layer 120 in the area of the exposed surface elements.
  • the developer station 130 applies positively charged color particles of the color black K using an auxiliary electrode 160 with a potential VBIAS3 to surface elements which have not been exposed.
  • the exact mechanism of action is explained below with reference to FIG. 5 (step S3).
  • the developer station 132 applies negatively charged toner particles of the color blue B with the aid of an auxiliary electrode 162 with a potential VBIAS4 to surface elements which have been exposed with the third light energy.
  • the exact mode of operation of the developer station 132 is also explained below with reference to FIG. 5 (step S4).
  • the photoconductor 62 By applying the negatively charged blue toner particles, the potential on the surface elements that were exposed with the third light energy is lowered again. In order to further lower the potential on these surface elements, the photoconductor 62 is guided past the charging device 134. With the loading device 134 arranged transversely to the transport direction, the photoconductor 62, which is partially covered with toner particles, is charged to a potential VB5 in the surface elements covered with toner particles, which potential is slightly larger than the potential on the surface elements which were exposed with the second light energy (see FIG 5, step S5).
  • the viewed strip of photoconductor 62 is then guided past total exposure unit 136.
  • the total exposure unit 136 contains a laser diode which radiates light energy into a glass fiber array arranged transversely to the transport direction of the photoconductor 62.
  • the glass fiber array is designed such that essentially the same light energy is emitted over its entire length.
  • the light of the total exposure unit 136 cannot radiate through already applied black or blue toner particles because it is absorbed by the toner particles. However, if the light of the total exposure unit 136 hits surface elements of the photoconductor 62 that are not yet covered with toner particles, the potential on these surface elements is increased (cf. FIG. 5, step S6).
  • the developer station 138 applies negatively charged toner particles of the color red to those with the second light energy exposed surface elements of the photoconductor 62.
  • An auxiliary electrode 164 with the potential VBIAS7 is used. The exact mode of action of the application of the red toner particles is also explained below with reference to FIG. 5 (step S7).
  • the positively charged black toner particles are reloaded in the transfer station 140, so that all the toner particles applied to the photoconductor 62 are negatively charged (cf. FIG. 5, step S8). This measure ensures that the transfer of the toner image from the photoconductor 62 to the carrier material 18 is carried out safely with the aid of the corona device 70.
  • the photoconductor 62 After the transfer of the toner image, the photoconductor 62, which is now essentially free of color particles, is guided past the erasing device 142 in a step (not shown).
  • the erasing device 142 contains a corona device 146 and an exposure unit 148, by means of which residual charges present on the photoconductor are removed.
  • Toner particles that remain on the photoconductor 62 after the transfer of the toner image are removed from the photoconductor 62 in the cleaning device 144 using a brush 150. After being transported past the cleaning device 144, the strip of the photoconductor 62 under consideration is again in a clean initial state and has approximately the same potential at all points.
  • the chassis 66 has a handle 152 on its side facing away from the carrier material 18, with which the printing unit 60 can be comfortably removed from the printing unit tray I or inserted into the printing unit tray I.
  • FIG. 5 shows the potential on the surface of the strip in question of the photoconductor 62 in one exposure step and two toner polarities.
  • the Removed time On the abscissa axis is the Removed time, which is divided into nine successive time steps S1 to S9.
  • the potential on the surface of the photoconductor 62 with respect to the potential on the electrode layer 120 is shown on the ordinate axis.
  • step S1 the potential on the surface of the photoconductor 62 is reduced by the action of the field of the charging device 126 on the initial potential VA, which, as already mentioned, has the value of -1200 V.
  • the step S2 shows the potential profile on the surface of the photoconductor 62 during the imagewise exposure with the aid of the character generator 128. Surface elements which are later to be covered with black toner particles are not exposed. The potential VA rises only slightly on these surface elements in the course of step S2 due to a self-discharge of the photoconductor 62 that cannot be suppressed to a value VK2. The potential on the surface elements which are exposed to the first light energy increases to a value VW2 of approximately -800 V. The potential on the surface elements which have been exposed to the second light energy increases in the course of step S2 to a potential value VR2 about -400 V.
  • the potential on the surface elements that were exposed with the third light energy increases in step S2 to a potential value VB2 of about -100 V.
  • the light energies during exposure are dimensioned such that taking into account the nonlinear photoelectric properties of the Photoconductor 62, the potentials VK2, VW2, VR2 and VB2 are each about 400 V apart.
  • step S3 the black toner particles are applied by the developer station 130.
  • the auxiliary electrode 160 in the immediate vicinity of the photoconductor 62 has the auxiliary potential VBIAS3 of approximately -900 V.
  • the positively charged black toner particles are located on the auxiliary electrode 160. Since the potential VBIAS3 is lower than the potentials VW2, VR2 and VB2, these potentials are related to the potential VBIAS3 positive. However, the positively charged black toner particles can only be applied to an area which has a lower potential with respect to the potential VBIAS3. This only applies to surface elements that were not exposed in step S2 and have the potential VK2 at the beginning of step S3. As a result, the black toner particles are applied to these surface elements.
  • the potential on the respective surface elements covered with toner particles increases to a potential value VK3. Due to the self-discharge of the photoconductor 62, which cannot be avoided, the potentials VW2, VR2 and VB2 increase slightly to the potential values V 3, VR3 and VB3.
  • step S4 the blue toner particles are applied by the developer station 132.
  • the auxiliary electrode 162 in the immediate vicinity of the photoconductor 62 has the auxiliary potential VBIAS4 of approximately -390V.
  • VBIAS4 is higher than the potentials VK3, VW3 and VR3, these potentials are negative with respect to the potential VBIAS4.
  • the negatively charged blue toner particles can only be applied to an area which has a higher potential with respect to the potential VBIAS4. This only applies to surface elements which were exposed to the third light energy in step S2 and which have the potential VB3 at the beginning of step S4. As a result, the blue toner particles are applied to these surface elements.
  • the potential on the respective surface elements covered with blue toner particles is reduced to a potential value VB.
  • the self-discharge of the photoconductor 62 slightly increases the potentials VK3, VW3 and VR3 to the potential values VK4, VW4 and VR4.
  • step S5 the potential VB4 on the surface of the surface elements covered with blue toner particles is determined using charger 134 is reduced to about -390 V.
  • the self-discharge of the photoconductor 62 increases the potentials VK4, VW4 and VR4 in step S5 to the potentials VK5, VW5 and VR5.
  • step S6 the potentials VW5 and VR5 on the surface elements not covered with toner particles are each increased by approximately 400 V to the potentials VW6 and VR6 by the light emitted by the total exposure unit 136.
  • the potential on surface elements which were exposed with the second light energy in step S2 becomes the highest potential of all surface elements in step S6 through the further exposure in step S6.
  • the potentials VK5 and VB5 increase slightly due to the self-discharge of the photoconductor 62 to the potentials VK6 and VB6.
  • step S7 the red toner particles are applied by the developer station 138.
  • the auxiliary electrode 164 in the immediate vicinity of the photoconductor 62 has the auxiliary potential VBIAS7 of approximately -370 V.
  • the negatively charged red toner particles are located on the auxiliary electrode 164.
  • the negative toner particles are applied to the surface elements which were exposed to the second light energy in step S2.
  • the potentials VK6, VW6 and VB6 increase due to the self-discharge of the photoconductor 62 to the potential values VK7, VW7 and VB7.
  • step S8 the strip of photoconductor 62 under consideration is guided past the transfer station 140.
  • a transfer device 140 contains a corona device which has a saturation potential value of approximately -1200 V. When passing transport, the potentials on all surface elements are significantly reduced, the polarity of the black toner particles changing.
  • step S9 the toner particles of surface elements covered with toner particles are transferred onto the carrier material 18 essentially while maintaining their position relative to one another.
  • the potential on the surface elements of the photoconductor 62 increases to approximately -400 V.
  • the remaining charge on the photoconductor 62 is removed by the erasing device 142, so that the photoconductor 62 has a potential value on its surface after passing through the erasing device 142 of about 0 V.
  • step S3 is omitted.
  • different light energies are emitted onto the respective surface elements in step S2.
  • steps S5, S6 and S7 n times before step S8 toner particles of n different additional colors can be applied to assigned surface elements.
  • n is an integer, e.g. one two, three etc.
  • FIG. 6 shows an exemplary embodiment of a printer according to the invention with two printing unit receptacles 180 and 182, which are each constructed like the printing unit receptacle 20.
  • the arrangement shown in FIG. 6 enables the substrate material 18 to be printed on both sides.
  • a printer with two printing unit receptacles 180, 182 according to FIG. 6 can be adapted to a wide range of customer requirements and printing qualities. For example, with three delivered printing units, all three printing units can be inserted in the printing unit receptacle 180 or in the printing unit receptacle 182 become. Alternatively, the three printing units for double-sided printing can also be distributed over the two printing receptacles 180 and 182. However, printing on both sides is also possible without the printing unit receptacle 182 if the carrier material 18 is turned over after a first printing and is again guided past the printing unit receptacle 180.
  • FIG. 7 shows a further exemplary embodiment of a printer according to the invention with two printing unit receptacles 190 and 192.
  • the printing unit receptacles 190 and 192 are each designed similarly to the printing unit receptacle 20.
  • toner images are not transferred from the printing units directly to the carrier material 18, but rather to the carrier material 18 via intermediate carrier materials 200 and 202.
  • double-sided printing is consequently possible without the carrier material 18 coming into contact with the photoconductors of the printing units. Wear of the photoconductor by the carrier material 18 is thus avoided.
  • Figure 8 shows two possibilities of so-called "repetitive printing". Instead of two or three printing units that work in parallel in time, toner images are produced with only one printing unit in two or three printing steps, which are successively printed onto the carrier material 18 or onto an intermediate carrier material 210.
  • Part a of FIG. 8 shows the repetitive printing in which the toner images are directly superimposed on the carrier material 18.
  • a printing unit 212 which is located in a printing unit receptacle 214, a first toner image is applied to the photoconductor present in the printing unit 212 in a first printing step.
  • a corona device 216 With the aid of a corona device 216, the first toner image is transferred to the carrier material 18 moved in the direction of an arrow 218.
  • the printing unit 212 is constructed essentially like the printing unit 60.
  • the print controller 34 activates one or more developer stations, which apply color particles of the desired colors to the photoconductor.
  • the carrier material 18 After the first toner image has been transferred to the carrier material 18, the latter is transported back by the transport device 16 in the direction of an arrow 220 against the transport direction 218 when the toner images are transferred. In further printing steps, further toner images are superimposed on the first toner image, with the print controller 34 activating other developer stations in the printing unit 212.
  • Part b of FIG. 8 shows the repetitive printing on the intermediate carrier material 210 with a printing unit 212 '.
  • a return transport of the carrier material 18 can be omitted and is replaced by stopping the carrier material 18.
  • the intermediate carrier material is guided through two deflection rollers 222 and rotates like a conveyor belt. With each circulation of the intermediate carrier material 210, a toner image can be applied to the location provided for the printed image. Once all the toner images have been applied, the superimposed toner images are transferred to the carrier material 18 with the aid of a corona device 224. For this purpose, the carrier material 18 is moved synchronously to the intermediate carrier material for the duration of one intermediate carrier material circulation.
  • the printing unit 212 is located in a printing unit receptacle 214 and the printing unit 212 'is located in a printing unit receptacle 214'. If further printing units are inserted into the printing unit receptacle 214 or 214 ', the pressure controller 34 switches from repeating pressure to parallel printing.
  • double-sided repeating printing is also provided.

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Abstract

Beschrieben wird ein elektrofotografischer Drucker (10) zum Bedrucken eines Endbildträgers (18), mit einer Transportvorrichtung (16) zum Transport des Endbildträgers (18), mit einer ersten Druckeinheit (60) zum Erzeugen eines ersten Tonerbildes auf einem ersten Fotoleiter, mit mindestens einer weiteren Druckeinheit zum Erzeugen eines weiteren Tonerbildes auf einem weiteren Fotoleiter, mit einer Übertragungsvorrichtung zum direkten oder indirekten Übertragen des ersten Tonerbildes und des weiteren Tonerbildes auf einen Oberflächenabschnitt auf der Vorderseite des Endbildträgers (18), und mit einer Baugruppe (20) zum Aufnehmen der ersten Druckeinheit in einer ersten Aufnahme (I) und zum Aufnehmen der weiteren Druckeinheit in einer weiteren Aufnahme (II), wobei die erste Aufnahme (I) und die weitere Aufnahme (II) im wesentlichen gleichen Aufbau haben, und wobei die erste Druckeinheit und/oder die weitere Druckeinheit lösbar in die Baugruppe (20) eingesetzt ist.

Description

Beschreibung
Modularer elektrofotografischer Mehrfarb-Drucker
Die Erfindung betrifft einen elektrofotografischen Drucker zum Bedrucken eines Endbildträgers, mit einer Transportvorrichtung zum Transport des Endbildträgers, mit einer ersten Druckeinheit zum Erzeugen eines ersten Tonerbildes durch eine erste Anordnung von Farbpartikeln auf einem ersten Fotolei- ter, mit mindestens einer weiteren Druckeinheit zum Erzeugen eines weiteren Tonerbildes durch eine weitere Anordnung von Farbpartikeln auf einem weiteren Fotoleiter, und mit einer Übertragungsvorrichtung zum direkten oder indirekten Übertragen des ersten Tonerbildes vom ersten Fotoleiter und des weiteren Tonerbildes vom weiteren Fotoleiter auf einen Oberflächenabschnitt auf der Vorderseite des Endbildträgers.
Im folgenden wird unter einem Farbauszug ein Tonerbild verstanden, das durch eine einzige Entwicklerstation aufgebracht wurde. Ein mehrfarbiges Tonerbild entsteht demzufolge durch die Überlagerung mehrerer Farbauszüge.
Ein Drucker dieser Art ist z.B. aus der europäischen Offenle- gungsschrift EP 0 659 569 AI bekannt. Bei dem dort beschrie- benen Drucker wird durch die erste Druckeinheit das erste einfarbige Tonerbild (Farbauszug) fixiert, bevor das zweite ebenfalls einfarbige Tonerbild auf das bereits fixierte erste Tonerbild aufgebracht wird. Ein paßgenauer Mehrfarbendruck ist mit dem bekannten Drucker nicht möglich, da nicht ge- währleistet werden kann, daß die beiden Tonerbilder exakt auf den gleichen Oberflächenabschnitt des Trägermaterials gedruckt werden. Dadurch können auch die Bildelemente des ersten Tonerbildes und des zweiten Tonerbildes nicht exakt zueinander ausgerichtet werden. Die Folge ist, daß es zu unerwünschten Überlagerungen oder Leerräumen zwischen Bildelementen verschiedener Tonerbilder kommt (Passerfehler) . Letztlich ist kein qualitativ hochwertiger Farbdruck möglich. Beim abgestuften flächigen Farbdruck entstehen Farbverfal- schungen und Farbsaume. Weiterhin entstehen beim Druck von Linien und Schriftzeichen unscharfe und/oder farbverfalschte Bilddetails im Bereich der Linien und Schriftzeichen.
Außerdem ist der Drucker nach der genannten Offenlegungs- schrift bezuglich einer Anpassung an verschiedene Druckaufgaben unflexibel. Soll z.B. nur mit einer Farbe gedruckt werden, so ist der zweite Drucker nach der genannten Offenle- gungsschrift überflüssig. Außerdem kann mit dem Drucker nach der EP 0 659 569 AI beim Druck nur aus einer Farbpalette von vier vorgegebenen Farben ausgewählt werden.
In der Offenlegungsschrift DE 41 10 348 AI ist ein Mehrfarbdrucker erläutert, der vier Druckeinheiten mit jeweils einem Fotoleiter enthalt. Die Tonerbehalter der Druckeinheiten sind losbar mit dem Drucker verbunden. Dagegen ist ein Losen der Druckeinheiten selbst beim bestimmungsgemaßen Gebrauch des Druckers nicht vorgesehen.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Drucker anzugeben, der mit relativ einfachem Aufbau einen Mehrfarbendruck hoher Qualltat ermöglicht und der bezüglich der Anzahl der Farben, der Kombination der gleichzeitig druckbaren Farben, der beim Druck verwendeten Tonerfarben (Farbenpalette), und bzgl. der Passergenauigkeit zwischen bestimmten Farbauszugen schnell an unterschiedliche Druckaufgaben angepaßt werden kann.
Diese Aufgabe wird durch einen Drucker mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelost. Der Drucker nach der Erfindung hat eine Baugruppe zum Aufnehmen der ersten Druckeinheit in einer ersten Aufnahme und zum Aufnehmen der weiteren Druckeinheit m einer weiteren Aufnahme. Da die Aufnahmen m einer Baugruppe angeordnet sind, ist der raumliche Abstand zwischen den Aufnahmen gering. Vorzugsweise sind die Aufnahmen unmittelbar nebeneinander angeordnet. Die erste Aufnahme und die weitere Aufnahme haben bei der Erfindung im wesentlichen gleichen Aufbau. Durch den gleichen Aufbau der Aufnahmen ist gewährleistet, daß Druckereinheiten untereinander ausgetauscht werden können, und daß je nach geforderter Druckqualität eine zweckmäßige Anzahl von Druckeinheiten in die Aufnahmen eingesetzt werden. Eine Anpassung von weiterentwickelten bzw. neuentwickelten Druckeinheiten ist möglich, wenn beim Entwurf dieser Druckeinheiten darauf geachtet wird, daß sie in die Aufnahmen eingesetzt werden können.
Bei der Erfindung ist mindestens eine der Druckeinheiten lösbar in eine der Aufnahmen eingesetzt, d.h. diese Druckeinheit kann auf einfache Art und Weise in die jeweilige Aufnah- me eingesetzt bzw. aus dieser Aufnahme entfernt werden. Darunter fallen alle dem Fachmann bekannte Maßnahmen, wie z.B. Verrasten oder Verriegeln der jeweiligen Druckeinheit in der Aufnahme. Durch diese Maßnahme wird erreicht, daß der Drucker nach der Erfindung schnell, d.h. mit wenigen Hand- griffen, an unterschiedliche Druckaufgaben angepaßt werden kann, indem die lösbare Druckeinheit entfernt oder eingesetzt wird bzw. gegen eine andere Druckeinheit ausgetauscht wird. Außerdem wird ein Auswechseln von Entwicklerstationen in der Druckeinheit, ein Nachfüllen von Toner und das Durchführen von Wartungsarbeiten erleichtert, indem eine Druckeinheit für die jeweilige Tätigkeit aus der Baugruppe entnommen und nach Abschluß der Tätigkeit wieder eingesetzt wird.
Der Drucker nach der Erfindung kann den Endbildträger, z.B. blattförmiges Material, das vorzugsweise Papier ist, direkt oder indirekt bedrucken. Beim indirekten Druck wird ein Zwischenträger verwendet, auf den die Tonerbilder übertragen werden, bevor sie letztlich auf den Endbildträger übertragen werden. Wird in einem Ausführungsbeispiel der Erfindung als Trägermaterial ein Zwischenträger verwendet, so kann u.a. das Übereinanderlegen der Tonerbilder verschiedener Druckeinheiten genauer erfolgen. Dadurch erhöht sich die Passerge- nauigkeit, weil Fotoleiter und Zwischenträger besser zu synchronisieren sind, als Fotoleiter und Endbildträger. Außerdem besteht der Zwischenträger aus einem bzgl. der Wechselwirkung zwischen Fotoleiter und Zwischenträger in Hinblick auf Abrieb und chemische Beeinflussung ausgewählten Material. Dadurch wird der Fotoleiter weniger und gleichmäßiger abgenutzt, als es bei der Wechselwirkung mit einem Endbildträger z.B. aus Papier der Fall wäre. Weiterhin betrifft ein Ausführungsbeispiel der Erfindung einen Drucker, der für einen beidseitigen Druck geeignet ist.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung betrifft weiterhin einen elektrofotografischen Drucker für den Mehrfarbdruck mit den Merkmalen des Patentanspruchs 7. Dieser Drucker arbeitet nach einem Verfahren, das im folgenden als Repetierdruck bezeichnet wird, bei dem der Endbildträger bzw. der Zwischenträger mehrmals an einer Druckeinheit vorbeigeführt wird, die nacheinander mindestens zwei Tonerbilder auf denselben Oberflächenabschnitt des Trägermaterials aufbringt. Hat das in einem ersten Druckschritt aufgebrachte erste Tonerbild mindestens Farbpartikel dreier Farben, so ist gewährleistet, daß zumindest Bildelemente mit diesen Farben exakt zueinander ausgerichtet sind. Wird dem ersten Tonerbild ein in einem weiteren Druckschritt erzeugtes weiteres Toner- bild überlagert, so kommt es lediglich zu Passerfehlern zwischen Tonerbildern verschiedener Druckeinheiten. Die Folge ist, daß sich die Druckqualität erhöht. Durch die Möglichkeit des Repetierdrucks kann bei gleicher Druckqualität auf zusätzliche Druckeinheiten verzichtet werden, wobei jedoch eine längere Druckzeit und damit eine verringerte Anzahl von pro Zeiteinheit gedruckten Seiten in Kauf zu nehmen ist. Bei der Ausführungsform des Druckers nach der Erfindung kann jedoch zu einem späteren Zeitpunkt z.B. eine weitere Druckeinheit in eine der Druckaufnahmen eingesetzt werden, so daß der Repetierdruck durch den Mehrfarbdruck in einem Durchlauf ersetzt werden kann. Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung betrifft einen Drucker mit den Merkmalen des Patentanspruchs 8. Dieses Ausführungsbeispiel der Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß beim Aufbringen eines Tonerbildes die Bildelemente nicht von ihren vorgegebenen Positionen abweichen (passergenauer Druck) . Deshalb werden bei diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung beim Aufbringen eines der Tonerbilder mindestens Farbpartikel zweier Farben aufgebracht. Somit ist bereits eine additive Farbmischung innerhalb eines Tonerbildes möglich. Werden innerhalb eines Tonerbildes bei der Erfindung Farbpartikel dreier Farben aufgebracht, so können z.B. beim Verwenden der Farben Rot, Blau und Grün eine Vielzahl anderer Farben durch additive Farbmischung erzeugt werden. In der zweiten Druckeinheit kann in diesem Fall u.a. schwarzer Toner aufgebracht werden. Bei von verschiedenen Druckeinheiten erzeugten Tonerbildern ist ein Passerfehler unvermeidbar .
In weiteren Ausführungsbeispielen der Erfindung wird eine Druckeinheit mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9 bzw. 10 verwendet. Bei diesen Ausführungsbeispielen wird durch eine einzige Belichtungseinrichtung in der Druckeinheit der Fotoleiter pro Tonerbild nur ein einziges Mal bildmäßig belichtet. Dadurch ist gewährleistet, daß die Bildelemente der Farbauszüge derselben Druckeinheit im Gegensatz zu einer zwei- oder mehrmaligen bildmäßigen Belichtung keine Lageabweichung zueinander haben (passergenauer Druck) . Bei mehreren bildmäßigen Belichtungsschritten sind Lageabweichungen (Passerfehler) zwischen den Tonerbildern z.B. aufgrund von nicht vollständig vermeidbaren Gleichlauffehlem zwischen Fotoleiter und Endbildträger bzw. zwischen Fotoleiter und Zwischenbildträger immer vorhanden.
Die im Ausführungsbeispiel verwendete Druckeinheit kann zum Druck von mehr als zwei bzw. mehr als drei Farben in einem
Tonerbild erweitert werden, indem eine weitere Totalbelich- tungseinheit zum betragsmäßigen Absenken des Potentials auf noch nicht mit Farbteilchen bedeckten Flachenelementen des Fotoleiters verwendet wird und indem anschließend Farbpartikel einer zusätzlichen Farbe aufgebracht werden. Dieser Vorgang wird für jede zusatzlich aufzubringende Farbe wieder- holt. Durch diese Maßnahme ist es möglich, bereits im ersten Tonerbild Farbpartikel mindestens dreier bzw. mindestens vier verschiedener Farben nebeneinander auf dem Tonerbild anzuordnen. Eine Vielzahl von subtraktiven Farbgebungseffekten kann zusatzlich zu den additiven Farbeffekten innerhalb einer einzigen Druckeinheit mit Hilfe der zweiten oder weiterer Druckeinheiten realisiert werden. Durch Erweiterung der Druckeinheiten und durch Hinzufugen weiterer Druckeinheiten können die Farbdruckqualltat bis hm zum Vollfarbdruck an die Druckaufgabe angepaßt werden, z.B. Linien- und Zeichendruck, Geschaftsgrafiken oder Hochqualitats-Vollfarbdruck.
Der Fotoleiter enthalt m einem Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung nur eine ein vorgegebenes Potential fuhrende Elektrodenschicht und eine etwa parallel dazu angeordnete Foto- leiterschicht, wodurch sich ein einfacher Aufbau ergibt.
In einem weiteren Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung werden die Farben aus einer Anzahl von möglichen Farben einer Farbpalette durch die Drucksteuerung ausgewählt. Jede Einzelfarbe der Farbpalette ist einer Entwicklungsstation einer der Druckeinheiten zugeordnet, deren Tonerbilder auf die Vorderseite bzw. Ruckseite des Endbildtragers direkt oder indirekt übertragen werden. Dadurch ist es möglich, daß nach den Vorgaben einer Bedienperson und/oder durch eine automatische Druckauftragssteuerung die für den jeweiligen Verwendungszweck geeigneten Farben ausgewählt werden, ohne daß eine oder mehrere Entwicklerstationen manueLl ausgetauscht werden müssen. So können z.B. neben den genannten Grundfarben wahlweise zusätzliche Schmuckfarben wie Gold oder Silber gedruckt werden. In einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung die Entwicklerstationen lösbar einsetzbar, d.h. die Entwicklerstationen können auf einfache Art und Weise in die Druckeinheiten eingesetzt bzw. aus den Druckeinheiten entfernt werden. Wird durch die Drucksteuerung anstelle mindestens einer der Entwicklerstationen wahlweise eine zusätzliche Entwicklerstation zum Aufbringen von Farbpartikeln einer zusätzlichen Farbe aktiviert, werden andere Mischfarben erzeugt. Auf diese Weise kann der druckbare Farbraum an die Druckaufgabe angepaßt werden. Wenn eine größere Anzahl, z.B. 10 bis 20 vorgegebene Farben in Entwicklerstationen außerhalb des Druckers vorhanden sind, die mit wenigen Handgriffen in die Druckeinheiten eingesetzt werden können und mit Hilfe der Drucksteuerung ausgewählt werden können, so ist der Drucker schnell und einfach an eine Vielzahl von Druckaufgaben anpaßbar. Für viele Anwendungszwecke, wie z.B. Geschäftsgrafiken, ist eine die genannte Anzahl übersteigende Zahl von verschiedenen Farben nicht notwendig. Werden Druckeinheiten verwendet, in denen nur Tonerteilchen einer Polari- tat verwendet werden, so können die Entwicklerstationen untereinander beliebig ausgetauscht werden, da sie auf gleiche Art und Weise funktionieren.
Bei den beiden letztgenannten Ausführungsbeispielen wird von der Erkenntnis ausgegangen, daß für viele Farbdruckanwendungen, wie z.B. Geschäftsgrafiken, der Druck von wenigen, z.B. von zwei, drei oder vier Farbauszügen zu hinreichend guter Farbqualität führt und daß bei diesen Druckanwendungen die Passergenauigkeit der Farbauszüge das Druckqualitätsziel entscheidend bestimmt. Diese Druckanwendungen werden als Geschäfts-Farbdruck bezeichnet (business color) . Das angestrebte Geschäfts-Farbdruck Druckqualitätsziel wird dadurch erreicht, daß ein Druckbild nur von einer einzigen Druckeinheit mit z.B. zwei, drei oder vier Entwicklerstationen er- zeugt wird. Durch Ersetzen der Entwicklerstationen durch Entwicklerstationen mit anderen Tonerfarben kann der druckbare Farbbereich schnell und auf einfache Weise an verschie- dene Druckziele angepaßt werden. In jedem Fall entstehen dabei Druckbilder ohne Passerfehler mit überwiegend additiver Farbmischung. Beim Austausch der Entwicklerstationen sind nur die Stationen gleicher Tonerpolaritat untereinander aus- tauschbar.
Bei den beiden letztgenannten Ausfuhrungsbeispielen wird außerdem von der Erkenntnis ausgegangen, daß für den Vollfarbdruck mit hoher Farbqualitat subtraktive Farbmischungen der Grundfarben Gelb, Magenta, Zyan erforderlich sind, wobei die Mischfarben Rot, Blau, Grün durch Uberemanderdrucken von jeweils zwei der Grundfarben entsteht. Der Uberemanderdruck der Tonerbilder zweier Grundfarben erfordert, daß diese von Entwicklereinheiten verschiedener Druckeinheiten erzeugt werden und nacheinander auf einen Bildtrager übertragen werden.
In einem Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung erfolgt der Fixiervorgang der Tonerbilder erst, nachdem die Tonerbilder überlagert wurden und gegebenenfalls auf beiden Seiten des Tragermaterials ein Mehrfarbdruckbild aufgebracht wurde. Durch diese Maßnahme ist es möglich, die Paßgenauigkeit beim Überemanderlegen der Tonerbilder zu erhohen, da das Tragermaterial nicht durch die beim Fixieren von festen Farbteil- chen auftretende Hitze beeinflußt wird. Außerdem entfallen weitere Fixierstationen, so daß der Drucker einfach aufgebaut ist und erheblich weniger Energie verbraucht.
Die Erfindung kann mit einem trockenen Toner, der nur feste Farbpartikel enthalt, oder mit einem flussigen Toner ausgeführt werden, m dem z.B. die Farbpartikel m einer Trager- flussigkeit enthalten sind.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausfuhrungsbei- spielen beschrieben. Dabei zeigen: Figur 1 eine Prinzipdarstellung eines elektrofotografischen Druckers mit wesentlichen elektronischen und mechanischen Funktionseinheiten,
Figur 2 eine Druckeinheitenaufnahme mit einer
Druckeinheit, zwei Druckeinheiten bzw. drei Druckeinheiten,
Figur 3 eine zweite Druckeinheitenaufnahme mit einer Druckeinheit, zwei Druckeinheiten bzw. drei Druckeinheiten sowie mit einem Zwischenträger,
Figur 4 die wesentlichen funktioneilen Komponenten einer Druckeinheit,
Figur 5 den Potentialverlauf auf dem Fotoleiter bei einem Belichtungsschritt und zwei Tonerpolaritäten,
Figur 6 ein Ausführungsbeispiel eines
Druckers nach der Erfindung mit zwei Druckeinheitenaufnahmen,
Figur 7 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Druckers nach der Erfindung mit zwei Druckeinheitenaufnahmen sowie mit Zwischenträger, und
Figur 8 zwei Möglichkeiten des Repetierdrucks in einem weiteren Ausführungsbeispiel eines Druckers nach der Erfindung.
Figur 1 zeigt eine Prinzipdarstellung eines elektrofotografi- schen Druckers 10 für den Mehrfarbdruck mit wesentlichen elektrischen und mechanischen Funktionseinheiten. Der Drucker 10 hat eine durch einen Motor 12 über eine Welle 14 angetriebene Transportvorrichtung 16 zum Transport eines Tragermaterials 18 vorbei an einer Druckeinheitenaufnahme 20 im wesentlich gemäß einer vorgegebenen Druckgeschwindigkeit VD. Alternativ zum Endlos-Tragermaterial 18 können bei einem veränderten Transport auch Einzelblatter, Stoffgewebe (z.B. T-Shirt) , Kunststoffolien oder Blech (z.B. für Getrankedosen) bedruckt werden.
In der Druckeinheitenaufnahme 20 werden je nach Druckanforderungen bezuglich der Qualltat des Druckbildes und der Anzahl von zu druckenden Farben m Druckemheitenemschuben I bis III Druckeinheiten aufgenommen, die m der durch einen Pfeil 22 verdeutlichten Transportrichtung hintereinander angeordnet werden. Der Aufbau einer Druckeinheit wird weiter unten anhand der Figur 4 erläutert. Die Druckeinheiten können auf einfache Weise, z.B. mit wenigen Handgriffen, m die Druck- emheitenemschube I bis III eingesetzt oder aus diesen entfernt werden.
Eine Druckeinheit im Druckemheitenemschub I erzeugt ein erstes Tonerbild, das mit Hilfe einer Umdruck-Koronaemnch- tung (vgl. Teil a der Figur 2) auf das Tragermaterial 18 übertragen wird. Druckeinheiten m den Druckemheitenemschuben II bzw. III erzeugen gegebenenfalls ein zweites bzw. drittes Tonerbild, das ebenfalls mit Hilfe von den Druckeinheiten zugeordneten Umdruck-Koronaemrichtungen (vgl. Teil b und Teil c der Figur 2) auf das Tragermaterial 18 übertragen wird. Das zweite Tonerbild wird unmittelbar über dem ersten Tonerbild aufgebracht und das dritte Tonerbild wird unmittelbar über dem zweiten Tonerbild aufgebracht, so daß sich die Tonerbilder zum Druckbild überlagern.
Nachdem das Tragermaterial 18 an der Druckeinheitenaufnahme 20 vorbei transportiert wurde, wird es einer Fixierstation 24 zugeführt, m der die noch verwischbaren Tonerbilder mit dem Trägermaterial 18 mit Hilfe von Druck und Temperatur wischfest verschmolzen werden. In der Transportrichtung 22 gesehen vor der Druckeinheitenaufnahme 20 ist eine erste Umlenkeinheit 26 angeordnet, die das Trägermaterial 18 der Druckein- heitenaufnah e 20 zuleitet. Eine weitere Umlenkeinheit 28 stapelt das bedruckte Trägermaterial 18 auf einen Stapel 30. Das Trägermaterial 18 wird zu Beginn des Druckvorgangs von einem Stapel 32 durch die erste Umlenkeinheit 26 entnommen. Anstelle der beiden Stapel 30 und 32 werden auch Rollen verwendet, auf denen das Trägermaterial 18 aufgerollt ist.
Der Druckvorgang wird von einer Drucksteuerung 34 gesteuert, die mindestens einen Mikroprozessor 36 und einen Speicher 38 enthält. Der Mikroprozessor 36 arbeitet ein im Speicher 38 gespeichertes Druckprogramm ab und steuert dabei den Druckvorgang. Außerdem bereitet die Drucksteuerung 34 ebenfalls im Speicher 38 gespeicherte Bilddaten auf und überträgt die aufbereiteten Bilddaten über Steuer- und Datenbusse 40, 42 bzw. 44 zu den Druckeinheiten in den Druckeinheiteneinschüben I, II bzw. III. Der Motor 12 wird über eine Steuerleitung 46 von der Druckεteuerung 34 so angesteuert, daß abhängig von den in der Druckeinheitenaufnahme 20 vorhandenen Druckeinheiten das Trägermaterial 18 eine optimale Transportgeschwindigkeit hat, die mit einer jeweiligen optimalen Druckgeschwin- digkeit VD im wesentlichen übereinstimmt.
Die Drucksteuerung 34 ist über Datenleitungen 48 mit einem Ein-/Ausgabegerät 50 verbunden, über das u.a. bestimmte Farben aus einer Farbpalette zum Druck bestimmt werden kön- nen.
Figur 2 zeigt die Druckeinheitenaufnahme 20 mit einer Druckeinheit, zwei Druckeinheiten bzw. drei Druckeinheiten. Teil a der Figur 2 zeigt die Druckeinheitenaufnahme 20 mit einer Druckeinheit 60 im Druckeinheiteneinschub I. Die Wirkungsweise der Druckeinheit 60 wird anhand der Figur 4 weiter unten ausführlich erläutert. In der Druckeinheit 60 befindet sich ein Fotoleiter 62, der aus einem flexiblen Material besteht und nach Art eines Transportbandes um zwei Umlenkrollen 64 innerhalb der Druckeinheit 60 geführt wird. Die Druckeinheit 60 ist von einem Chassis 66 aus einem stabilen Werk- stoff umgeben. Das Chassis 66 hat eine Öffnung 68, an der der Fotoleiter 62 im Inneren der Druckeinheit 60 vorbeigeführt wird. Außerhalb der Druckeinheit 60 wird das Trägermaterial 18 an der Öffnung 68 vorbeigeführt. Der Öffnung 68 gegenüberliegend ist eine Umdruck-Koronaeinrichtung 70 angeordnet, mit der ein auf dem Fotoleiter 62 befindliches Tonerbild auf das Trägermaterial 18 übertragen werden kann.
Die Druckeinheit 60 kann in die Druckaufnahme 20 in Richtung eines Pfeiles 72 eingeschoben werden, bis sie in einer nicht dargestellten Rastaufnahme einrastet. Die Druckeinheit 60 kann durch Lösen der Verrastung und eine Bewegung in Richtung eines Pfeiles 74 wieder aus der Druckaufnahme 20 entfernt werden, um z.B. Toner einer bestimmten Farbe nachzufüllen, Farben zu wechseln oder Reparaturen in der Druckeinheit 60 durchzuführen.
Die in Teil a der Figur 2 gezeigte Variante der Druckaufnahme 20 mit einer Druckeinheit 60 stellt eine Grundvariante dar, durch die bereits bei der Herstellung des Druckers 10 eine spätere Erweiterung oder eine Anpassung an weiterentwickelte Druckeinheiten ermöglicht wird. Bereits mit einer einzigen Druckeinheit 60 ergeben sich eine Vielzahl von Farbkombinati- onsmöglichkeiten. So können z.B. neben schwarzen Tonerteilchen auch Tonerteilchen einer oder mehrerer anderer Farben auf den Fotoleiter 62 und anschließend auf das Trägermaterial 18 als erstes Tonerbild aufgebracht werden. Für einen Schwarzweißdruck werden nur Tonerteilchen der Farbe Schwarz auf den Fotoleiter 62 aufgebracht, indem durch die Drucksteuerung 34 nur eine Entwicklerstation für schwarze Toner- teilchen wirksam geschaltet wird. Die Druckgeschwindigkeit VD ist unabhängig davon, wie viele Entwicklerstationen wirksam geschaltet sind. Die Entwicklerstationen sind einzeln m die Druckeinheit 60 einsetzbar bzw. zu entfernen, wodurch vor Inbetriebnahme der Druckeinheit 60 je nach Druckanforderungen bestimmte Farben in der Druckeinheit 60 bereitgestellt werden können. Die Drucksteuerung 34 schaltet beim Druck die zum Drucken benotigten EntwickJ erstationen wirksam. Sind in der Druckeinheit 60 mehr Entwicklerstationen enthalten, als gleichzeitig wirksam geschaltet werden können, so wird die Variabilität nochmals erhöht, da die Drucksteuerung 34 je nach Druckvorgabe beim Drucken verschiedener Tonerbilder andere Entwicklerstationen wirksam schalten kann. Können z.B. maximal drei Entwicklerstationen m der Druckeinheit 60 wirksam geschaltet werden und sind fünf Entwicklerstationen m der Druckeinheit 60 vorhanden, so können beim Druck eines Tonerbildes jeweils drei durch die Drucksteuerung 34 ausgewählte Entwicklerstationen der fünf vorhandenen Entwicklerstationen gleichzeitig wirksam geschaltet werden.
Mit einer solchen Druckerkonfiguration lassen sich z.B. bereits Dokumentationen, Handbucher oder Geschäftsberichte m einer Qualität drucken, die den an solche Druckerzeugnisse gestellten Anforderungen voll genügen.
Mit der Druckeinheit 60 gemäß der Variante des Teils a der Figur 2 kann bei Verwenden von drei Farben, die untereinander hinreichende Abstände im Farbraum aufweisen, wie z.B. Rot, Grün und Blau durch additive Farbmischung dieser nebeneinander gedruckten Farben eine große Anzahl von Mischfarben gedruckt werden. Dabei wird ein passergenauer Druck erreicht.
Teil b der Figur 2 zeigt die Druckeinheitenaufnahme 20 mit zwei Druckeinheiten m den Druckemheitenemschuben I und II. Im Druckemheitenemschub I befindet sich die Druckeinheit 60 und im Druckemheitenemschub II, der wie der Druckemheitenemschub I aufgebaut ist, befindet SLch eine Druckeinheit 76, die im wesentlichen wie die Druckemheit 60 aufgebaut ist. Selbstverständlich kann die Druckeinheit 76 andere Tonerfarben als die Druckeinheit 60 enthalten. Der Druckeinheit 76 ist eine Umdruck-Koronaemrichtung 78 zugeordnet, die ein durch die Druckeinheit 76 erzeugtes Tonerbild auf den Trager 18 übertragt. Mit der Variante nach Teil b ist es möglich, neben einer additiven Farbmischung auch eine subtraktive Farbmischung durchzufuhren. Beim Einsatz von lasierenden Tonern - die auftreffendes Licht nicht vollständig absorbieren, so daß es auf eine darunterliegende Tonerschicht auf- trifft - kann ein Vollfarbdruck durchgeführt werden. Jedoch muß die Drucksteuerung 34 m diesem Fall die durch Standard- Druckersprachen, wie z.B. Postscript oder HP-PCL, vorgegebenen Farbinformationen so umsetzen, daß durch die Druckeinheiten 60 und 76 Farben erzeugt werden, die den gewünschten Farben nahekommen.
Teil c der Figur 2 zeigt die Druckeinheitenaufnahme 20 mit den beiden Druckeinheiten 60 und 76 sowie einer weiteren den Druckemheitenemschub III eingeschobenen Druckeinheit 80, die ebenfalls im wesentlichen wie die Druckeinheit 60 aufgebaut ist. Der Druckeinheit 80 ist ebenfalls eine Umdruck-Koronaemrichtung 82 zugeordnet. Die Variante nach Teil c ermöglicht den Vollfarbdruck ohne spezielle Behandlung der Farbinformationen der Druckersprache durch die Drucksteuerung 34. Die Grundfarben, z.B. Gelb, Magenta oder Zyan, werden so auf die Drucke mheiten 60, 76 und 80 verteilt, daß m jeder Druckeinheit 60, 76 bzw. 80 jeweils eine der genannten Grundfarben enthalten ist. Enthalt eine der Druckeinheiten 60, 76 bzw. 80 schwarze Tonerteilchen, so laßt sich die Druckquali- tat nochmals erhohen, da reines Schwarz m der Praxis nicht hinreichend gut aus den genannten Grundfarben zusammengestellt werden kann. Zusätzliche Tonerteilchen bestimmter Schmuckfarben, wie z.B. Silber oder Gold können auf noch freie Entwicklerstationen m den drei Druckeinheiten 60, 76 bzw. 80 verteilt werden. Figur 3 zeigt in Teilen a, b bzw. c eine zweite Druckeinheitenaufnahme 100 mit Druckeinheiteneinschüben I', II* und III', die im Gegensatz zu Druckeinheiteneinschüben I, II und III Druckeinheiten 60'; 60', 76' bzw. 60', 76', 80' enthal- ten. Durch die Druckeinheiten 60', 76' und 80' werden Tonerbilder erzeugt, die nicht auf das Trägermaterial 18, sondern auf ein Zwischenträgermaterial 102 übertragen werden, so daß ein indirekter Druck erfolgt. Das Zwischenträgermaterial 102 besteht aus einem flexiblen Material, das nach Art eines endlosen Bandes um zwei Umlenkrollen 104 geführt wird. Die Druckmodule 60', 76' und 80' sind im wesentlichen wie die Druckmodule 60, 76 und 80 aufgebaut.
Teil a der Figur 3 zeigt die Druckeinheitenaufnahme 100 mit einer Druckeinheit 60' im Druckeinheiteneinschub I, die ein Tonerbild erzeugt, das mit einer Umdruck-Koronaeinrichtung 106 auf den Zwischenträger 102 übertragen wird. Das Zwischenträgermaterial 102 wird in Richtung des Pfeils 108 transportiert. Erreicht das Tonerbild eine Umdruckstelle 110, so wird das Tonerbild an der Umdruckstelle 110 auf das Trägermaterial 18 übertragen, das ebenfalls an der Umdruckstelle 110 vorbeitransportiert wird. Bezüglich der zu druckenden Farbkombinationen gilt das anhand des Teils a der Figur 2 Gesagte.
Teil b der Figur 3 zeigt die Druckeinheitenaufnahme 100 mit zwei Druckeinheiten 60' und 76' in den Druckeinheiteneinschüben I' und II'. Das Zwischenträgermaterial 102 ist bezüglich seiner Trägereigenschaften so ausgesucht, daß die Tonerbilder mit einer hohen Genauigkeit auf das Zwischenträgermaterial 102 aufgebracht werden können und die Lageabweichungen der Bildelemente verschiedener Tonerbilder von Sollpositionen sehr gering sind. Durch Verwenden des Zwischenträgermaterials erhöht sich die Qualität des Mehrfarbdrucks. Der Druckeinheit 76' ist eine Koronaeinrichtung 112 zugeordnet, die ein durch die Druckeinheit 76' erzeugtes Tonerbild auf den Zwischenträger überträgt und dem in der Druckeinheit 60' erzeugten Tonerbild überlagert. Bezüglich der zu druckenden Farben gilt das bezüglich des Teiles b der Figur 2 Gesagte.
Teil c der Figur 3 zeigt die Druckeinheitenaufnahme 100 mit drei Druckemheiten 60', 76' und 80' m den Druckeinheiteneinschüben I', II' und III'. Der Druckeinheit 80' ist eine Umdruck-Koronaemrichtung 114 zum Übertragen des durch die Druckeinheit 80' erzeugten Tonerbildes auf das Zwischenmaterial 102 zugeordnet. Bezuglich der möglichen Druckfarben gilt das anhand des Teiles c der Figur 2 Gesagte.
Figur 4 zeigt die wesentlichen funktioneilen Komponenten der Druckeinheit 60. Der Fotoleiter 62 besteht aus einer Nullpotential fuhrenden Elektrodenschicht 120 und einer etwa paral- lel dazu angeordneten Fotoleiterschicht 122, die mit der Elektrodenschicht 120 großflächig m elektrischem und mechanischem Kontakt steht. Der Fotoleι_ter 62 wird durch die Umlenkrollen 64 m Richtung eines Pfeils 124 bewegt. Dabei wird ein quer zur Transportrichtung liegender Flachenstreifen des Fotoleiters 62 nacheinander an einer Aufladevorrichtung 126, einem Zeichengenerator 128, einer Entwicklerstation 130 zum Aufbringen positiv geladener Tonerteilchen, einer Entwicklerstation 132 zum Aufbringen negativ geladener Tonerteilchen, einer Ladevorrichtung 134, einer Totalbelichtungs- emheit 136, einer Entwicklerstation 138 zum Aufbringen von negativ geladenen Tonerteilchen, einer Umladestation 140, der Koronaeinrichtung 70, einer Loscheinrichtung 142 und an einer Sauberungseinrichtung 144 vorbeigefuhrt .
Die Aufladevorrichtung 126 enthalt eine quer zur Transportrichtung 124 angeordnete Koronaeinrichtung, die einen jeweils quer zur Transportrichtung 124 liegenden Flachenstreifen des Fotoleiters 62, der sich m unmittelbarer Nahe der Aufladevorrichtung 126 befindet, so aufladt, daß em Anfangspotenti- al VA von unαefahr -1200 V auf der Oberflache der Fotoleiterschicht im Bereich des Flachenstreifens entsteht (vgl. Figur 5, Schritt Sl) . Der Zeichengenerator 128 enthält eine quer zur Transportrichtung angeordnete Zeile aus Leuchtdioden, die jeweils einen quer zur Transportrichtung 124 liegenden Bereich des Fotolei- ters 62 beleuchten. Der Zeichengenerator 128 wird durch die Drucksteuerung 34 so angesteuert, daß jeweils Bildsignale zu Bildelementen einer Zeile des Druckbildes gleichzeitig in Leuchtsignale der Leuchtdioden umgesetzt werden. Durch das Belichten des Fotoleiters 62 steigt das Potential auf den belichteten Flächenelementen des Fotoleiters 62, da der Fotoleiter 62 in den belichteten Bereichen besser leitet, wodurch Ladungsträger von der Fotoleiterschicht 122 zur Elektrodenschicht 120 im Bereich der belichteten Flächenelemente abfließen können. Flächenelemente, auf denen schwarze Tonerteilchen aufgebracht werden sollen, werden nicht belichtet, Flächenelemente, auf die keine Tonerteilchen aufgebracht werden sollen, werden mit einer ersten Lichtenergie belichtet; Flächenelemente, auf die rote Tonerteilchen aufgebracht werden sollen, werden mit einer gegenüber der ersten Licht- energie höheren zweiten Lichtenergie belichtet und Flächenelemente, auf die später blaue Tonerteilchen aufgebracht werden sollen, werden mit einer gegenüber der zweiten Lichtenergie höheren dritten Lichtenergie belichtet. Das Belichten mit unterschiedlichen Lichtenergien wird dadurch erreicht, daß die Leuchtdioden im wesentlichen mit gleicher Leuchtstärke über verschieden lange Zeiträume Licht aussenden. Mit zunehmender Belichtungszeit, d.h. mit steigender Lichtenergie erhöht sich das Potential auf den jeweiligen Flächenelementen (vgl. Figur 5, Schritt S2).
Die Entwicklerstation 130 bringt positiv geladene Farbpartikel der Farbe Schwarz K unter Verwendung einer Hilfselektrode 160 mit einem Potential VBIAS3 auf Flächenelemente auf, die nicht belichtet wurden. Der genaue Wirkungsmechanismus wird anhand der Figur 5 weiter unten erläutert (Schritt S3) . Die Entwicklerstation 132 bringt negativ geladene Tonerteilchen der Farbe Blau B mit Hilfe einer Hilfselektrode 162 mit einem Potential VBIAS4 auf Flächenelemente auf, die mit der dritten Lichtenergie belichtet wurden. Die genaue Wirkungs- weise der Entwicklerstation 132 wird ebenfalls weiter unten anhand der Figur 5 erläutert (Schritt S4) .
Durch das Aufbringen der negativ geladenen blauen Tonerteilchen wird das Potential auf den Flächenelementen, die mit der dritten Lichtenergie belichtet wurden, wieder abgesenkt. Um das Potential auf diesen Flächenelementen weiter abzusenken, wird der Fotoleiter 62 an der Ladevorrichtung 134 vorbeigeführt. Mit der quer zur Transportrichtung angeordneten Ladevorrichtung 134 wird der teilweise mit Tonerteilchen bedeckte Fotoleiter 62 in den mit Tonerteilchen bedeckten Flächenelementen auf ein Potential VB5 aufgeladen, das etwas größer ist als das Potential auf den Flächenelementen, die mit der zweiten Lichtenergie belichtet wurden (vgl. Figur 5, Schritt S5) .
Danach wird der betrachtete Streifen des Fotoleiters 62 an der Totalbelichtungseinheit 136 vorbeigeführt. Die Totalbe- lichtungseinheit 136 enthält eine Laserdiode, die in ein quer zur Transportrichtung des Fotoleiters 62 angeordnetes Glasfa- serarray Lichtenergie einstrahlt. Das Glasfaserarray ist so ausgebildet, daß über seine gesamte Länge im wesentlichen gleiche Lichtenergie ausgestrahlt wird. Das Licht der Totalbelichtungseinheit 136 kann nicht durch bereits aufgebrachte schwarze oder blaue Tonerteilchen strahlen, da es durch die Tonerteilchen absorbiert wird. Trifft das Licht der Totalbelichtungseinheit 136 jedoch auf Flächenelemente des Fotoleiters 62, die noch nicht mit Tonerteilchen bedeckt sind, so wird das Potential auf diesen Flächenelementen erhöht (vgl. Figur 5, Schritt S6) .
Die Entwicklerstation 138 bringt negativ geladene Tonerteilchen der Farbe Rot auf die mit der zweiten Lichtenergie belichteten Flächenelemente des Fotoleiters 62 auf. Dabei wird eine Hilfselektrode 164 mit dem Potential VBIAS7 verwendet. Die genaue Wirkungsweise des Aufbringens der roten Tonerteilchen wird ebenfalls anhand der Figur 5 weiter unten erläutert (Schritt S7) .
In der Umladestation 140 werden die positiv geladenen schwarzen Tonerteilchen umgeladen, so daß alle auf dem Fotoleiter 62 aufgebrachten Tonerteilchen negativ geladen sind (vgl. Figur 5, Schritt S8) . Durch diese Maßnahme wird erreicht, daß das Übertragen des Tonerbildes vom Fotoleiter 62 auf das Trägermaterial 18 mit Hilfe der Koronaeinrichtung 70 sicher durchgeführt wird.
Nach dem Übertragen des Tonerbildes wird der nunmehr von Farbpartikeln im wesentlichen freie Fotoleiter 62 in einem nicht dargestellten Schritt an der Löscheinrichtung 142 vorbeigeführt. Die Löscheinrichtung 142 enthält eine Koronaeinrichtung 146 und eine Belichtungseinheit 148, durch die auf dem Fotoleiter vorhandene Restladungen entfernt werden.
Tonerteilchen, die nach dem Übertragen des Tonerbildes noch auf dem Fotoleiter 62 verblieben sind, werden in der Säuberungseinrichtung 144 mit Hilfe einer Bürste 150 vom Fotolei- ter 62 entfernt. Nach dem Vorbeitransport an der Säuberungseinrichtung 144 befindet sich der betrachtete Streifen des Fotoleiters 62 wieder in einem sauberen Anfangszustand und hat an allen Stellen etwa das gleiche Potential.
Das Chassis 66 hat an seiner dem Trägermaterial 18 abgewandten Seite einen Griff 152, mit dem die Druckeinheit 60 bequem aus dem Druckemheitenemschub I entfernt oder in den Druckemheitenemschub I eingesetzt werden kann.
Figur 5 zeigt das Potential auf der Oberfläche des betrachteten Streifens αes Fotoleiters 62 bei einem Belichtungsschritt und zwei Tonerpolaritäten. Auf der Abszissenachse ist die Zeit abgetragen, die in neun aufeinanderfolgende Zeitschritte Sl bis S9 unterteilt ist. Auf der Ordinatenachse ist das Potential auf der Oberfläche des Fotoleiters 62 bezüglich des Potentials auf der Elektrodenschicht 120 dargestellt.
Im Schritt Sl wird das Potential auf der Oberfläche des Fotoleiters 62 durch Einwirken des Feldes der Aufladevorrichtung 126 auf das Anfangspotential VA abgesenkt, das wie bereits erwähnt den Wert von -1200 V hat.
Der Schritt S2 zeigt den Potentialverlauf auf der Oberfläche des Fotoleiters 62 beim bildmäßigen Belichten mit Hilfe des Zeichengenerators 128. Flächenelemente, die später mit schwarzen Tonerteilchen bedeckt werden sollen, werden nicht belichtet. Das Potential VA steigt auf diesen Flächenelementen im Verlauf des Schrittes S2 nur geringfügig durch eine nicht zu unterdrückende Selbstentladung des Fotoleiters 62 auf einen Wert VK2. Das Potential auf den Flächenelementen, die mit der ersten Lichtenergie belichtet werden, steigt auf einen Wert VW2 von etwa -800 V. Das Potential auf den Flächenelementen, die mit der zweiten Lichtenergie belichtet wurden, steigt im Verlaufe des Schrittes S2 auf einen Potentialwert VR2 von etwa -400 V. Das Potential auf den Flächenelementen, die mit der dritten Lichtenergie belichtet wurden, steigt im Schritt S2 etwa auf einen Potentialwert VB2 von etwa -100 V. Die Lichtenergien beim Belichten sind so bemessen, daß unter Berücksichtigung der nichtlinearen fotoelektrischen Eigenschaften des Fotoleiters 62 die Potentiale VK2, VW2, VR2 und VB2 jeweils um etwa 400 V auseinanderliegen.
Im Schritt S3 werden die schwarzen Tonerteilchen durch die Entwicklerstation 130 aufgebracht. Die Hilfselektrode 160 in unmittelbarer Nähe des Fotoleiters 62 hat das Hilfspotential VBIAS3 von etwa -900 V. Auf der Hilfselektrode 160 befinden sich die positiv geladenen schwarzen Tonerteilchen. Da das Potential VBIAS3 geringer als die Potentiale VW2, VR2 und VB2 ist, sind diese Potentiale bezüglich des Potentials VBIAS3 positiv. Die positiv geladenen schwarzen Tonerteilchen können jedoch nur auf eine Fläche aufgebracht werden, die ein bezüglich des Potentials VBIAS3 niedrigeres Potential hat. Das trifft nur für Flächenelemente zu, die im Schritt S2 nicht belichtet wurden und am Anfang des Schrittes S3 das Potential VK2 haben. Demzufolge werden auf diese Flächenelemente die schwarzen Tonerteilchen aufgetragen. Durch das Auftragen der positiv geladenen Tonerteilchen erhöht sich das Potential auf den jeweiligen mit Tonerteilchen bedeckten Flächenelementen auf einen Potentialwert VK3. Durch die erwähnte nicht zu vermeidende Selbstentladung des Fotoleiters 62 erhöhen sich die Potentiale VW2, VR2 bzw. VB2 leicht auf die Potentialwerte V 3, VR3 bzw. VB3.
Im Schritt S4 werden die blauen Tonerteilchen durch die Entwicklerstation 132 aufgebracht. Die Hilfselektrode 162 in unmittelbarer Nähe des Fotoleiters 62 hat das Hilfspotential VBIAS4 von etwa -390V. Auf der Hilfselektrode 162 befinden sich negativ geladene blaue Tonerteilchen. Da das Potential VBIAS4 höher als die Potentiale VK3, VW3 und VR3 ist, sind diese Potentiale bezüglich des Potentials VBIAS4 negativ. Die negativ geladenen blauen Tonerteilchen können jedoch nur auf eine Fläche aufgebracht werden, die ein bezüglich des Potentials VBIAS4 höheres Potential hat. Das trifft nur für Flä- chenelemente zu, die im Schritt S2 mit der dritten Lichtenergie belichtet wurden und am Anfang des Schrittes S4 das Potential VB3 haben. Demzufolge werden auf diese Flächenelemente die blauen Tonerteilchen aufgetragen. Durch das Auftragen der negativ geladenen blauen Tonerteilchen verringert sich das Potential auf den jeweiligen mit blauen Tonerteilchen bedeckten Flächenelementen auf einen Potentialwert VB . Durch die Selbstentladung des Fotoleiters 62 erhöhen sich die Potentiale VK3, VW3 bzw. VR3 leicht auf die Potentialwerte VK4, VW4 bzw. VR4.
Im Schritt S5 wird das Potential VB4 auf der Oberfläche der mit blauen Tonerteilchen bedeckten Flächenelemente mit Hilfe der Ladevorrichtung 134 auf etwa -390 V verringert. Durch die Selbstentladung des Fotoleiters 62 erhöhen sich die Potentiale VK4, VW4 bzw. VR4 im Schritt S5 auf die Potentiale VK5, VW5 bzw. VR5.
Im Schritt S6 werden durch das von der Totalbelichtungsein- heit 136 ausgestrahlte Licht, die Potentiale VW5 bzw. VR5 auf den nicht mit Tonerteilchen bedeckten Flächenelementen jeweils um etwa 400 V auf die Potentiale VW6 bzw. VR6 erhöht. Das Potential auf Flächenelementen, die im Schritt S2 mit der zweiten Lichtenergie belichtet wurden, wird durch die weitere Belichtung im Schritt S6 zum höchsten Potential von allen Flächenelementen im Schritt S6. Die Potentiale VK5 bzw. VB5 erhöhen sich geringfügig aufgrund der Selbstentladung des Fotoleiters 62 auf die Potentiale VK6 bzw. VB6. Zwischen den Potentialen VR6 und VB6 besteht eine Differenz von etwa 400 V, so daß im folgenden Schritt S7 ähnlich wie im Schritt S4 Tonerteilchen auf die Flächenelemente aufgebracht werden können, die im Schritt S2 mit der zweiten Lichtenergie be- lichtet wurden.
Im Schritt S7 werden die roten Tonerteilchen durch die Entwicklerstation 138 aufgebracht. Die Hilfselektrode 164 in unmittelbarer Nähe des Fotoleiters 62 hat das Hilfspotential VBIAS7 von etwa -370 V. Auf der Hilfselektrode 164 befinden sich die negativ geladenen roten Tonerteilchen. Analog zu den im Schritt S4 beschriebenen elektrischen Verhältnissen werden die negativen Tonerteilchen auf die Flächenelemente aufgetragen, die im Schritt S2 mit der zweiten Lichtenergie belichtet wurden. Die Potentiale VK6, VW6 bzw. VB6 erhöhen sich aufgrund der Selbstentladung des Fotoleiters 62 auf die Potentialwerte VK7, VW7 bzw. VB7.
Im Schritt S8 wird der betrachtete Streifen des Fotoleiters 62 an der Umladestation 140 vorbeigeführt. In der Umladestation 140 ist eine Koronaeinrichtung enthalten, die einen Sättigungs-Potentialwert von etwa -1200 V hat. Beim Vorbei- transport werden die Potentiale auf allen Flächenelementen wesentlich verringert, wobei die Polarität der schwarzen Tonerteilchen wechselt.
Im Schritt S9 werden die Tonerteilchen von mit Tonerteilchen bedeckten Flächenelementen im wesentlichen unter Beibehaltung ihrer Lage zueinander auf das Trägermaterial 18 übertragen. Dabei erhöht sich das Potential auf den Flächenelementen des Fotoleiters 62 auf etwa -400 V. Die noch vorhandene Restla- düng auf dem Fotoleiter 62 wird durch die Löscheinrichtung 142 entfernt, so daß der Fotoleiter 62 auf seiner Oberfläche nach dem Passieren der Löscheinrichtung 142 einen Potentialwert von etwa 0 V hat.
Das anhand der Figur 5 erläuterte Verfahren nach der Erfindung kann dahingehend abgewandelt werden, daß sämtliche Polaritäten vertauscht werden oder daß nur Tonerteilchen einer Polarität verwendet werden. Im letzten Fall entfällt der Schritt S3. Je nach benötigter Anzahl von Farben zum Druck des Druckbildes werden im Schritt S2 unterschiedliche Lichtenergien auf die jeweiligen Flächenelemente gestrahlt. Durch n-maliges Wiederholen der Schritte S5, S6 und S7 vor dem Schritt S8 können Tonerteilchen von n verschiedenen zusätzlichen Farben auf zugeordnete Flächenelemente aufge- bracht werden. Dabei ist n eine ganze Zahl, z.B. eins zwei, drei usw.
Figur 6 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Druckers nach der Erfindung mit zwei Druckeinheitenaufnahmen 180 und 182, die jeweils wie die Druckeinheitenaufnahme 20 aufgebaut sind. Durch die in Figur 6 gezeigte Anordnung kann ein beidseitiges Bedrucken des Trägermaterials 18 erfolgen. Ein Drucker mit zwei Druckeinheitenaufnahmen 180, 182 gemäß der Figur 6 kann an ein weites Spektrum von Kundenwünschen und Druckqualitäten angepaßt werden. So können z.B. bei drei gelieferten Druckeinheiten alle drei Druckeinheiten in der Druckeinheitenaufnahme 180 oder in der Druckeinheitenaufnahme 182 eingeschoben werden. Alternativ können die drei Druckeinheiten für den beidseitigen Druck auch auf die beiden Druckaufnahmen 180 und 182 verteilt werden. Ein beidseitiger Druck ist aber auch ohne die Druckeinheitenaufnahme 182 möglich, wenn das Träger- material 18 nach einem ersten Bedrucken gewendet und nochmals an der Druckeinheitenaufnahme 180 vorbeigeführt wird.
Figur 7 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Druckers nach der Erfindung mit zwei Druckeinheitenaufnahme 190 und 192. Die Druckeinheitenaufnahmen 190 und 192 sind jeweils ähnlich zur Druckeinheitenaufnahme 20 ausgebildet. Der Unterschied zur Figur 6 besteht darin, daß in der Figur 7 Tonerbilder von den Druckeinheiten nicht auf das Trägermaterial 18 direkt, sondern über Zwischenträgermaterialien 200 bzw. 202 auf das Trägermaterial 18 übertragen werden. Mit der in Figur 7 gezeigten Variante ist demzufolge ein beidseitiger Druck möglich, ohne daß das Trägermaterial 18 mit den Fotoleitern der Druckeinheiten in Kontakt tritt. Ein Verschleiß der Fotoleiter durch das Trägermaterial 18 wird somit vermieden.
Figur 8 zeigt zwei Möglichkeiten des sogenannten "Repetierdrucks". Anstelle von zwei oder drei Druckeinheiten, die zeitlich parallel arbeiten, werden mit nur einer Druckeinheit in zwei bzw. drei Druckschritten jeweils Tonerbilder erzeugt, die zeitlich nacheinander auf das Trägermaterial 18 bzw. auf ein Zwischenträgermaterial 210 aufgedruckt werden.
Teil a der Figur 8 zeigt den Repetierdruck, bei dem die Tonerbilder direkt auf dem Trägermaterial 18 überlagert werden. Mit Hilfe einer Druckeinhei 212, die sich in einer Druckeinheitenaufnahme 214 befindet, wird in einem ersten Druckschritt ein erstes Tonerbild auf den in der Druckeinheit 212 vorhandenen Fotoleiter aufgebracht. Mit Hilfe einer Koronaeinrichtung 216 wird das erste Tonerbild auf das in Richtung eines Pfeiles 218 bewegte Trägermaterial 18 übertragen. Die Druckeinheit 212 ist im wesentlichen wie die Druckeinheit 60 aufgebaut. Beim Druck des ersten Tonerbildes werden durch die Drucksteuerung 34 eine oder mehrere Entwicklerstationen aktiviert, die Farbpartikel der gewünschten Farben auf den Fotoleiter aufbringen.
Nach dem Übertragen des ersten Tonerbildes auf das Trägermaterial 18 wird dieses durch die Transportvorrichtung 16 in Richtung eines Pfeils 220 entgegen der Transportrichtung 218 beim Übertragen der Tonerbilder zurücktransportiert. In weiteren Druckschritten werden dem ersten Tonerbild weitere Tonerbilder überlagert, wobei die Drucksteuerung 34 jeweils andere Entwicklerstationen in der Druckeinheit 212 aktiviert.
Teil b der Figur 8 zeigt den Repetierdruck auf das Zwischenträgermaterial 210 mit einer Druckeinheit 212'. Ein Rück- transport des Trägermaterial 18 kann entfallen und wird durch Anhalten des Trägermaterials 18 ersetzt. Das Zwischenträgermaterial wird durch zwei Umlenkrollen 222 geführt und läuft nach Art eines Transportbandes um. Bei jedem Umlauf des Zwischenträgermaterials 210 kann ein Tonerbild auf die für das Druckbild vorgesehene Stelle aufgebracht werden. Sind alle Tonerbilder aufgebracht, erfolgt die Übertragung der überlagerten Tonerbilder mit Hilfe einer Koronaeinrichtung 224 auf das Trägermaterial 18. Dazu wird das Trägermaterial 18 für die Dauer eines Zwischenträgermaterialsumlaufs syn- chron zum Zwischenträgermaterial bewegt.
Die Druckeinheit 212 befindet sich in einer Druckeinheitenaufnahme 214 und die Druckeinheit 212' befindet sich in einer Druckeinheitenaufnahme 214'. Werden weitere Druckeinheiten in die Druckeinheitenaufnahme 214 bzw. 214' eingeschoben, so wird durch die Drucksteuerung 34 vom Repetierdruck zum parallelen Druck umgeschaltet.
Durch Verwenden einer weiteren Druckeinheitenaufnahme ist auch ein beidseitiger Repetierdruck vorgesehen.

Claims

Patentansprüche
1. Elektrofotografischer Drucker (10) zum Bedrucken eines Endbildtragers (18),
mit einer Transportvorrichtung (16) zum Transport des Endbildtragers (18) ,
mit einer ersten Druckeinheit (60) zum Erzeugen eines ersten Tonerbildes durch eine erste Anordnung von Farbpartikeln auf einem ersten Fotoleiter (62),
mit mindestens einer weiteren Druckeinheit (76) zum Erzeugen e es weiteren Tonerbildes durch eine weitere Anordnung von Farbpartikeln auf einem weiteren Fotoleiter,
mit einer Ubertragungsvorrichtung zum direkten oder indirekten Übertragen des ersten Tonerbildes vom ersten Fotoleiter (62) und des weiteren Tonerbildes vom weiteren Fotoleiter auf einen Oberflachenabschnitt auf der Vorderseite des Endbildtragers (18),
und mit einer Baugruppe (20) zum Aufnehmen der ersten Druckeinheit (60) in einer ersten Aufnahme (I) und zum Aufnehmen der weiteren Druckeinheit (76) m einer weiteren Aufnahme (II),
wobei die erste Aufnahme (I) und die weitere Aufnahme (II) im wesentlichen gleichen Aufbau haben,
dadurch gekennzeichnet, daß die erste Druckeinheit (60) und/oder die weitere Druckeinheit (76) mit wenigen Handgriffen losbar m die Baugruppe (20) eingesetzt ist.
2. Elektrofot grafischer Drucker (10) nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch mindestens eine zusätzliche Druckeinheit zum Erzeugen eines zusätzlichen Tonerbildes durch eine zusätzliche Anordnung von Farbpartikeln auf einem zusatzlichen Foto- leiter,
eine zweite Ubertragungsvorrichtung zum direkten oder indirekten Übertragen des zusätzlichen Tonerbildes vom zusatzlichen Fotoleiter auf einen Oberflachenabschnitt auf der Ruckseite des Endbildtragers (18),
und durch eine zweite Baugruppe (182) zum Aufnehmen der zusatzlichen Druckeinheit m einer zusätzlichen Aufnahme.
3. Elektrofotografischer Drucker (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Aufnahme im wesentlichen den gleichen Aufbau wie die erste Aufnahme (I) und die weitere Aufnahme (II i hat,
und daß da e zusätzliche Druckeinheit losbar m die zweite Baugruppe (182) eingesetzt ist.
4. Elektrofotografischer Drucker (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Ubertragungsvorrichtung eine der ersten Druckeinheit (60) zugeordnete erste Ubertragungsemheit (70) enthalt, die das erste Tonerbild direkt vom ersten Fotoleiter (62) auf den vorderseitigen Oberflachenabschnitt übertragt,
und daß die erste Ubertragungsvorrichtung eine der weiteren Druckeinheit (76) zugeordnete weitere Ubertragungsemheit (78) enthalt, die das weitere Tonerbild direkt vom weiteren Fotoleiter auf den vorderseitigen Oberfla- chenabschnitt übertragt,
und/oder daß die zweite Ubertragungsvorrichtung eine der zusätzlichen Druckeinheit zugeordnete zusätzliche Über- tragungsemheit enthalt, die das zusätzliche Tonerbild direkt vom zusätzlichen Fotoleiter auf den rückseitigen Oberflachenabschnitt übertragt.
5. Elektrofotografischer Drucker (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Ubertragungsvorrichtung eine der ersten Druckeinheit (60') zugeordnete erste Ubertragungse heit (106) enthalt, die das erste Tonerbild vom ersten Fotoleiter auf einen Ober- flachenabschnitt eines Zwischenträgers (102) übertragt,
und daß die erste Ubertragungsvorrichtung eine der weiteren Druckeinheit (76') zugeordnete weitere Ubertragungsemheit (112) enthalt, die das weitere Tonerbild vom wei- teren Fotoleiter auf den Oberflachenabschnitt des Zw - schentragei s (102) übertragt,
und daß der Zwischenträger (102) durch eine Zwischentra- gertransportvorrichtung (104) an einer Ubertragungsstelle (110) nahe der Vorderseite des Endbildtragers (18) vorbeitransportiert wird,
wobei an der Ubertragungsstelle (110) die Tonerbilder vom Zwischenträger (102) auf den vorderseitigen Oberflachen- abschnitt übertragen werden.
6. Elektrofotografischer Drucker (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Ubertragungsvorrichtung eine der zusätzlichen Druck- emheit zugeordnete zusätzliche Ubertragungsemheit enthalt, die das zusätzliche Tonerbild vom zusätzlichen Fotoleiter auf einen Oberflachenabschnitt eines zweiten Zwischenträgers (202) übertragt,
und daß dei zweite Zwischenträger (202) durch eine zweite Zwischentragertransportvornchtung an einer zweiten Über- tragungsstelle nahe der Rückseite des Endbildtragers (18) vorbeitransportiert wird,
wobei an der zweiten Übertragungsstelle das zusätzliche Tonerbild vom zweiten Zwischenträger (202) auf den rückseitigen Oberflächenabschnitt übertragen wird.
7. Elektrofotografischer Drucker (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß minde- stens eine der Druckeinheiten (212, 212') in der ersten Baugruppe vor oder nach dem Aufbringen des ersten und des weiteren Tonerbildes ein drittes Tonerbild erzeugt, das durch die erste Übertragungsvorrichtung auf den vorderseitigen Oberflächenabschnitt übertragen wird,
und/oder daß die zusätzliche Druckeinheit vor oder nach dem Aufbringen des zusätzlichen Tonerbildes ein Tonerbild erzeugt, das durch die zweite Übertragungsvorrichtung auf den rückseitigen Oberflächenabschnitt übertragen wird.
8. Elektrofotografischer Drucker (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest das erste und/oder das weitere Tonerbild mindestens ein erstes Bildelement einer ersten Farbe und mindestens ein weiteres Bildelement einer weiteren Farbe enthält.
9. Elektrofotografischer Drucker (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in mindestens einer der Druckeinheiten (60, 212) enthalten sind:
eine nahe einem Fotoleiter (62) angeordnete Aufladevorrichtung (126) zum Erzeugen einer elektrischen Aufladung, zumindest eines Teils des Fotoleiters (62),
eine Belichtungseinrichtung (128'ι zum bildmäßigen Belichten des Fotoleiters (62), eine erste Entwicklerstation (130) zum Aufbringen der Farbpartikel der ersten Farbe (K) mit einer ersten Polarität auf ein erstes Flächenelement des Fotoleiters (62),
eine zweite Entwicklerstation (132) zum Aufbringen der Farbpartikel der zweiten Farbe (B) mit einer zweiten Polarität auf ein zweites Flächenelement des Fotoleiters (62),
mindestens eine Totalbelichtungseinheit (136) zum gleichmäßigen Belichten des Fotoleiters (62),
und mindestens eine weitere Entwicklerstation (138) zum Aufbringen der Farbpartikel einer weiteren Farbe (R) mit der zweiten Polarität auf ein zugeordnetes weiteres Flächenelement des Fotoleiters (62).
10. Elektrofotografischer Drucker (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in minde- stens einer der Druckeinheiten (60, 212) enthalten sind:
eine nahe dem Fotoleiter (62) angeordnete Aufladevorrichtung (126) zum Erzeugen einer elektrischen Aufladung zumindest eines Teils des Fotoleiters (62),
eine Belichtungseinrichtung (128) zum bildmäßigen Belichten der Fotoleiterschicht,
eine erste Entwicklerstation zum Aufbringen der Farbpar- tikel der ersten Farbe mit einer ausgewählten Polarität auf ein zugeordnetes erstes Flächenelement des Fotoleiters ( 62) ,
mindestens eine Totalbelichtungseinheit (136) zum gleich- mäßigen Belichten des Fotoleiters (62), und mindestens eine weitere Entwicklerstation zum Aufbringen der Farbpartikel einer weiteren Farbe mit der ausgewählten Polarität auf ein weiteres Flächenelement des Fotoleiters (62).
11. Elektrofotografischer Drucker (10) nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Fotoleiter (62) eine ein vorgegebenes Potential führende Elektrodenschicht (120) und eine etwa parallel dazu angeordnete Fotoleiter- schicht (122) enthält.
12. Elektrofotografischer Drucker (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Farben durch eine Drucksteuerung (34) aus einer Farbpalette mit einer Vielzahl vorgegebener Farben ausgewählt werden, wobei jeder Einzelfarbe der Farbpalette eine Entwicklerstation aus einer der Druckeinheiten zugeordnet ist,
daß die Drucksteuerung (34) Entwicklerstationen zum Aufbringen der ausgewählten Farben wirksam schaltet,
und daß mindestens eine zusätzliche Entwicklerstation beim Druck in einem Ruhezustand ist, in dem keine Farbpartikel durch die zusätzliche Entwicklerstation aufge- bracht werden.
13. Elektrofotografischer Drucker (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Entwicklerstation (130, 132, 138) lösbar in die Druckeinheiten eingesetzt ist.
14. Elektrofotografischer Drucker (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine einzige Fixiereinrichtung (24) zum Fixieren der Tonerbilder zumin- dest auf der Vorderseite und/oder der Rückseite des Endbildtragers (18) .
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