DE3713520A1 - Elektrofotografische druckvorrichtung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine elektro­ fotografische Druckvorrichtung und insbesondere auf eine kleine und kostengünstige Druckvorrichtung.

In den letzten Jahren gewinnen Seitendrucker vom Typ eines Laserdruckers auf dem Markt für Druckvorrichtungen wegen ihrer Zuverlässigkeit im Betrieb, ihrer hohen Geschwindig­ keit und ihrer hohen Druckqualität eine immer größer wer­ dende Bedeutung. Die meisten Seitendrucker arbeiten auf der Basis von Elektrofotografie. Der Aufbau einer solchen Druckvorrichtung wird in Fig. 11 gezeigt, in der eine elektrische Aufladevorrichtung 2, ein optischer Schreibkopf 3, ein Entwickler 4, eine Übertragungsvorrichtung 5, eine Fixiervorrichtung 6, ein Ladungsableiter 7 und eine Reini­ gungsvorrichtung 8 um eine lichtempfindliche Trommel 1 angeordnet sind, deren Breite der Breite des Papiers ent­ spricht, auf dem Zeichen abgebildet werden. Die Druckvor­ richtung enthält weiterhin eine Papierzuführkassette 9 und eine Papierablage 10. Wenn Zeichen gedruckt werden sollen, wird die Trommel 1, die in Pfeilrichtung A bewegt wird, durch die Aufladevorrichtung 2 gleichmäßig elektrisch geladen. Danach bildet der Schreibkopf 3 auf der Trommel 1 an der Stelle, an der er sich befindet, ein elektrostati­ sches, latentes Bild, das dem zu druckenden Muster ent­ spricht. Zur Entwicklung des Bildes gibt der Entwickler 4 Toner auf die Oberflächenbereiche der Trommel 1, die elek­ trostatisch geladen sind. Wenn die Trommel 1 die Übertra­ gungseinheit 5 erreicht, wird das Tonerbild von der Trom­ mel 1 durch die elektrostatische Anziehungskraft der Über­ tragungseinheit 5 auf das Papier 11 übertragen. Das Bild wird dann durch Hitze oder Druck mit Hilfe der Fixiervor­ richtung 6 auf dem Papier fixiert. Nachdem sich die Trom­ mel 1 an der Übertragungsvorrichtung 5 vorbeibewegt hat, wird die elektrische Ladung, die auf der Trommel 1 ver­ blieben ist, durch den Ladungsableiter 7 entfernt. Schließlich wird der noch an der Trommel 1 haftende Toner durch die Reinigungsvorrichtung 8 entfernt. Dadurch wird der Druckvorgang für eine Seite abgeschlossen.

Bei einem elektrofotografischen Seitendrucker vom Typ eines Laserdruckers stimmt die Breite der lichtempfind­ lichen Trommel 1 mit der Breite des Papiers überein und ebenso entsprechen die Größen aller anderen Bestandteile, die für die Elektrofotografie nötig sind und um die Trom­ mel herum angeordnet sind, der Breite des Papiers. Dies hat die Druckvorrichtungen sperrig sowie die Trommel 1, den Schreibkopf 3, den Entwickler 4, die Fixiervorrichtung 6 und die Reinigungsvorrichtung 8 groß und somit teuer gemacht.

Es wird erwartet, daß sich Seitendrucker wegen ihrer Zu­ verlässigkeit im Gebrauch, ihrer hohen Geschwindigkeit und hohen Druckqualität auf dem Markt durchsetzen werden. Jedoch, wie oben beschrieben, ist die Druckvorrichtung dieser Art sehr groß und teuer. Daher bilden diese Nach­ teile ein Hindernis für die weitere Ausbreitung der Druckvorrichtungen auf dem Markt. Insbesondere erscheint es zweifelhaft, ob nicht billige Klein-Seitendrucker eine größere Anerkennung erfahren.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt darin, eine kleine, kostengünstige elektrofotografische Druckvorrich­ tung herzustellen, die die Nachteile der bekannten Seiten­ drucker nicht aufweist.

Die Druckvorrichtung gemäß der Erfindung enthält ein lichtempfindliches Band, dessen Breite geringer ist als die des Papiers, auf dem Zeichen gedruckt werden, eine Vorrichtung zum Fördern des Bandes und eine andere Vor­ richtung zum Fördern des Papiers in eine Richtung senk­ recht zur Bewegungsrichtung des Bandes.

Wenn die Druckvorrichtung in Betrieb ist, wird ein laten­ tes Bild durch Elektrofotografie auf dem lichtempfindli­ chen Band gebildet, wobei die Breite des Bildes gleich der Breite des Bandes ist. Das latente Bild wird zu einem Bereich hin bewegt, in dem es dem Papier gegenüberliegt. Dann wird das gesamte Bild auf einmal auf das Papier übertragen. Ein weiteres latentes Bild wird übertragen, während das Papier um eine Strecke, die der Breite des Bandes entspricht, versetzt wird. Wenn das Papier und das latente Bild vollständig versetzt sind, ist das gesamte Bild auf das Papier übertragen. Anschließend werden diese Schritte wiederholt, um Zeichen zu drucken.

Weitere Erfindungsgegenstände und -merkmale werden in der folgenden Beschreibung dargelegt. In den Zeichnungen wer­ den für gleiche Teile die gleichen Bezugszeichen verwen­ det.

Fig. 1 stellt einen fragmentarischen senkrechten Quer­ schnitt einer elektrofotografischen Druckvorrich­ tung gemäß der Erfindung dar;

Fig. 2 gibt einen von vorne gesehenen Teilquerschnitt der Druckvorrichtung aus Fig. 1 wieder;

Fig. 3 ist ein von der Seite gesehener Teilquerschnitt der Druckvorrichtung von den Fig. 1 und 2;

Fig. 4 stellt das Schema der Druckvorrichtung dar, die in den Fig. 1 bis 3 gezeigt wird;

Fig. 5 ist vergleichbar mit Fig. 1, jedoch wird hier eine andere erfindungsgemäße elektrofotografi­ sche Druckvorrichtung gezeigt;

Fig. 6 zeigt einen von vorne gesehenen Teilquerschnitt der Druckvorrichtung gemäß Fig. 5;

Fig. 7 ist ein von der Seite gesehener Teilquerschnitt der Druckvorrichtung gemäß den Fig. 5 und 6;

Fig. 8 stellt einen senkrechten Querschnitt einer weite­ ren elektrofotografischen Druckvorrichtung dar, die in den Fig. 5 bis 7 gezeigt ist;

Fig. 9 zeigt einen von vorne gesehenen Teilquerschnitt einer anderen erfindungsgemäßen elektrofotografi­ schen Druckvorrichtung;

Fig. 10 stellt einen von oben gesehenen Querschnitt der Druckvorrichtung von Fig. 9 dar; und

Fig. 11 zeigt das Schema einer bekannten Druckvorrichtung in Vorderansicht.

Die Fig. 1 bis 4 zeigen eine elektrofotografische Druckvorrichtung, die das Konzept der vorliegenden Er­ findung darstellt. Alle Bestandteile der Druckvorrichtung mit Ausnahme der Fixiervorrichtung sind in einer Kassette 20 aus Kunstharz angeordnet. Wie speziell die Fig. 1 bis 3 zeigen, besitzt ein Endlosband 21 zwei seitliche Endbereiche, in denen keine Informationen geschrieben werden. Diese Endbereiche werden von Führungsrollen 22 gestützt und das Band wird in Pfeilrichtung A innerhalb der Kassette durch eine Antriebsrolle 23 bewegt. Eine Aufladevorrichtung 24 lädt das Band 21 gleichmäßig elek­ trisch auf. Auf dem elektrostatisch geladenen Band 21 wird mit einem LED-Schreibkopf 25 ein elektrostatisches latentes Bild gebildet, das dem Druckmuster, welches von einer Steuervorrichtung zugeführt wird (nicht darge­ stellt), entspricht. Auf dem Schreibkopf 25 sind mehrere lichtemittierende Bereiche senkrecht zur Bewegungsrichtung des Bandes 21 angeordnet. Eine Entwicklungsvorrichtung 26 erzeugt auf dem Band 21 ein latentes Bild. Toner 27 wird auf das latente Bild auf dem Band aufgetragen und das Bild wird entwickelt. Danach wird das Band 21 über eine große Rolle 28 zu einem Bereich 29 hin verschoben, in dem das Tonerbild auf Papier 32 übertragen wird. Wenn das vordere Ende einer Zeichenzeile diesen Übertragungsbereich 29 erreicht, wird die Übertragungsvorrichtung 30 geschaltet, um den Toner 27 von dem Band 21 auf das Papier 32 zu übertragen, das durch einen Schlitz 31 eingeführt wurde. Nach Vollendung der Übertragung einer Zeichenzeile wird das Papier um den Abstand zwischen zwei benachbarten Zei­ chenzeilen verschoben. Gleichzeitig wird das Band 21, das das entwickelte latente Bild trägt, um eine Zeichenzeile durch den Übertragungsbereich 29 hindurch verschoben und die nächste Übertragung beginnt. Eine Trennwand 33 ist vorgesehen, die verhindert, daß die Übertragungsvorrich­ tung 30 den Toner 27 anzieht, der sich auf der gegenüber­ liegenden Seite der Vorrichtung 30 befindet, wenn ein Übertragungsvorgang ausgeführt wird.

Nach dem Übertragungsvorgang wird die auf dem Band 21 verbliebene elektrische Ladung von einem Ladungsableiter 34 entfernt. Ebenso wird der auf dem Band 21 haftende Toner 27 durch eine Reinigungsvorrichtung 35 entfernt, die eine Schwammrolle 35 a, eine Magnetrolle 35 b und eine Klin­ ge 35 c enthält. Der durch die Reinigungsvorrichtung 35 entfernte Toner 27 a wird mit Hilfe eines Rührers 37 zu unbenutztem Toner 27 b in eine Tonerpatrone 36 gegeben, so daß der Toner 27 a erneut benutzt werden kann. Das Band 21, von dem der Toner 27 entfernt wurde, wird von der Auf­ ladevorrichtung 24 einheitlich aufgeladen. Danach beginnt die Druckvorrichtung mit dem zweiten elektrofotografischen Vorgang.

Der Papierführungsvorgang und der Fixiervorgang werden nun anhand der Fig. 4 beschrieben, in der die Kassette für die Elektrofotografie gleichfalls mit dem Bezugszeichen 20 definiert ist. Das Papier 32 wird mit Papierzuführrollen 38, 39 in einen Bereich gebracht, in dem der Übertragungs­ vorgang stattfindet. Das Papier wird an dieser Stelle durch eine Papierpositionierplatte 40 positioniert. An dieser Stelle wird Toner 27 auf das Papier 32 übertragen. Nach der Übertragung einer Zeichenzeile werden das Papier 32 und das Band 21 um ein kleines Stück in Pfeilrichtung B durch einen Elektromagneten 41, einen Nocken oder durch andere Mittel bewegt, um dadurch das Papier 32 vom Band 21 abzuziehen. Nach der Übertragung der ersten Zeile auf das Papier 32 und nach Abziehen des Papiers wird der Elektro­ magnet 41 aberregt, damit die Positionierplatte 40 mit Hilfe einer Feder 43 um einen Drehpunkt 42 in Pfeil­ richtung C geschwenkt werden kann. Dann wird das Papier von der Positionierplatte 40 freigegeben.

Anschließend wird das Papier 32 über die Papierzuführrol­ len 38, 39 einer Fixiervorrichtung 44 zugeführt. Durch eine Heißwalze 45 und eine Andruckwalze 46 wird der Toner auf dem Papier fixiert. Sobald ein Sensor (nicht darge­ stellt) den Eintritt der Vorderkante des Papiers 32 in die Fixiervorrichtung 44 feststellt, hören die Papierzuführ­ rollen 38, 39 auf, das Papier zu fördern. Dann wird das Papier von der Fixiervorrichtung und von den Papierabzugs­ rollen 48, 49 weitergeführt. Diese Rollen 48, 49 sind hinter der Fixiervorrichtung 44 angebracht. Ein Ablöse­ messer 47 zieht das Papier 32 von der Heißwalze 45 ab.

Im vorliegenden Beispiel sind die Größen der Aufladevor­ richtung 24, des LED-Schreibkopfes 25, der Entwicklungs­ vorrichtung 26, des Ladungsableiters 34, der Reinigungs­ vorrichtung 35 etc. so bemessen, daß sie von der Breite des Bandes 21 abhängen. Sie sind demzufolge schmaler als übliche Vorrichtungen. Deshalb kann die neue elektrofoto­ grafische Druckvorrichtung billiger und kleiner gemacht werden als die üblichen Druckvorrichtungen. Die Menge des Toners, die pro Zeiteinheit übertragen wird, kann durch Vergrößerung der Breite des Bandes 21 erhöht werden. Da­ raus resultiert eine höhere Druckgeschwindigkeit. Es er­ gibt sich die Möglichkeit, Druckgeschwindigkeit, Kosten und Größe sehr gut aufeinander abzustimmen. In dem vorlie­ genden Beispiel wird der LED-Schreibkopf 25 eingesetzt. Es ist naheliegend, einen Laser- oder LCD-Schreibkopf in analoger Weise anzuwenden.

In den Fig. 5 bis 7 wird eine andere erfindungsgemäße elektrofotografische Druckvorrichtung gezeigt. Diese Druckvorrichtung hat eine Kassette 16, die der bereits beschriebenen Kassette 20 ähnlich ist. In der Druckvor­ richtung gemäß den Fig. 1 bis 4 wird der Toner 27 während eines Entwicklungsvorganges auf die innere Ober­ fläche des Bandes 21 gegeben. In der Druckvorrichtung, die in Fig. 5 gezeigt ist, wird der Toner 27 auf die äußere Oberfläche des Bandes 21 gegeben. Das lichtempfindliche Band 21, die Führungsrollen 22 und die große Rolle 28 sind zu einer Einheit zusammengefaßt. Diese Einheit kann leicht und abnehmbar in der Kassette 60 befestigt werden. Wie aus den Fig. 6 und 7 klar hervorgeht, wird der Toner 27 von schräg oben auf das Band 21 gegeben. Das Papier 32 wird in der gleichen Art und Weise bewegt, wie es im ersten Aus­ führungsbeispiel in Verbindung mit den Fig. 1 bis 4 beschrieben ist.

In Fig. 8 ist eine weitere erfindungsgemäße Druckvor­ richtung dargestellt. Das Bezugszeichen 70 gibt die Kassette an, die für die Elektrofotografie benutzt wird. In dem vorliegenden Beispiel werden vier Toner, z.B. Cyan (C), Magenta (M), Gelb (Y) und Schwarz (B) benutzt. Es sind die Entwicklungsvorrichtungen 71 C, 71 M, 71 Y, 71 B, die Tonerpatronen 72 C, 72 M, 72 Y, 72 B und die Schreibköpfe 73 C, 73 M, 73 Y, 73 B vorgesehen, die zu den vier Tonern gehören. Jeder Schreibkopf enthält eine LED-Einrichtung und diese Schreibköpfe werden in Reihe betrieben. Eine Aufladevor­ richtung 74 dient dazu, ein lichtempfindliches Band 75, das durch eine Antriebsrolle 76 in Pfeilrichtung A ange­ trieben wird, gleichmäßig elektrisch zu laden. Nachdem das Band 75 elektrisch geladen ist, wird ein latentes Teilbild auf dem Band 75 durch den Schreibkopf 73 C gebildet. Danach wird das Teilbild durch die Entwicklungsvorrichtung 71 C entwickelt, um ein Tonerbild zu bilden. Schließlich werden Teilbilder gebildet und entwickelt, wobei Magenta, Gelb und Schwarz in dieser Reihenfolge in der gleichen Art und Weise benutzt werden wie in dem Vorgang mit Cyan. Das Tonerbild, das einer Zeichenzeile entspricht, wird auf diese Art entwickelt und dann zu einem Bereich hin ver­ schoben, in dem das Bild dem Papier 77 gegenüberliegt. Das Bild wird durch eine Übertragungseinheit 78 auf das Papier übertragen. Danach wird das Band 75 verschoben und die auf dem Band 75 haftende elektrische Ladung wird durch einen Ladungsableiter 79 entfernt. Der auf dem Band 75 haftende Toner wird durch eine Reinigungsvorrichtung 80 entfernt, die eine Schwammrolle 80 a, eine Magnetrolle 80 b und eine Klinge 80 c enthält. Der Bereich des Bandes, von dem der Toner entfernt wurde, gelangt zu der Aufladevorrichtung 74 und es beginnt der Entwicklungsvorgang für die nächste Zeile. Auf diese Weise werden für eine Zeichenzeile vier Tonerarten gleichzeitig auf das Papier übertragen. Das Papier 77 wird wie in dem ersten Ausführungsbeispiel um eine Zeile weitergeschoben.

Die Kassette 70 ist über Verbindungsbereiche 81, 82 mit dem Körper eines Druckapparates verbunden und kann leicht von diesem gelöst werden. In der Druckvorrichtung, die in Fig. 8 gezeigt ist, wird eine Tonerbild auf der äußeren Oberfläche des Bandes 75 gebildet. Selbstverständlich kann auch ein Tonerbild auf der inneren Oberfläche des Bandes gebildet werden.

In den Fig. 9 und 10 ist eine andere erfindungsgemäße Druckvorrichtung gezeigt. Diese Druckvorrichtung ist mit mehreren Kassetten 90 ausgerüstet, die in analoger Weise wie die Kassette 60, die in den Fig. 5 bis 7 gezeigt ist, arbeiten. Diese Kassetten 90 sind hintereinander in Bewegungsrichtung des Papiers 32 angeordnet. Die Kassetten 90 sind mit verschiedenen Tonern geladen, z.B. Cyan (C), Magenta (M), Gelb (Y) und Schwarz (B). Für jede Kassette 90 wird ein Übertragungsvorgang ausgeführt, während das Papier 32 durch die Papierzuführrolle 38 bewegt wird. Für jede Zeile werden vier Übertragungsvorgänge ausgeführt. Danach wird das Tonerbild durch eine Fixiervorrichtung 44 auf dem Papier fixiert. Somit werden Zeichen in verschie­ denen Farben gedruckt. Jede Kassette 90 hat einen Verbin­ dungsbereich 91. Ein Getriebe 92 zum Antreiben des Bandes 21 ist über einem Motorgetriebe 93 angebracht, so daß es mit diesem Getriebe 93 in Eingriff gelangt. Daher können die Kassetten leicht und schnell angebracht und abgenommen werden. Folglich kann der Benutzer die Druckvorrichtung mit nur einer einzigen Kassette kaufen, um die Kosten zunächst einzuschränken. In diesem Fall wird die Druckvor­ richtung als einfarbige Druckvorrichtung benutzt. Später kann der Benutzer zusätzliche Kassetten kaufen, wodurch die Druckvorrichtung als Vielfarbendruckvorrichtung ver­ wendet werden kann.

In der Druckvorrichtung gemäß den Fig. 9 und 10 sind die Kassetten 90 trennbar. Es ist möglich, aus den vier Kassetten 90 eine Einheit zu bilden und die Wellen der Rollen zum Antreiben des Bandes zu einer Einheit zusammen­ zufassen. In diesem Fall können Zeichen in verschiedenen Farben gedruckt werden. Ebenso kann die Kassette 20, die in den Fig. 1 bis 4 gezeigt ist, für jede der Kassetten 90 eingesetzt werden.

Gemäß dieser Beschreibung enthält die neue Druckvorrich­ tung ein lichtempfindliches Band, dessen Breite schmaler ist als die des Papiers, auf dem Zeichen oder Bilder gedruckt sind, eine Vorrichtung zum Antreiben des Bandes und eine andere Vorrichtung zum Fördern des Papiers in eine Richtung senkrecht zu der Bewegungsrichtung des Ban­ des. Die Vorrichtungen, die für die Elektrofotografie benutzt werden, sind so hergestellt, daß ihre Breiten auf die Breite des lichtempfindlichen Bandes abgestimmt sind. Demzufolge können diese Vorrichtungen mit geringer Größe hergestellt werden. Die elektrofotografische Druckvor­ richtung kann ökonomisch und in kleiner Größe hergestellt werden. Da die Vorrichtungen für die Elektrofotografie klein und kostengünstig sind, kann ein Vielfarbendruck leicht erreicht werden.

Claims (5)

1. Elektrofotografische Druckvorrichtung gekennzeichnet durch ein lichtempfindliches Band (21; 75) mit einer geringeren Breite als die des Papiers, auf dem Zeichen oder Buchsta­ ben gedruckt werden;
eine Vorrichtung zum Führen des Bandes (21; 75); und
eine Vorrichtung zum Führen des Papiers (32; 77) senkrecht zu der Bewegungsrichtung des Bandes.

2. Druckvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Band (21; 75) ein Endlosband ist und
innerhalb einer Kassette (20; 60; 70; 90) bewegt wird, in der verschiedene Bestandteile mit Ausnahme einer Fixier­ vorrichtung enthalten sind.

3. Druckvorrichtung nach mindestens einem der vorher­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Brei­ ten von verschiedenen Bestandteilen auf die Breite des Bandes (21; 75) abgestimmt sind und daß die Bestandteile eine elektrische Aufladevorrichtung (24; 74), ein Schreib­ kopf (25; 73 C, 73 M, 73 Y, 73 B), eine Entwicklungsvorrich­ tung (26; 71 C, 71 M, 71 Y, 71 B), ein Ladungsableiter (34; 79) und eine Reinigungsvorrichtung (35; 80) sind.

4. Druckvorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kassette (20; 60; 70; 90) mehrere Entwicklungsvorrichtungen (26; 71 C, 71 M, 71 Y, 71 B), die gleiche Anzahl von Tonerpatronen (36; 72 C, 72 M, 72 Y, 72 B), die mit unterschiedlichen Tonerarten geladen sind, und die gleiche Anzahl von Schreibköpfen (25; 73 C, 73 M, 73 Y, 73 B) enthält.

5. Druckvorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Kassetten, die mit unterschiedlichen Tonerarten gefüllt sind, in der Bewegungsrichtung des Papiers angeordnet sind.