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Gebiet der
Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Duplex-Drucker und ein Verfahren
zum Duplexdrucken.
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Hintergrund
der Erfindung
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In
einem gewebegespeisten Duplexdrucker, wie in der
US 5805967 (De Bock et al./ Xeikon
NV) und der Europäischen
Patentanmeldung
EP 0871082 (Xeikon
NV) führen
bewegte Übertragungsoberflächen in
Form von Übertragungsbändern Tonerpartikelbilder
zu Transferstationen, an welchen die Bilder auf die gegenüberliegenden
Seiten eines Papiergewebes übertragen
werden. Das Papiergewebe passiert durch Walzenspalten an den Transferstationen.
Ein anderer gewebegespeister Duplex-Drucker ist aus der US-A-5740510
bekannt. Auf den Übertragungsoberflächen, welche
die Tonerbilder führen,
sind Bewegungssensoren angeordnet.
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Es
ist häufig
gewünscht,
eine Überlagerung des
Bildes, welches auf eine Seite des Gewebes gedruckt ist, mit dem
Bild, welches auf die andere Seite des Gewebes gedruckt ist, sicherzustellen.
Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn das Gewebe aus einem transparenten
oder semitransparenten Material gebildet ist und/oder Perforationen
oder andere physikalische Änderungen,
welche sich durch das Gewebematerial erstrecken, an bestimmten Teilen beider
Bilder ausgerichtet sein müssen.
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine solche Rücken-An-Rücken-Überlagerung in
einer einfachen Weise zu erreichen.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Wir
haben erkannt, dass diese Aufgabe und andere Vorteile erreicht werden
können,
wenn eine getrennte Antriebsvorrichtung für das Gewebe bereitgestellt
wird, Sensoren verwendet werden, um die Bewegung der Übertragungsoberflächen zu
erfassen und die Bewegungen der Übertragungsoberflächen und
des Gewebes, ansprechend auf die von den Sensoren empfangenen Signale,
gesteuert werden.
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Gemäß eines
ersten Gesichtspunktes der vorliegenden Erfindung wird hiermit ein
Duplex-Drucker bereitgestellt mit:
- einer ersten Übertragungsoberflächen-Antriebseinrichtung
zum Antreiben einer ersten Übertragungsoberfläche, welche
ein erstes Tonerpartikelbild zu einer ersten Übertragungsstation führt, an
welcher das erste Tonerpartikelbild auf eine Seite auf ein Substratgewebe übertragen
wird; und
- einer zweiten Übertragungsoberflächen-Antriebseinrichtung
zum Antreiben einer zweiten Übertragungsoberfläche, welche
ein zweites Tonerpartikelbild auf die zweite Übertragungsoberfläche zu einer
zweiten Übertragungsstation
führt,
an welcher das zweite Tonerpartikelbild auf die gegenüberliegende
Seite des Substratgewebes übertragen
wird;
- gekennzeichnet durch
- eine Gewebeantriebsvorrichtung zum Antreiben des Substratgewebes
durch die erste und zweite Übertragungsstation;
- einen ersten Übertragungsoberflächen-Bewegungssensor
zum Messen einer Bewegung der ersten Übertragungsoberfläche;
- einen zweiten Übertragungsoberflächen-Sensor
zum Messen einer Bewegung der zweiten Übertragungsoberfläche;
- eine Steuereinrichtung zum Steuern der ersten, zweiten und Übertragungsoberflächen-Antriebsvorrichtungen
und wobei eine Gewebeantriebsvorrichtung, ansprechend auf Signale,
welche von den ersten und zweiten Übertragungsoberflächen-Bewegungssensoren
empfangen werden, um die gewünschte Überlagerung
zwischen dem ersten und zweiten Bild an einem gewünschten
Ort auf dem Substratgewebe sicherzustellen.
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Gemäß einem
zweiten Gesichtspunkt der Erfindung wird ein Verfahren zum Duplexdrucken
bereitgestellt mit den folgenden Schritten:
- Antreiben einer
ersten Übertragungsoberfläche, welche
ein erstes Tonerpartikelbild zu einer ersten Übertragungsstation führt, an
welcher das erste Tonerpartikelbild auf eine Seite eines Substratgewebes übertragen
wird; und
- Antreiben einer zweiten Übertragungsoberfläche, welche
ein zweites Tonerpartikelbild auf einer zweiten Übertragungsoberfläche führt, zu
einer zweiten Übertragungsstation,
an welcher das zweite Tonerpartikelbild auf die gegenüberliegende
Seite des Substratgewebes übertragen
wird; gekennzeichnet durch die weiteren Schritte:
- Antreiben des Substratgewebes entlang eines Substratgewebepfades
durch die erste und zweite Transferstation;
- Erfassen einer Bewegung der ersten Übertragungsoberfläche;
- Erfassen einer Bewegung der zweiten Übertragungsoberfläche; und
- Steuern der Bewegungen der ersten und zweiten Übertragungsoberflächen und
des Substratgewebes, ansprechend auf Signale, welche von den ersten
und zweiten Übertragungsoberflächen-Bewegungssensoren
empfangen werden, um dadurch eine gewünschte Überlagerung oder Aufzeichnung
zwischen den ersten und zweiten Bildern an einem gewünschten
Ort auf dem Substratgewebe zu gewährleisten.
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In
gewebegespeisten Duplexdruckern nach dem Stand der Technik, wie
in der US-Patentschrift
US 5805967 beschrieben,
verläuft
das Papiergewebe durch Walzenspalten an den Transferstationen, so dass
es die Bewegung der Übertragungsglieder
ist, auf welcher die Übertragungsoberflächen angeordnet
sind, welche das Gewebe antreibt. Beim Einschalten des Druckers
verursacht eine anfängliche Bewegung
der Übertragungsglieder
ein anfängliche Bewegung
des Gewebes. Als Ergebnis werden die anfänglichen Bilder etwas beabstandet
von dem führenden
Ende des Gewebes gedruckt, d.h. es gibt eine wesentliche Verschwendung
von Gewebematerial. Eine solche Verschwendung ist unerwünscht.
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Gemäß eines
bevorzugten Gesichtspunktes der vorliegenden Erfindung wird beim
Einschalten des Druckers eine Bewegung des Substratgewebes verzögert, um
eine Positionierung der ersten und zweiten Bilder an einem vorbestimmten
Ort auf dem Substratgewebe sicherzustellen. Z.B. tritt beim Start des
Druckers eine anfängliche
Bewegung der Übertragungsoberflächen auf,
während
das Substratgewebe stationär
ist und getrennt von den Übertragungsoberflächen an
den Transferstationen ist.
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Die
ersten und zweiten Übertragungsglieder können einander
gegenüberstehen,
um einen Übertragungsspalt
dazwischen auszubilden, durch welchen der Substratpfad verläuft. Alternativ
können
die ersten und zweiten Übertragungsglieder
zueinander beabstandet sein, wobei jedes mit einer entsprechenden
Gegendruckrolle versehen ist, um einen Spalt oder einen Kontaktbereich
festzulegen, durch welchen das Substrat verläuft. Eine einwandfreiere Ausgabequalität kann erhalten
werden, wenn das Substratgewebe teilweise um die Andruckrollen vor und
nach dem Übertragungsspalt
gewickelt ist und die Temperatur der Andruckrollen gesteuert wird. Vorzugsweise
weist der Drucker weiter eine Einrichtung zum Steuern des Drucks
auf, welcher durch die Andruckrollen auf den Übertragungsspalt ausgeübt wird.
Ein geeigneter Druck liegt im Bereich zwischen 0,1 bis 1,0 N/mm2, in Abhängigkeit
von den Materialien, aus welchen die Andruckrolle, die Übertragungsglieder
und das Substrat gebildet sind, und dieser Druck kann gesteuert
werden, indem die Andruckrollen in einer beweglichen Weise durch
einstellbare Federn befestigt werden oder durch Verwendung eines
steuerbaren Linearmotors.
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Der
Substratpfad hat vorzugsweise einen Wickelwinkel von mindestens
10 Grad um die Andruckrolle vor dem Übertragungsspalt. Bei einem kleineren
Wickelwinkel ist das Substrat nur über eine kurze Distanz in Kontakt
mit der Oberfläche
der Andruckrollen, bevor der Übertragungsspalt
erreicht wird, außer
es wird eine Andruckrolle mit einem großen Durchmesser verwendet.
Je länger
die Strecke ist, über
welche das Substrat in Kontakt mit der Andruckrolle ist, um so vollständiger ist
der Wärmetransfer
von der Andruckrolle auf das Substrat. Im Allgemeinen ist der Wärmetransfer
von der Andruckrolle auf das Substrat vollständiger, wenn die Kontaktzeit
groß ist,
das ist der Fall, wenn (i) der Wickelwinkel groß, (ii) der Andruckrollendurchmesser
groß, und
(iii) die Geschwindigkeit des Substrats durch den Übertragungsspalt
klein ist. Der Wärmetransfer
wird auch durch die Eigenschaften des Materials beeinflusst, aus
welchen das Substrat gebildet ist und die Oberflächencharakteristiken der Andruckrolle.
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Der
Wickelwinkel des Substratpfades um die Andruckrollen nach dem Übertragungsspalt
kann klein sein, z.B. mindestens 1 Grad. Dies ermöglicht eine
gute Trennung des Substrats, welches das Tonerbild trägt, von
dem Übertragungsglied.
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Es
gibt keine theoretische obere Grenze für den gesamten Wickelwinkel
als den, welcher durch die Geometrie des Druckers vorgegeben ist.
Jedoch wird ein gesamter Wickelwinkel von bis zu 180 Grad ausreichen.
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Die
Temperatur des Andruckrollers wird vorzugsweise auf eine Temperatur
von 40 bis 100°C,
besonders bevorzugt von 60 bis 80°C
gesteuert.
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Wenn
die zweite Übertragungsstation
stromabwärts
von der ersten Übertragungsstation
ist, wird es bevorzugt, dass jede Transferstation eine offene Position
aufweist, in welcher das Substratgewebe von der Übertragungsoberfläche getrennt
ist und eine geschlossene Position, an welche das Substratgewebe
einen Kontakt mit der Übertragungsoberfläche eingeht.
Die Steuerungsvorrichtung kann zum Steuern des Schließens und Öffnens jeder
Transferstation eingerichtet sein.
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Jede
Transferstation kann eine Gegenrolle ("Zählerrolle") aufweisen, welche
in rollendem Kontakt mit dem Substratgewebe ist, wobei der Gegenroller
zwischen einer Position, in welcher der Gegenroller einen Spalt
mit der Übertragungsoberfläche bildet,
wobei durch den Spalt das Substratgewebe verläuft, und einer Position, welche
beabstandet zu der Übertragungsoberfläche ist.
Der Gegenroller ist vorzugsweise zwischen der offenen und geschlossenen Position
entlang solch eines Pfades bewegbar, so dass die Substratgewebelänge im Wesentlichen
die gleiche bleibt. Z.B. kann sich die Gegenrolle entlang eines
gekrümmten
Pfades bewegen, welcher sein Zentrum an einer Linie angeordnet hat,
welche den Wickelwinkel des Gewebes um die Rolle schneidet. Dies
ermöglicht
das Gewebe auf eine Geschwindigkeit zu bringen, welche der der Transferoberfläche entspricht,
bevor die Transferstation geschlossen wird, wobei das Risiko eines
Schocks reduziert wird, welcher auftritt, wenn das Substratgewebe
die bewegte Übertragungsoberfläche berührt. In
einer alternativen Ausführungsform
ist eine Bewegung der Gegenrolle zu der geschlossenen Position mit
der Steuerung der Gewebeantriebsvorrichtung verknüpft, um die
Geschwindigkeit des Gewebes auf die der Übertragungsoberfläche zu bringen,
wenn die Gegenrolle die geschlossenen Position erreicht.
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Vorzugsweise
wird das Übertragungsglied entlang
eines kontinuierlichen Pfades bewegt. Das Übertragungsglied spielt die
Rolle des Übertragens des
Tonerbildes auf das Substrat. Es ist daher nicht notwendig, dass
das Übertragungsglied
eine lichtleitfähige
Oberfläche
aufweist. Tatsächlich
ist wegen der Notwendigkeit die Übertragungsglied-Einrichtung
zu erhitzen, die Verwendung von herkömmlichen lichtleitfähigen Materialien
zu vermeiden, da die lichtleitfähigen
Eigenschaften solche Materialien empfindlich auf Temperaturänderungen
sind.
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Das Übertragungsglied
kann eine äußere Oberfläche aufweisen,
welche aus einem Material gebildet ist, welche eine geringe Oberflächenspannung
aufweist, z.B. ein Silikonelastomer (typische Oberflächenspannung
20 Dyn/cm), Polytetrafluorethylen, Polyfluoralkylen und andere fluorierte
Polymere. Das Übertragungsglied
ist vorzugsweise in einer Form, welche eine geringe Masse aufweist,
so dass dessen Oberfläche
leicht erhitzt werden kann, vor der Übertragung der vielfältigen Tonerbilder
auf das Substrat. Deshalb wird, obwohl jedes Übertragungsglied in der Form
einer Übertragungsrolle
oder Trommel sein kann, die Form eines Übertragungsbandes bevorzugt,
z.B. eines endlosen Metallbandes mit einer Dicke von 40 μm, beschichtet
mit einem 40 μm
dicken Silikongummi.
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Das Übertragungsglied
kann eine wärmeleitende
Verstärkung
aufweisen, welche eine Beschichtung aus einem nichtklebenden Material,
vorzugsweise einem Silikongummi trägt. In jedem Fall sollte das Übertragungsglied
eine geringe Wärmekapazität aufweisen,
um eine schnelle Erwärmung
und Abkühlung des Übertragungsglieds
zu erreichen. Solche schnellen Temperaturwechsel ermöglichen
eine geringere Abmessung der Vorrichtung, als es sonst notwendig wäre. Das Übertragungsglied
sollte in erster Linie aus einem wärmeleitfähigen Material gebildet sein,
falls ein Erwärmen
von seiner Rückseite
verwendet wird. Ein wärmeleitfähiges Übertragungsglied
hat den Vorteil, die Temperatur gleichmäßiger zu verteilen, so dass "Hot Spots" vermieden werden.
Das Übertragungsglied,
oder zumindest die auf ihn geführte
Beschichtung sollte saumlos sein, vor allem, wenn ein Substrat in
Gewebeform verwendet wird. Das Übertragungsglied
ist vorzugsweise undurchlässig.
Die Übertragungsoberfläche ist
ebenfalls vorzugsweise undurchlässig.
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Jeder Übertragungsoberflächen-Bewegungssensor
kann in der Form eines Pulsgebers sein. Z.B. ist der Pulsgeber ein
Drehcodierer, welcher zu einer Bildformungstrommel zugehörig ist,
welche in Kontakt mit einem Hauptband zum Aufbringen von Tonerpartikelbildern
darauf ist, wobei das Hauptband in einem Betriebskontakt mit der Übertragungsoberfläche ist,
um es zu ermöglichen,
dass das Tonerpartikelbild auf die Übertragungsoberfläche übertragen wird.
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Der
Drucker gemäß der Erfindung
kann weiter einen Gewebebewegungssensor zum Erfassen von einer Bewegung
des Substratgewebes aufweisen, wobei die Steuerungsvorrichtung vorgesehen ist,
die Gewebeantriebsvorrichtung ansprechend auf Signale zu steuern,
welche von den ersten und zweiten Übertragungsoberflächen-Bewegungssensoren und
von dem Gewebebewegungssensor empfangen werden, um eine synchrone
Bewegung des Substratgewebes mit den ersten und zweiten Übertragungsoberflächen sicherzustellen.
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Die
Erfindung ist für
monochrome und mehrfarbige Drucker verwendbar, besonders für Einschritt-Farbdrucker.
Eine Vielzahl von Tonerbildern verschiedener Farben werden vorzugsweise
elektrostatisch in Pulverform in Überlagerung miteinander auf
das Übertragungsglied
aufgebracht, um ein aufgeladenes mehrfaches Tonerbild davon zu bilden. Unter
der Festlegung, die Vielzahl der Tonerbilder verschiedener Farben
elektrostatisch auf dem bewegten Übertragungsglied aufzubringen,
um ein geladenes Mehrfach-Tonerbild darauf zu bilden, verstehen
wir, dass entweder (Option 1) das mehrfache Tonerbild zuerst auf
einem anderen Glied gebildet wird und dann als solches auf das Übertragungsglied aufgebracht
wird, oder (Option 2) eine Vielzahl von Tonerbilder-Aufbringungs-vorrichtungen
sequentiell an verschiedenen Orten entlang des Übertragungsgliedpfades arbeiten,
um Tonerbilder auf dem Übertragungsglied
aufzubringen. In der letzten Alternative wird der Betrieb der Tonerbild-Aufbringungsvorrichtungen
in Beziehung zueinander so gesteuert, dass die gewünschte Überlagerung
der vielfältigen
farbseparierten Bilder sichergestellt wird.
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Somit
ist gemäß einer
Ausführungsform
das Übertragungsglied
ein Zwischenübertragungsglied und
ein Hauptübertragungsglied
wird entlang eines Satzes von Tonerbild-Erzeugungsstationen geführt, wobei
eine Vielzahl von Tonerbildern von verschiedenen Farben auf dem
Hauptübertragungsglied
in Überlagerung
miteinander gebildet werden, um das mehrfache Tonerbild auf dem
Hauptübertragungsglied
zu bilden, wobei das Zwischenübertragungsbild mit
dem Hauptübertragungsglied
stromabwärts
von den Bilderstellungsstationen in Kontakt ist und das mehrfache
Tonerbild elektrostatisch von dem Hauptübertragungsglied übertragen
wird, um auf dem Zwischenübertragungsglied
aufgebracht zu werden. In dieser Ausführungsform ist das Hauptübertragungsglied
vorzugsweise als Hauptband ausgebildet.
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Das
Hauptband kann z.B. eine Tonerbild-tragende Oberfläche aufweisen,
welche aus einem elektrisch nicht leitfähigen Material, vorzugsweise aus
den Polyethylenterephthalaten, den Silikonelastomeren, den Polymiden
(wie z.B. KAPTON-Marke) und
deren Mischungen ausgewählt
wird. Das Hauptband kann vollständig
aus diesem Material bestehen oder in Form eines Grundmaterials sein,
welches mit solch einem elektrisch nicht leitfähigen Material beschichtet
ist. Das Grundmaterial des Hauptbandes kann ein Metall, wie rostfreier
Stahl, ein Polyimid, ein Polyvinylfluorid, ein Polyester und deren
Mischungen sein. Polyester weist den Vorteil guter mechanischer und
elektrischer Eigenschaften auf und einer geringen Empfindlichkeit
gegenüber
Feuchtigkeit.
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Ein
Antrieb des Hauptbandes wird vorzugsweise durch Antriebsvorrichtungen
des Zwischenübertragungsgliedes erreicht,
indem ein adhärenter Kontakt
zwischen dem Hauptband und dem Zwischenübertragungsglied eingerichtet
wird, wodurch das Hauptband und das Zwischenübertragungsglied sich synchron
zueinander bewegen. Ein adhärenter Kontakt
zwischen dem Hauptband und den Bilderstellungstationen kann verwendet
werden um sicherzustellen, dass sich die Bilderstellungsstationen
synchron zu dem Hauptband bewegen. Das Hauptband verläuft vorzugsweise über eine
Führungsrolle,
welche gegenüberstehend
zu dem Zwischenübertragungsglied
angeordnet ist, um einen Kontaktbereich dazwischen auszubilden.
Einrichtungen zum Reinigen des Hauptbandes sind vorzugsweise nach
einem Kontakt mit dem Zwischenübertragungsglied vorgesehen.
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Mittel
zum Spannen des Hauptbandes können
vorgesehen sein, um eine gute Überlagerung
der Tonerbilder darauf sicherzustellen und die Qualität der Übertragung
der mehrfachen Tonerbilder davon auf das Zwischenübertragungsglied
zu verbessern. Eine Einrichtung zum Steuern der transversalen Position
und einer Bewegung des Hauptbandes können ebenso vorgesehen sein.
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Jede
Tonerbilderzeugungsstation weist eine Trommel mit einer lichtleitfähigen Oberfläche auf, eine
Einrichtung zum Formen eines elektrostatischen latenten Bildes auf
der Trommeloberfläche,
eine Einrichtung zum Entwickeln des elektrostatischen Bildes um
ein Tonerbild auf der Trommeloberfläche zu bilden und eine Übertragungsvorrichtung
zum Übertragen
des Tonerbildes auf das Hauptband. Die Übertragungsvorrichtung kann
eine Übertragungsrolle
aufweisen, welche auf der von der Trommel abgewandten Seite des
Hauptbandes, angeordnet ist, oder eine koronale Übertragungsvorrichtung. Wenn
die Übertragungsvorrichtung
eine Übertragungsrolle
ist, dann ist das Hauptband in Kontakt mit der Trommel über einen
Kontaktwinkel von weniger als 5 Grad, gemessen von der Achse der
rotierenden endlosen Oberflächeneinrichtung,
d.h. im Wesentlichen in tangentialem Kontakt. Jedoch, wenn die Übertragungsvorrichtung
eine koronale Übertragungsvorrichtung
ist, dann ist das Hauptband vorzugsweise in Kontakt mit der Trommel über einen
Kontaktwinkel von mehr als 5 Grad, so dass ein adhärenter Kontakt
zwischen dem Hauptband und der drehenden endlosen Oberflächeneinrichtung
es ermöglicht,
einen Antrieb verlässlich
von dem Hauptband auf die Trommel zu übertragen. Die Verlässlichkeit
dieser Übertragung
wird durch Spannen des Hauptbandes erhöht.
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Für die Herstellung
von hochglänzenden
Bildern ist es ratsam, dass die Oberfläche des Übertragungsgliedes so flach
wie möglich
ist. Im Besonderen ist es vorteilhaft, dass die Oberflächenrauhigkeit
Ra geringer als 0,2 μm ist. Für die Herstellung von matten
Bildern kann die Oberflächenrauhigkeit
größer sein.
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Die Übertragungsglieder
können
durch Infrarot-strahlende Erhitzungseinrichtungen erwärmt werden,
wobei auch andere Formen zum Erwärmen, welche
HF-Strahlung, Induktionserwärmung,
Konvektionserwärmung
und Leitungserwärmung,
z.B. die Verwendung von erhitzten Rollen, beinhalten, ebenso geeignet
sein können.
Die Temperatur, bis zu welcher das Tonerbild auf dem Übertragungsglied
erwärmt
wird, ist wichtig. Insbesondere sollte die Oberfläche des
Tonerbildes in Kontakt mit dem Substrat bei einer Temperatur oberhalb
der Flusstemperatur des Toners sein, um ein Mischen der Tonerpartikel von
verschiedenen Farben, eine komplette Übertragung des gemischten vielfachen
Tonerbildes auf das Substrat, und das Fixieren des Bildes auf dem
Substrat, sicherzustellen. Die Flusstemperatur ist die Temperatur,
bei der die Viskosität
des Toners unterhalb von 50 Pa s fällt, sowie von 10 Pa s bis
40 Pa s. Diese Temperatur, bis zu welcher das mehrfache Tonerbild erwärmt wird,
ist oberhalb der Glastemperatur des Toners, aber unterhalb derer
Degradationstemperatur, d.h. unterhalb der Temperatur, an welcher
irreversible Änderungen
in der Tonerzusammensetzung auftreten, welche zu einer signifikanten Änderung
in seinen spektralen Eigenschaften führen. Die Schmelztemperatur
ist in Abhängigkeit
von der Zusammensetzung des Toners typischerweise oberhalb von 150°C, sogar
oberhalb von 200°C.
Die Viskosität wird
typischerweise durch die Verwendung eines Halbkugelviskosimeters
(Cup-Viskosimeter, Ford Cup, Shell Cup oder Zahn Cup) gemessen.
ASTM D-1200 ist ein akzeptierter Standard zum Messen von Viskositäten von
Drucktinten. Laray und Churchill fallende Zylinderviskosimeter werden
ebenso verwendet.
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Die
Erwärmungseinrichtung
kann eine Erwärmungsoberfläche in Kontakt
mit dem Übertragungsglied
aufweisen, wie z.B. einer Rolle, oder einer erwärmtem Körper, über welchen das Übertragungsglied
verläuft.
Eine Erwärmung
kann z.B. durch Durchführen
eines erwärmenden
Fluids (z.B. Dampf oder heißes Öl) bei einer
erhöhten
Temperatur durch die Rolle oder den stationären Körper oder durch Vorsehen einer
strahlenden erwärmenden
Einrichtung, welche innerhalb der Rolle oder des stationären Körpers angebracht
ist. Es ist ebenso möglich
eine strahlende Erwärmungseinrichtung
zum direkten Erwärmen
des Übertragungsgliedes
zu verwenden und dies kann besonders vorteilhaft sein, wo das Übertragungsglied
hauptsächlich
aus einem nicht-wärmleitfähigen Material
gebildet ist. Im Allgemeinen wird das Übertragungsglied von der Seite
erwärmt,
welche seinem Kontakt mit dem Substrat gegenüberliegt. Im Allgemeinen berührt das Übertragungsglied
das Substrat mit einer trockenen Oberfläche, d.h. es besteht keine
Notwendigkeit, ein flüssiges
Lösungsmittel
auf die Übertragungsglied-Oberfläche aufzubringen.
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Die
mehrfachen Tonerbilder werden bis zu einer Temperatur erwärmt, welche
höher als
die Glastemperatur Tg, z.B. höher als
200°C, aber
geringer als die Degradationstemperatur des Toners ist.
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Aufgrund
der Tatsache, dass Trockentonerbilder eine große Dicke aufweisen (manchmal
mehr als 10 μm),
ist das Erscheinungsbild dieser Bilder manchmal unnatürlich und
nicht uniform und diese Bilder haben gewöhnlicherweise eine nicht uniforme Farbsättigung.
Obwohl dieses Erscheinungsbild für viele
Anwendungen akzeptabel ist, wird manchmal ein Bild gewünscht, welches
ein anderes Erscheinungsbild oder Finish aufweist. Mit dem Term
Finish in dem Kontext der vorliegenden Erfindung meinen wir entweder
eine Oberflächeneigenschaft,
welche hoch glänzend,
d.h. hoch reflektiv und/oder welche eine hohe Sättigung der Farben vorsieht,
welche gewöhnlicherweise
durch Reduzieren der Lichtstreuung von der Oberfläche des
gedruckten Artikels erreicht wird, oder beide Eigenschaften. Z.B.
ist ein hoch glänzendes
Erscheinungsbild besonders bevorzugt, wenn das empfangende Material
selbst eine hoch glänzende
Oberfläche
aufweist. Ein hoher Grad an Farbsättigung kann bei hoch qualitativen
Druckwerken sehr erwünscht
sein.
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Wenn
das Übertragungsglied
gegenüber
einer Andruckrolle angeordnet ist, um einen Übertragungsspalt dazwischen
zu bilden, durch welchen das Substratgewebe verläuft, ist es möglich, stromabwärts von
dem Übertragungsspalt
eine Hochglanzrolle anzuordnen, welche gegenüberliegend zu der Andruckrolle
angeordnet ist, um einen zusätzlichen Hochglanzspalt
zu bilden, durch welchen das Substrat verläuft. Das Substrat verläuft durch
diesen Hochglanzspalt bei einer Temperatur, welche durch die Temperatur
des Substrats festgelegt ist, welche viel geringer als die Temperatur
des Toners an dem Übertragungsspalt
ist.
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Das
Substrat ist in der Form eines Gewebes. Eine ein Gewebe schneidende
Einrichtung, optional zusammen mit einer Blatt stapelnden Vorrichtung, kann
stromabwärts
von dem Übertragungsglied
vorgesehen sein. Wahlweise wird das Gewebe nicht in Blätter geschnitten,
aber auf eine Aufnahmerolle gewickelt. Das Substratgewebe kann durch
den Drucker von einer Rolle gespeist werden. Falls gewünscht, kann
das Substrat konditioniert werden (d.h. sein Feuchtigkeitsgehalt
wird auf ein optimales Niveau zum Drucken angepasst), bevor es in
den Drucker eintritt.
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In
einer Ausführungsform
nach Option 2 sind das Hauptband und das Übertragungsglied aus ein und
demselben Glied gebildet. Das Übertragungsglied
kann aus einem Band gebildet sein und Einrichtungen zum Führen des
Bandes durch einen Satz an Tonerbilder-Erstellungsstationen vorgesehen
sein, wobei eine Vielzahl von Tonerbildern von verschiedenen Farben
auf das Band in Überlagerung
miteinander übertragen
werden, um die vielfachen Tonerbilder auf dem Band zu bilden und
die Substratvorschubseinrichtungen sind angeordnet, um das Substrat
entlang eines Substratpfades in Kontakt mit dem Band zu führen.
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Um
nicht das mehrfache Tonerbild auf dem Übertragungsglied zwischen dem
Aufbringen des Bildes darauf und der Übertragung des Bildes auf dem Substrat
zu stören,
bevorzugen wir, dass die Oberfläche
des Übertragungsgliedes,
welche das Bild führt, keinen
Kontakt mit einem anderen Glied hat. Dadurch wird ein unerwünschtes Übertragen
des Bildes oder eines Teiles davon von dem Übertragungsglied vermieden.
Deshalb sollte, wo z.B. das Übertragungsglied
in der Form eines Bandes ist, sichergestellt werden, dass Führungsrollen
oder andere Führungseinrichtungen
das Band nur an der Oberfläche berühren, welche
der gegenüberliegt,
welche das Bild trägt,
zumindest zwischen dem Aufbringen des Bildes und seinem Transfer
auf das Substrat.
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Der
Drucker gemäß der Erfindung
kann ebenso Teil eines elektrostatischen Kopierers sein, welcher
nach ähnlichen
Prinzipien wie den zuvor im Zusammenhang mit elektrostatischen Druckern
beschriebenen, arbeitet. In Kopierern jedoch ist es üblich, die
drehende endlose Oberfläche
ausschließlich durch
eine optische Einrichtung direkt von dem zu kopierenden Originalbild
zu belichten.
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Die
vorliegende Erfindung wird nachfolgend ausschließlich beispielhaft mit Bezug
auf die beigefügten
Zeichnungen beschrieben, in welchen:
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1 in
schematischer Form die mechanischen Merkmale eines einstufigen mehrfarbigen elektrostatographischen
Duplexdruckers nach einer Ausführungsform
der Erfindung zeigt.
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2 ist
ein vergrößerter Ausschnitt
der 1.
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3 ist
ein vergrößerter Ausschnitt
der 1, welcher das Steuersystem zeigt.
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1 und
2 zeigen
einen einstufigen, mehrfarbigen elektrostatographischen Duplex-Drucker
10.
Der Drucker beinhaltet ein erstes saumloses Hauptband
12,
welches über
Führungsrollen,
welche eine Führungsrolle
14 beinhalten,
verläuft.
Das Hauptband
12 bewegt sich in einer im Wesentlichen vertikalen
Richtung durch einen Satz von vier Tonerbild-erstellenden-Stationen
18,
20,
22,
24.
An den vier Tonerbild-erstellenden-Stationen
18,
20,
22,
24 wird
eine Vielzahl von Tonerbildern verschiedener Farben durch Übertragungskoronas
(nicht dargestellt) auf das Hauptband
12 in Überlagerung
miteinander übertragen,
um ein erstes mehrfaches Tonerbild
16 zu bilden, wie detaillierter
in der europäischen Patentanmeldung
EP 629927 (Xeikon NV) beschrieben.
Diese bilderstellenden Stationen können zueinander ähnlich sein
mit Ausnahme bezüglich
der Farbe des Toners, mit welchem sie versorgt werden. Das Hauptband
12 hat
eine Tonerbild tragende Oberfläche,
welche z.B. aus Polyethylenterephthalat gebildet ist. Eine Einrichtung
kann zum Spannen des Teils des Hauptbandes
12 vorgesehen
sein, welcher über die
Tonerbild-erstellenden-Stationen
18,
20,
22,
24 hinausragt.
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Ein Übertragungsglied
in der Form eines geerdeten saumlosen Übertragungsbandes 94 ist stromabwärts von
der letzten bilderstellenden Station 24 in Kontakt mit
dem Hauptband 12. In dieser Ausführungsform ist das Übertragungsband
in Form eines Metallbandes mit einer Dicke von 70 μm, welche eine
25 μm dicke
Silikongummi-Beschichtung trägt. Das
Transferband 94 verläuft über beabstandete Führungsrollen,
welche Führungsrollen 52 und 58 und
ein Führungsrollenpaar 56 beinhalten,
welche so angeordnet sind, dass das Transferband 94 in
Kontakt mit dem Tonerbild tragenden Band 12 ist, wenn es über seine
obere Führungsrolle 14 verläuft. Das Transferband 94 ist
vorzugsweise durch eine Einrichtung gespannt, welche nicht dargestellt
ist, z.B. durch eine Feder, welche eine der Führungsrollen spannt.
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Ein
Antrieb wird drehend von einem Antriebsmotor 44 auf die
Führungsrolle 58 übertragen, über das
Transferband 94 zu dem Hauptband 12 stromabwärts von
den Tonerbild-erstellenden-Stationen
und zu den Tonerbild-erstellenden-Stationen selbst.
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Die
Führungsrolle 14 und
das Transferband 94 sind gegenüberliegend zueinander angeordnet, um
einen Kontaktbereich dazwischen zu bilden, durch welchen das Hauptband 12 verläuft. Ein
adhärenter
Kontakt zwischen dem Hauptband und dem Übertragungsband verursacht,
dass sich das Hauptband, die bilderstellenden Stationen und das Übertragungsband
synchron zueinander bewegen.
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Ein
mehrfaches Tonerbild 16 (siehe ebenso 2),
zugeordnet zu der Oberfläche
des Hauptbandes 12, wird von dem bewegenden Übertragungsband 94 zu
einer zweiten Funktion der Führungsrolle 14 übertragen,
welche als eine elektrostatische Übertragungsrolle fungiert,
welche z.B. mit –1000
V verbunden ist.
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Der
erste Antriebsmotor 44 treibt das erste Übertragungsband 94 an,
welches das erste Tonerpartikelbild 16 auf einer ersten Übertragungsstation 45 trägt, an welcher
das erste Tonerpartikelbild 16 auf eine Seite 46 eines
Papiergewebes 28 übertragen wird.
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In
einer typischen Ausführungsform
erhöht eine
Erwärmungsrolle 58 die
Temperatur des mehrfarbigen Tonerbildes 16 auf dem Übertragungsband 94 auf
etwa 110°C,
die optimale Temperatur zum abschließenden Übertragen auf das Papiergewebe 28. Durch
Verwendung einer erhöhten
Temperatur an dem Punkt des Übertragens
auf das Papiergewebe 28 unter Wirkung der höheren Oberflächenspannung des
Papiergewebes bezüglich
des Übertragungsbandes 94 ist
die Übertragung
des Toners 100 vollständig,
so dass keine Notwendigkeit besteht, überschüssige Tonerpartikel von dem Übertragungsband
zu entfernen. Auf die Übertragung
des Bildes von dem Übertragungsband 94 auf
das Gewebe 29 folgend, verläuft das Übertragungsband über eine
Abkühlungsrolle 54.
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Der
Drucker ist zum Duplexdrucken eingerichtet. Um dies zu erreichen,
weist der Drucker weiter ein zweites Hauptband 40 auf,
welches entlang eines zweiten Satzes von vier Tonerbild-erstellenden-Stationen 19, 21, 23, 25 verläuft. An
den vier Tonerbild-erstellenden-Stationen 19, 21, 23, 25 wird eine
Mehrzahl von Tonerbildern von verschiedenen Farben auf das Hauptband
in Überlagerung
miteinander übertragen,
um ein zweites Bild zu bilden.
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Ein
zweites Übertragungsband 96 ist
in Kontakt mit dem zweiten Hauptband 40 stromabwärts von
der letzten Bilderstellenden-Station 25 des zweiten Satzes.
Das zweite Übertragungsband
wird über Führungsrollen,
welche die Führungsrollen 53 und ein
Führungsrollenpaar 57 beinhalten,
eine Erwärmungsrolle 59 und
eine Abkühlungsrolle 55 geführt.
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Ein
zweiter Antriebsmotor 62 treibt das zweite Übertragungsband 96 an,
welches das zweite Tonerpartikelbild 64 auf dem zweiten Übertragungsband 96 zu
einer zweiten Übertragungsstation 80 trägt, an welcher
das zweite Tonerpartikelbild 64 auf die gegenüberliegende
Seite 74 des Papiergewebes 28 transferiert wird.
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Das
Papiergewebe 28 wird von einer Versorgungsrolle (nicht
dargestellt) abgewickelt und in den Drucker geführt. Das Gewebe verläuft über eine Bremsrolle 31,
welche durch einen Motor 35 angetrieben wird, welcher als
Bremse agiert, um eine Spannung in dem Substratgewebe zu steuern.
Das Substratgewebe verläuft
dann über
eine Führungsrolle 33 zu
dem ersten Übertragungsschlitz 26,
welcher zwischen dem Transferband 94 und einer frei drehenden
Gegendruckrolle 32 festgelegt wird, welche der Führungsrolle 52 gegenüber steht.
Die Druckrolle 32 wird mit einer internen Heizlampe erhitzt.
Das Gewebe verläuft
dann zu dem zweiten Übertragungsspalt 50,
welcher zwischen dem zweiten Übertragungsband 96 und
einer Gegendruckrolle 34 festgelegt wird, welche der Führungsrolle 53 gegenübersteht.
Die Gegendruckrolle 34 ist in ihrem Aufbau der Gegendruckrolle 32 ähnlich.
Das Gewebe verläuft
dann zu einem Paar von Gewebeantriebsrollen 36, welche
durch einen Motor 76 angetrieben werden. Stromabwärts von
dem Antriebsrollenpaar 36 kann das Papiergewebe zu einer
Schneidestation verlaufen, wo das Gewebe in Blätter geschnitten wird, welche
in einem Stapel gesammelt werden. Eine Abkühlungsrolle 66 vor
den Antriebsrollen 36 verringert das Risiko einer Beschädigung des
Substrats und der darauf fixierten Tonerbilder, wenn das Gewebe
weiter durch die Vorrichtung fortgeführt wird.
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Das
Gewebesubstrat, welches zwischen den Spalten 26 und 50 über eine
Führungsrolle 68 verläuft. Eine
Spannungsmesslehrerolle kann ebenso zwischen den Spalten 26 und 50 vorgesehen
sein, um die Spannung in dem Gewebe zu bestimmen. Diese Spannungsmesslehrerolle
kann mit einer internen Wärmelampe
versehen sein.
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Mit
Bezug auf 3 wird offensichtlich, dass ein
erster Drehcodierer 82 auf einer Bildformungstrommel 27 einer
der Bild-erstellenden-Stationen 24 geführt wird. Der Encoder 82 erzeugt
ein Signal, welches die Bewilligung des ersten Hauptbandes 12 und damit
des Transferbandes 94 angibt.
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Ein
zweiter Drehcodierer 84 wird auf einer Bildformungstrommel 29 einer
der Bild erstellenden Stationen 25 geführt. Der Encoder 84 erzeugt
ein Signal, welches die Bewegung des zweiten Hauptbandes 40 und
damit des zweiten Übertragungsbandes 96 angibt.
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Die
Encoder 82, 84 sind durch Verbindungen 101, 102 mit
einer Steuerungsvorrichtung verbunden, wie z.B. einem Mikroprozessor 42.
Die Steuerungsvorrichtung 42 hat Ausgangsverbindungen 103, 104,
welche mit den Antriebsmotoren 44 bzw. 62 verbunden
sind und eine Ausgangsverbindung 107, welche mit dem Gewebeantriebsmotor 76 verbunden
ist. Eine der Antriebsrollen 96, welche durch den Antriebsmotor 96 angetrieben
ist, trägt
einen dritten Encoder 86, welcher mit der Steuerungsvorrichtung 42 durch
eine Verbindung 108 verbunden ist. Die Steuerungsvorrichtung 42 hat
ebenso eine Eingangsverbindung 100, um Daten von der Druckersteuerung (nicht
dargestellt) zu empfangen, insbesondere Daten, welche die erwünschte Positionierung
von Bildern auf dem bedruckten Gewebe betreffen.
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Im
Betrieb steuert die Steuerungsvorrichtung 42 die Antriebsmotoren 44, 62, 76 ansprechend
auf Signale, welche von Encodern 82, 84 empfangen werden,
wodurch eine gewünschte Überlagerung des
ersten und zweiten Bildes 16, 64 auf dem Papiergewebe 28 sichergestellt
wird.
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Wie
deutlich aus 2 gesehen werden kann, ist das
Papiergewebe 28 in Kontakt mit dem Gegenroller 32 über einen
Wickelwinkel α.
Der Gegenroller 32 ist temperaturgeregelt. Wenn der Drucker
das erste Mal nach einer Ruhepause verwendet wird, ist der Gegenroller 32 in
etwa auf Raumtemperatur. Das Temperatursteuerungsfluid muss deshalb erwärmt werden,
um die Temperatur des Gegenrollers 32 anzuheben. Wenn das
Drucken fortgesetzt wird, wird etwas Wärme von dem Übertragungsband 94,
welches bei etwa 160°C
ist, durch das Substrat 28 auf die Gegenrollen 52 übertragen.
Das Temperatursteuerungsfluid muss nun gekühlt werden, um die Temperatur
des Gegenrollers 32 bei etwa 70°C zu halten. Eine im Wesentlichen
konstante Temperaturdifferenz wird daher über den Übertragungsspalt 26 eingerichtet,
welches zu einer im Wesentlichen konstanten Übertragungsqualität führt.
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Der
Gegenroller 32 wird von Armen 37 getragen, welche
um einen festen Punkt P gedreht sind, welcher auf einer Linie liegt,
welcher den Wickelwinkel α schneidet.
Der Gegenroller 32 kann zwischen einer geschlossenen Position
(wie dargestellt) und einer offenen oder zurückgezogenen Position durch Betrieb
eines Schrittmotors 98 mit einer Kraftmessungsrückkopplung
geschaltet werden, welche mit der Steuerungsvorrichtung 42 durch
eine Verbindung 105 verbunden ist. In der geschlossenen
Position, mit durchgezogenen Linien dargestellt, tritt der Papiergewebepfad 78 in
Kontakt mit dem ersten Übertragungsband 94.
In der offenen Position, mit den gestrichelten Linien dargestellt,
ist der Papiergewebepfad 78 von dem ersten Übertragungsband 94 getrennt. Durch
Drehen der Arme 37 um einen Lagerpunkt, welcher an einer
Linie liegt, welche den Wickelwinkel schneidet wird sichergestellt,
dass die Gewebepfadlänge
in der offenen und geschlossenen Position gleich ist.
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Der
Schrittmotor 98 ist so steuerbar, dass der Druck, welcher
der Gegenroller 32 auf den Übertragungsspalt 26 ausübt, anpassbar
ist. Ein geeigneter Druck ist ungefähr 0,3 N/mm2,
welcher durch Befestigungsfedern erreicht wird, welche eine Kraft
von 400 N am Ende der Roller ausüben,
wobei die Roller eine Länge
von 300 nm und der Spalt eine Länge
von etwa 8 nm aufweisen.
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In ähnlicher
Weise kann der zweite Gegenroller 34 zwischen einer geschlossenen
und einer offenen Position durch Betrieb eines Schrittmotors 99 geschaltet
werden, welcher mit der Steuerungsvorrichtung 42 durch
eine Verbindung 106 verbunden ist (siehe 3).
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Der
Drucker arbeitet wie folgt:
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Beim
Starten, ansprechend auf ein START Signal auf der Verbindung 100,
veranlasst die Steuerungsvorrichtung 42 den Motor 44 zu
starten, womit der erste Bildformungsprozess auf dem Hauptband 12 gestartet
wird. Das anfängliche
erste Bild 16 wird auf das Übertragungsband 94 übertragen,
welches sich zu der ersten Übertragungsstation 45 bewegt. Während dieser
Zeit werden Pulse von dem Encoder 82 über eine Verbindung 101 an
die Steuerungsvorrichtung 42 geleitet. Wenn eine vorbestimmte
Anzahl an Pulsen empfangen wurde, veranlasst die Steuerungsvorrichtung 42 den
Motor 62 zu starten, wodurch der zweite Bildformungsprozess
auf dem zweiten Hauptband 40 gestartet wird. Das anfängliche zweite
Bild 64 wird auf das zweite Übertragungsband 96 übertragen,
welches sich zu der zweiten Übertragungsstation 80 bewegt.
In einer alternativen Ausführungsform
wird die Bewegung der zweiten Übertragungsbänder 94,
96 im Wesentlichen gleichzeitig gestartet, wobei die Bildformung
auf den Hauptbändern verzögert wird,
bis die Übertragungsbänder eine Soll-Temperatur erreichen.
In beiden Ausführungsformen
werden während
der Bewegung der Übertragungsbänder 94, 96 Pulse
von beiden Encodern 82, 84 durch die Steuerungsvorrichtung 42 empfangen, welche
prüft,
ob sie zueinander synchron sind. Sollte ein Mangel an Synchronität entdeckt
werden, passt die Steuerungsvorrichtung 42 die Geschwindigkeit entweder
von Motor 44 oder Motor 62 oder beider kompensierend
an. Diese fortlaufende Überwachung und
Geschwindigkeitsanpassung wird während
des Druckprozesses fortgeführt.
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Bis
zu diesem Zeitpunkt waren beide Übertragungsstationen 45, 80 in
ihrer offenen Position, und der Gewebemotor 76 arbeitet
nicht und das Gewebe 28 ist entsprechend unbewegt.
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Nachdem
die Steuerungsvorrichtung 42 eine weiter Anzahl an Pulsen
von dem Encoder 82 empfangen hat, veranlasst es den Gewebevorschubsmotor 76 zu
starten, das Gewebe mit der gleichen linearen Geschwindigkeit, wie
die der Übertragungsbänder 94 und 96 zu
bewegen. Ab diesem Zeitpunkt werden Pulse des Encoders 86 über eine
Verbindung 108 an die Steuerungsvorrichtung 42 geleitet,
welche prüft,
ob das Gewebe 28 synchron mit den Übertragungsbändern 94, 96 läuft. Sollte
ein Mangel an Synchronität
erfasst werden, passt die Steuerungsvorrichtung 42 die
Geschwindigkeit des Motors 76 kompensierend an. Fast unmittelbar
nachdem das Gewebe 28 sich zu bewegen beginnt, veranlasst
die Steuerungsvorrichtung 42 die Schrittmotoren 98, 99 zu betreiben,
um die Transferstationen 45, 80 zu schließen, wobei
das Papiergewebe 28 in Kontakt mit den Übertragungsbändern 94, 96 gebracht
wird. Die Zeitsteuerung dieser Operationen, wie bestimmt im Hinblick
auf eine vorbestimmte Anzahl von Encoder-Pulsen, welche durch die
Steuerungsvorrichtung 42 empfangen wurden, ist so, dass
das Gewebe 28 in Kontakt mit dem ersten Übertragungsband 94 gebracht
wird, genau wenn das anfängliche
erste Bild 16 auf dem Übertragungsband 94 die Übertragungsstation 45 erreicht.
In ähnlicher
Weise wird das Gewebe 28 in Kontakt mit dem zweiten Übertragungsband 96 gebracht,
genau wenn das anfängliche
zweite Bild 64 auf dem zweiten Übertragungsband 96 die Transferstation 80 erreicht.
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Auf
diese Weise werden das erste und zweite anfängliche Bild in einer Rücken-An-Rücken-Überlagerung
zueinander gedruckt, nahe dem führenden Ende
des Gewebes 28, wodurch eine wesentliche Verschwendung
von Gewebematerial vermieden wird.
-
- 10
- Duplex-Drucker
- 12,
40
- Hauptbänder
- 14
- Führungsrolle
- 16,
64
- Tonerbilder
- 18,
20, 22, 24
- Erste
Stationen
- 19,
21, 23, 25
- Zweite
Stationen
- 26,
50
- Übertragungsspalten
- 27,
29
- Trommeln
- 28
- Papiergewebe
- 31
- Bremsrolle
- 32,
34
- Gegenrollen
- 33
- Führungsrolle
- 35
- Bremsrollenmotor
- 36
- Antriebsrolle
- 37
- Arme
- 38
- Hohler
Innenbereich
- 42
- Steuerungsvorrichtung
- 44,
62, 76
- Antriebsmotoren
- 45,
80
- Übertragungsstationen
- 46
- Seite
- 52,
53, 58, 59
- Erwärmungsrollen
- 54,
55
- Abkühlungsrollen
- 56,
57
- Führungsrollenpaar
- 60
- Anpassbare
Federn
- 66
- Abkühlungsrolle
- 68,
69
- Führungsrollen
- 74
- Gegenüberliegende
Seite
- 82,
84, 86
- Encoder
- 94,
96
- Übertragungsbänder
- 98,
99
- Schrittmotoren
- 100–108
- Verbindungen