EP1465023B1

EP1465023B1 - Korotron mit Gegenelektrode

Info

Publication number: EP1465023B1
Application number: EP04012249A
Authority: EP
Inventors: Markus LÖBEL; Vilmar Eggerstorfer; Manfred Viechter; Albrecht Gerstner; Karl Zappe
Original assignee: Oce Printing Systems GmbH and Co KG
Current assignee: Canon Production Printing Germany GmbH and Co KG
Priority date: 1998-09-03
Filing date: 1999-09-03
Publication date: 2010-11-10
Anticipated expiration: 2019-09-03
Also published as: DE59915218D1; WO2000014607A3; WO2000014607A2; EP1110125B1; EP1465023A1; EP1110125A2; DE59911378D1; US6556804B1

Description

Die Erfindung betrifft einen Drucker oder Kopierer mit einer Korotroneinrichtung, die in einer Transferstation einsetzbar ist.
Hochleistungsdrucker und Hochleistungskopierer besitzen häufig die Fähigkeit, die Vorderseite und die Rückseite eines Trägermaterials, beispielsweise Papier, zu bedrucken. Diese Betriebsart wird auch Duplexdruck genannt. Es ist bekannt, zunächst eine Seite, beispielsweise die Vorderseite, mit einem Tonerbild zu bedrucken und anschließend das Trägermaterial zu wenden. Es wird dann erneut derselben Druckstation zugefördert, um dann die zweite Seite, üblicherweise die Rückseite, mit einem zweiten Tonerbild zu bedrucken. Diese Art des Duplexdrucks ist sowohl für bandförmiges Trägermaterial als auch für Einzelblatt-Trägermaterial bekannt. Bei einem solchen Druckbetrieb ist durch den zusätzlichen Transport und das Wenden des Trägermaterials der Gesamtdurchsatz nicht hoch. Bei einer anderen bekannten Lösung enthält ein Druckeroder Kopiersystem zwei Druckwerke, wobei jedes Druckwerk eine Seite des Trägermaterials bedruckt. In diesem Fall wird innerhalb des Systems erheblicher Raum für die beiden Druckwerke benötigt und der technische Aufwand ist groß.
Bei einer aus der US-A-5,526,107 bekannten Druckeinrichtung wird Endlospapier einer Umdruckstelle eines Fotoleiterzylinders zugeführt, der auf zwei Flächen jeweils elektrofotografische Aggregate zur Erzeugung von verschiedenfarbigen Tonerbildern hat. An der Umdruckstelle wird das Endlospapier auf der Frontseite mit einer ersten Farbe bedruckt, danach wird das Endlospapier umgelenkt und einer der Umdruckstelle gegenüberliegenden Druckstelle am selben Fotoleiterzylinder zugeführt und dort mit der Rückseite bedruckt.
Aus der EP-A-0 320 985 ist es bekannt, ein Transferband zu verwenden, welches Tonerbilder trägt, die von einer Fotoleitertrommel auf das Transferband übertragen worden sind. Die Tonerbilder auf dem Transferband werden dann an der Umdruckstelle auf das Trägermaterial übertragen.
Aus der DE-A-197 13 964 , die inhaltsgleich zur US-A-5,797,077 ist, ist eine Transferstation zum gleichzeitigen Bedrucken beider Seiten eines Trägermaterials bekannt (Duplexdruck). Die Transferstation enthält eine schwenkbare Umdruckstation, die in einer ersten Stellung ein Übertragungsband vom Trägermaterial entfernt hält, so daß keine Tonerbilder auf dieses Trägermaterial übertragen werden. In dieser Stellung werden auf dem Übertragungsband Tonerbilder überlagernd erzeugt, um einen Mehrfarbendruck zu ermöglichen. In einer zweiten Stellung ist die Umdruckstation an das Trägermaterial angeschwenkt und überträgt das mehrfarbige Tonerbild.
In der WO 87/02792 ist eine Korotroneinrichtung mit einer Korotronelektrode beschrieben, deren Gegenelektrode als Metallplatte ausgeführt ist. Diese Metallplatte liegt auf Massepotential. Das zwischen der Korotronelektrode und der Gegenelektrode erzeugte elektrische Feld führt zu einer Ladungsbeeinflussung der Tonerpartikel.
In der JP 10-177309 A soll das Druckbild hocheffizient von einem Transferband auf den Aufzeichnungsträger umgedruckt werden. Nach einer zweiten Transferstelle, die aus einem Druckwalze und einer Heizwalze besteht, wird der Aufzeichnungsträger zusammen mit dem Transferband zwischen einer Korotroneinrichtung und einen walzenförmige Gegenelektrode hindurchgeführt. Durch die Korotroneinrichtung haftet der Aufzeichnungsträger besser an das Transferband bis die beiden in einer Abziehstation voneinander getrennt werden.
Aus der US 5,521,383 A ist eine Korotroneinrichtung bekannt, bei der die Korona mehrere sägezahnförmige Entladeelektroden aufweist, um das dadurch erzeugte elektrische Feld zu konzentrieren. Gegenüber der Korona ist eine plattenförmige Gegenelektrode, beispielsweise in Form einer großen Fotoleiterwalze angeordnet. Dazwischen kann der Aufzeichnungsträger durchgeführt werden. Somit wird der Umdruck vom Fotoleiter auf den Aufzeichnungsträger bewerkstelligt.
Zum Bedrucken eines Endbildträgers, z.B. Papier, wird ein Transfer eines auf einem Zwischenträger vorhandenen Tonerbildes auf den Endbildträger mechanisch, thermodynamisch oder elektrostatisch vorgenommen. Für einen elektrostatischen Transfer des Tonerbildes von einem Fotoleiterband auf einen Zwischenträger oder auf einen Endbildträger müssen die Tonerpartikel ein gewisses Spannungspotential besitzen. Der elektrostatische Transfer der Tonerpartikel erfolgt durch Kräfte im elektrischen Feld und beruht auf einer Potentialdifferenz zwischen den Tonerpartikeln und dem Endbildträger, auf den das Tonerbild übertragen werden soll. Die Kraft durch das elektrische Feld muß dabei größer sein als die Bindungskräfte, durch die die Tonerpartikel an dem Zwischenträger für Tonerbilder, von dem sie zu transferieren sind, gehalten werden.
In elektrografischen Druck- und/oder Kopiereinrichtungen werden Trockentonerpartikel zum elektrografischen Transfer mit einem geeigneten Spannungspotential eingesetzt, so daß der Transfer der Tonerpartikel auf ein Material ohne zusätzliche Ladungsbeeinflussung der Tonerpartikel im Drucker oder Kopierer durchgeführt werden kann. Soll der Endbildträger auf beiden Seiten bedruckt werden (Duplexdruck), muß der Endbildträger gewendet werden, oder es erfolgt ein gleichzeitiger oder zeitversetzter Transfer der Tonerpartikel von beiden Seiten auf den Endbildträger. Um den Transfer ohne Zwischenfixierung des auf den Endbildträger übertragenen Tonerbildes zu realisieren, müssen die Tonerpartikel auf der ersten Seite des Zwischenträgers zu den Tonerpartikeln der zweiten Seite eine Potentialdifferenz aufweisen. Vorzugsweise werden die Tonerpartikel von einem positiven Spannungspotential zu einem negativen Spannungspotential, in bezug auf das Massepotential, umgeladen. Somit können die Tonerpartikel gleichzeitig oder zeitversetzt ohne Zwischenfixierung von dem Zwischenträger auf den Endbildträger von beiden Seiten übertragen werden. Die Tonerpartikel auf beiden Seiten des Endbildträgers ziehen sich durch ihre unterschiedlichen Potentiale durch den Endbildträger hindurch an und/oder werden durch die Potentialdifferenz zum Endbildträger angezogen, so daß sie auf dem Endbildträger haften.
Nach dem Transferprozeß bleiben Tonerpartikel an dem Zwischenträger, von dem sie zu transferieren sind, haften, d.h. sie sind nicht erfolgreich transferiert worden. Es handelt sich dabei um Tonerpartikel von wenigen Prozent des Tonerbildes, meist erheblich weniger als 20 Prozent. Diese nicht transferierten Tonerpartikel besitzen meist ein geringes oder falsches Spannungspotential. Um einen weiteren Transfer dieser nicht transferierten Tonerpartikel, z.B. zum Reinigen des Zwischenträgers, mit einem hohen Wirkungsgrad durchzuführen, ist es notwendig, die Tonerpartikel auf ein definiertes Potential aufzuladen. Dieser Ladevorgang erfolgt mit einer Korotroneinrichtung. Der Zwischenträger bildet dabei die Gegenelektrode zu der Korotroneinrichtung. Handelt es sich bei dem Zwischenträger um ein leitfähiges Material, mit einem spezifischen Widerstand von kleiner 10⁶ Ohm cm, so wird der Zwischenträger auf Massepotential oder auf ein anderes geeignetes Spannungspotential gelegt und dient dadurch als Gegenelektrode. Ist der Zwischenträger z.B. im Falle eines Fotoleiters mit einer lichtempfindlichen Deckschicht versehen, dessen Dunkelwiderstand sehr hochohmig ist (z.B. größer 10⁶ Ohm cm), muß eine Gegenelektrode auf der Rückseite des Zwischenträgers angeordnet werden. Gegenelektroden sind vorzugsweise als Metallplatten oder als leitfähige Umlenkwalzen ausgeführt. Da Umlenkwalzen mit einem hohen mechanischen Aufwand, erhöhten Platzbedarf und hohen Kosten verbunden sind, werden vorrangig Metallplatten als Gegenelektroden eingesetzt.
Die Gegenelektrode soll einen geringen Übergangswiderstand zu dem Zwischenträger besitzen. Der Zwischenträger wird an der feststehenden Gegenelektrode berührungslos vorbeigeführt. Um den geringen Übergangswiderstand zu erzielen, muß der Zwischenträger in einem geringen Abstand an der festen Gegenelektrode vorbeigeführt werden. Dieser Abstand beträgt vorzugsweise 0,2 mm bis 1,0 mm. Die Kräfte zwischen zwei Körpern, durch deren Potentialdifferenz ein elektrisches Feld erzeugt wird, sind mit den Kräften zwischen zwei Platten eines Plattenkondensators vergleichbar, wobei eine Platte des Plattenkondensators durch die Gegenelektrode und die andere Platte durch die Unterseite des Zwischenträgers gebildet wird. Auf den Zwischenträger wirkt dann eine Kraft in Richtung der feststehenden Gegenelektrode. Diese Kraft führt dazu, daß der bandförmige Zwischenträger an der Gegenelektrode in deren Richtung auslenkt, sie berührt und ihr anhaftet. Durch den Kontakt zwischen dem bewegten bandförmigen Zwischenträger und der feststehenden Gegenelektrode entsteht Haft- und Gleitreibung. Die zusätzlich zum Antrieb des Zwischenträgers durch diese Reibung zwischen dem Zwischenträger und Gegenelektrode benötigte mechanische Energie muß von der Antriebseinheit des Zwischenträgers aufgebracht werden. Außerdem wird infolge der Gleitreibung der Zwischenträger und/oder die Gegenelektrode abgenutzt.
Es ist Aufgabe der Erfindung einen Drucker oder Kopierer mit einer Korotroneinrichtung zu schaffen, der ein gleichzeitiges Bedrucken von Vorderseite und Rückseite eines Trägermaterials bei geringem Aufwand und mit hoher Druckqualität ermöglicht. Außerdem ist es die Aufgabe, eine Korotroneinrichtung anzugeben, bei der zwischen dem Zwischenträger für Tonerbilder und der Gegenelektrode geringe Anziehungskräfte auftreten und der Ladungsträgeraustausch gewährleistet ist.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Gemäß Anspruch 1 hat die Gegenelektrode leitende Erhebungen, deren Endpunkte in Richtung des Korotrondrahtes ragen und die in einer Ebene parallel zur Längsachse des Korotrondrahtes liegen. Durch diese Ausbildung der Gegenelektrode wird erreicht, daß die Anziehungskraft zwischen dem Zwischenträger und der Gegenelektrode erheblich verringert ist. Diese Anziehungskraft hängt entscheidend von der wirksamen Fläche ab. Die maßgebende wirksame Fläche ist die dem Zwischenträger zugewandte Fläche der Gegenelektrode. Durch die Anordnung von elektrisch leitenden Erhebungen, deren Endpunkte die maßgebende wirksame Fläche darstellen, ist gewährleistet, daß die wirksame Fläche und somit auch die Anziehungskräfte zwischen dem Zwischenträger und der Gegenelektrode gering sind. Durch diese Anordnung wird auch erreicht, daß durch die Krümmungen an den Erhebungen es zu einem verstärkten Austausch von Ladungsträgern infolge von Spitzenentladung kommt.
Eine bevorzugte Ausführungsform sieht vor, daß die Erhebungen der Gegenelektrode entlang der Längsachse des Korotrondrahtes angeordnet sind. Dadurch wird erreicht, daß das elektrische Feld zum Beeinflussen der Ladung der Tonerpartikel gleichmäßig ausgebildet und die Anordnung der Gegenelektrode platzsparend möglich ist.
Eine weitere Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenelektrode als Erhebungen Einzelstifte enthält. Dadurch wird erreicht, daß die Gegenelektrode aus standardisierten Bauteilen kostengünstig hergestellt werden kann.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsvariante besteht darin, daß die Gegenelektrode spitz zulaufende Erhebungen enthält. Dadurch wird erreicht, daß die wirksame Fläche der Gegenelektrode und somit die Anziehungskraft zwischen dem Zwischenträ-ger für Tonerbilder und Gegenelektrode weiter herabgesetzt wird.
Gemäß einem weiteren Aspekt ist bei einer Korotroneinrichtung für eine elektrografische Druck- und/oder Kopiereinrichtung vorgesehen, daß die Gegenelektrode nach Art einer Klinge mit einer Schneide ausgebildet ist, wobei die Schneide parallel zur Längsachse des Korotrondrahtes angeordnet ist. Mit dieser Ausgestaltung wird erreicht, daß z.B. eine Blechplatte, die senkrecht zum Zwischenträger für Tonerbilder angeordnet ist und über die Breite des Zwischenträgers für Tonerbilder verläuft, als Gegenelektrode eingesetzt wird. Eine solche Anordnung ist platzsparend und kostengünstig. Durch diese Anordnung wird auch erreicht, daß es durch die Krümmungen an der Schneide zu einem selbständigen Austausch von Ladungsträgern (zu einer Spitzenentladung) kommt.
Eine weitere günstige Ausgestaltungsform der Korotroneinrichtung sieht vor, daß die Schneide der Gegenelektrode gezackt ist und daß sich die Zacken in Richtung des Korotrondrahtes verjüngen, so daß die Endpunkte und/oder Endflächen der Zakken in Richtung des Korotrondrahtes ragen und parallel zur Längsachse des Korotrondrahtes liegen. Dadurch wird erreicht, daß die wirksame Fläche, von der der Betrag der Anziehungskraft zwischen dem Zwischenträger für Tonerbilder und Gegenelektrode abhängig ist, gegenüber der durchgehenden Klinge herabgesetzt ist, wodurch die Anziehungskraft weiter verringert wird. Die Spitzenentladung wird weiter begünstigt.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnungen erläutert. Darin zeigt

Figur 1: eine schematische Schnittdarstellung eines elektrofotografischen Druckgeräts zum mono- chromen und/oder farbigen, ein oder beidsei- tigen Bedrucken eines bandförmigen Trägerma- terials, bei dem die Transferstation nach der Erfindung eingesetzt werden kann,
Figur 2: eine schematische Schnittdarstellung eines Druckgeräts nach Figur 1, welches das Träger- material beidseitig bedruckt,
Figur 3: schematisch eine Anordnung wesentlicher Teile der Transferstation mit Umladung der Tonerteilchen,
Figur 4: eine Detaildarstellung der Anordnung nach Figur 3 zur Erläuterung der Wirkungsweise,
Figur 5: ein elektrisches Ersatzschaltbild, das die Widerstandsverhältnisse und Stromverhältnisse an der Umdruckstelle wiedergibt,
Figur 6: eine Anordnung ähnlich der nach Figur 3 mit negativem Tonersystem,
Figur 7: schematisch die möglichen Potentialverhältnisse an den Umdruckwalzen,
Figur 8: ein Ausführungsbeispiel, bei dem die Übertragungsbänder die Übertragungswalzen teilweise umschlingen,
Figur 9: ein Ausführungsbeispiel mit Führungswalzen,
Figur 10: eine Detaildarstellung der Anordnung nach Figur 9,
Figur 11: eine Anordnung ähnlich der nach Figur 9, bei der das zum Umdrucken erforderliche elektrische Feld zwischen der Führungswalze und der Übertragungswalze aufgebaut wird,
Figur 12: ein elektrisches Ersatzschaltbild zum Ausführungsbeispiel nach Figur 11,
Figur 13: eine Anordnung nach Figur 11, wobei zusätzlich Zuführwalzen vorgesehen sind,
Figur 14: ein Ausführungsbeispiel mit Umlenkbügeln,
Figur 15: die Stromverhältnisse beim Ausführungsbeispiel nach Figur 14,
Figur 16: das Ausführungsbeispiel nach Figur 14 mit isolierten Umlenkbügeln,
Figur 17: ein Ausführungsbeispiel mit elektrisch leitenden Umlenkbügeln, die über einen Widerstand gegen Massepotential geführt sind,
Figur 18: ein Ausführungsbeispiel ähnlich dem nach Figur 13,
Figur 19: mehrere Ausführungsbeispiele für eine Übertragungswalze,
Figur 20: eine Übertragungswalze aus einem hochohmigen Material mit seitlichen Elektrodenanschlüssen,
Figur 21: eine Übertragungswalze mit einem elektrisch leitenden Kern und einer hochohmigen Beschichtung,
Figur 22: eine Umladekorotroneinrichtung mit zwei Korotrondrähten und mit zwei als Klingen ausgebildeten Gegenelektroden,
Figur 23: ein Umladekorotron mit einem Korotrondraht und einer als Gegenelektrode eingesetzten Klinge, wobei die Feldlinien des wirksamen elektrischen Feldes angedeutet sind,
Figur 24: die Darstellung einer Gegenelektrode, die als Klinge ausgeführt ist,
Figur 25: die Darstellung einer Klinge, wobei die Schneide gezackt ist,
Figur 26: die Darstellung einer Gegenelektrode, die aus einer Anordnung von Einzelstiften besteht,
Figur 27: die Darstellung einer Gegenelektrode, die aus einem Draht besteht, und
Figur 28: eine Umdruckkorotroneinrichtung mit einem Korotrondraht und mit einer als Klinge ausgebildeten Gegenelektrode.

Figur 1 zeigt ein Druckgerät zum monochromen und/oder farbigen, ein- oder beidseitigen Bedrucken eines bandförmigen Trägermaterials, beispielsweise einer Papierbahn. Das Druckgerät ist modular aufgebaut und hat ein Zuführmodul M1, ein Druckmodul M2, ein Fixiermodul M3 und ein Nachverarbeitungsmodul M4. Das Zuführmodul M1 enthält Elemente zur Zuführung eines von einem Stapler abgezogenen Endlospapiers zum Druckmodul M2. Dieses Druckmodul M2 enthält die Transferstation, welche das Trägermaterial bedruckt, das anschließend im Fixiermodul M3 fixiert und im Nachverarbeitungsmodul M4 geschnitten und/oder gestapelt wird.
Das Druckmodul M2 enthält die für das Bedrucken eines bandförmigen Trägermaterials 10 mit Tonerbildern erforderlichen Aggregate, die beidseitig eines Transportkanals 11 für das Trägermaterial 10 angeordnet sind. Diese Aggregate umfassen im wesentlichen zwei verschieden konfigurierbare Elektrofotografiermodule E1 und E2 mit zugehörigen Transfermodulen T1 und T2, die zusammen die Transferstation T bilden. Die Module E1 und T1 sind der Vorderseite des Trägermaterials 10 zugeordnet, die Module E2 und T2 der Ruckseite des Trägermaterials 10.
Die im wesentlichen identisch aufgebauten Elektrofotografiemodule E1 und E2 enthalten ein über Umlenkwalzen 12 geführtes und elektromotorisch in Pfeilrichtung angetriebenes, vorzugsweise nahtloses Fotoleiterband 13, das z.B. ein organischer Fotoleiter, auch OPC genannt, ist. Entlang der lichtempfindlichen Außenseite des Fotoleiterbandes 13 sind die Aggregate für den elektrofotografischen Prozeß angeordnet. Diese Aggregate dienen dazu, auf dem Fotoleiterband 13 einzelnen Farbauszügen zugeordnete Tonerbilder zu erzeugen. Hierzu wird der in Pfeilrichtung bewegte Fotoleiter 13 zunächst mithilfe einer Ladeeinrichtung 14 auf eine Spannung von ca. -600 V aufgeladen und abhängig von zu druckenden Zeichen mithilfe eines aus einem LED-Kamm bestehenden Zeichengenerators 15 auf etwa - 50 V entladen.
Das so erzeugte, auf dem Fotoleiter 13 befindliche latente Ladungsbild wird dann mithilfe von Entwicklerstationen 16/1 bis 16/5 mit Toner eingefärbt. Danach wird mithilfe der Zwischenbelichtungseinrichtung 17 das Tonerbild gelockert und in einem Zwischenumdruckbereich 18 auf ein Übertragungsband 19 des Transferbandmoduls T1 mithilfe einer Übertragungskoronaeinrichtung 20 übertragen. Danach wird mithilfe der Entladekoronaeinrichtung 21 das gesamte Fotoleiterband 13 über die gesamte Breite entladen und über eine Reinigungseinrichtung 22 mit Reinigungsbürsten von anhaftendem Tonerstaub gereinigt. Eine nachfolgende Zwischenbelichtungseinrichtung 23 sorgt für eine entsprechende ladungsmäßige Konditionierung des Fotoleiterbandes 13, welches dann, wie bereits beschrieben, mithilfe der Ladeeinrichtung 14 gleichmäßig aufgeladen wird.
Mittels des Elektrofotografiemoduls E1 bzw. E2 werden einzelnen Farbauszügen zugeordnete Tonerbilder erzeugt, deren Gesamtheit das zu druckende Farbbild bildet. Hierzu sind die Entwicklerstationen 16/1 bis 16/5 schaltbar ausgebildet. Sie enthalten jeweils den einem einzelnen Farbauszug zugeordneten Toner. Beispielsweise enthält die Entwicklerstation 16/1 schwarzen Toner, die Entwicklerstation 16/2 Toner der Farbe Gelb, die Entwicklerstation 16/3 Toner der Farbe Magenta, die Entwicklerstation 16/4 Toner der Farbe Cyan und beispielsweise die Entwicklerstation 16/5 blauen Toner oder Toner einer Sonderfarbe. Als Entwicklerstationen können sowohl Einkomponenten- als auch Zweikomponenten-Toner-Entwicklerstationen verwendet werden. Vorzugsweise werden Einkomponenten-Toner-Entwicklerstationen eingesetzt, die mit Fluidizing-Toner arbeiten, wie diese beispielsweise aus dem US-Patent 4,777,106 (Anmelder Fotland) bekannt sind.
Um die Schaltbarkeit der Entwicklerstationen zu erreichen, d.h. um jede einzelne Entwicklerstation individuell betätigen zu können, können diese Stationen bei der Verwendung von Fluidizing-Toner entsprechend der deutschen Patentanmeldung DE 196 52 866 ausgebildet sein. Das Schalten der Entwickler station erfolgt demgemäß durch Änderung der elektrischen Vorspannung der Transferwalze bzw. durch Änderung der elektrischen Vorspannung der Applikatorwalze. Es ist außerdem möglich, die Entwicklerstationen dadurch zu schalten, daß sie mechanisch verschoben und dadurch in Kontakt mit dem Fotoleiterband 13 gebracht werden. Ein derartiges Prinzip ist z.B. aus der DE-A-196 18 324 bekannt.
Beim Betrieb der Druckeinrichtung wird mithilfe der Entwicklerstationen 16/1 bis 16/5 durch jeweils eine einzige Entwicklerstation ein Tonerbild erzeugt, das einem einzelnen Farbauszug zugeordnet ist. Dieses Tonerbild wird dann über die Umdruckeinrichtung 18 in Verbindung mit der Übertragungskoronaeinrichtung 20 elektrostatisch auf das Übertragungsband 19 übertragen. Das Transfermodul T1 enthält dieses Übertragungsband 19, das aus einer gummiartigen Substanz besteht, um mehrere Umlenkeinrichtungen geführt und motorisch angetrieben ist. Das Übertragungsband 19 ist ähnlich dem Photoleiterband 13 vorzugsweise endlos und ohne Naht ausgebildet. Es wird in Pfeilrichtung bewegt und zwar ausgehend vom Transferbereich mit der Walze 18 und der Übertragungskoronaeinrichtung 20 zu einer Umdruckstation 24 mit Übertragungswalzen, von dort weiter um eine Umlenkwalze 25 zu einer Reinigungsstation 26 und von dort wiederum zum Transferbereich 18, 20 mit der dort angeordneten Umlenkwalze 27.
Das Übertragungsband 19 im Transfermodul T1 dient als Sammler für die einzelnen, den Farbauszügen zugeordneten Tonerbilder, die über die Transfereinrichtung 18, 20 auf das Übertragungsband 19 übertragen werden. Die einzelnen Tonerbilder werden dabei übereinander angeordnet, so daß ein dem Farbbild entsprechendes Gesamttonerbild entsteht. Um das Gesamttonerbild erzeugen zu können und um es dann auf die Vorderseite des Trägermaterials 10 zu übertragen, enthält das Transfermodul T1 eine schaltbare Umdruckstation 24. Diese kann, entsprechend der Darstellung in Fig. 1, mehrere, mechanisch verschiebbare Umdruckwalzen 28 enthalten mit zugehöriger Umdruckkoronaeinrichtung 29. Im Betriebszustand "Sammeln" sind die Umdruckwalzen 28 und die Umdruckkoronaeinrichtung 29 entsprechend der Pfeilrichtung nach oben verschoben, so daß das Übertragungsband 19 zum Trägermaterial 10 beabstandet ist. Die einzelnen Tonerbilder werden in diesem Zustand vom Elektrophotographiemodul E1 übernommen und auf dem Übertragungsband 19 überlagert. Die Reinigungsstation 26 ist durch Abschwenken deaktiviert. Das Trägermaterial 10 ist in diesem Betriebszustand im Bereich der Umdruckstation 24 in Ruhe.
Das Elektrophotographiemodul E2 und das Transfermodul T2 für die Rückseite des Aufzeichnungsträgers 10 sind entsprechend den Modulen E1 und T1 aufgebaut. Auch hier wird auf dem Übertragungsband ein Gesamttonerbild durch Aufsammeln einzelner Tonerbilder für die Rückseite erzeugt, wobei im Betriebszustand "Sammeln" auch hier die entsprechende Umdruckstation 24 abgeschwenkt ist.
Zum gleichzeitigen Bedrucken der Vorder- und Rückseite des Trägermaterials 10 werden die Übertragungsbänder 19 der Transfermodule T1 und T2 im Bereich ihrer Umdruckstationen 24 gleichzeitig in Berührung mit dem Trägermaterial 10 gebracht und dabei das Trägermaterial 10 bewegt. Gleichzeitig sind die Reinigungsstationen 26 der Transfermodule T1 und T2 angeschwenkt und aktiviert. Nach Übertragung der beiden Tonerbilder auf die Vorder- bzw. die Rückseite des Trägermaterials 10 werden auf den Übertragungsbändern 19 anhaftende Tonerbildreste von den Reinigungsstationen 26 entfernt. Danach schließt sich wieder ein Sammelzyklus zur Erzeugung neuer Tonerbilder an, bei dem die Übertragungsbänder 19 abgeschwenkt sind und das Trägermaterial 10 sich im Stillstand befindet. Die Übertragung der Tonerbilder von den Transfermodulen T1 und T2 auf das Trägermaterial 10 erfolgt also bei einem Start-Stopp-Betrieb des Trägermaterials 10.
Bewegt wird das Trägermaterial 11 im Papiertransportband mit Hilfe von motorisch angetriebenen Transportwalzen 38. Im Bereich zwischen den Transportwalzen 38 und den Umdruckstationen 24 können Lade- bzw. Koronaeinrichtungen 39 zur Papierkonditionierung angeordnet sein, damit das Papier 10 vor dem Umdruck ladungsmäßig z.B. gleichmäßig eingestellt ist.
Damit bei dem genannten Start-Stopp-Betrieb das aus Papier bestehende Trägermaterial 10 nicht reißt und außerdem kontinuierlich zugeführt werden kann, enthält das Zuführungsmodul M1 einen Schlaufenzieher 30. Dieser als Bandspeicher fungierende Schlaufenzieher 30 puffert das von einer Stapeleinrichtung 31 kontinuierlich abgezogene Trägermaterial 10.
Nach dem Umdruck beider farbiger Tonerbilder im Bereich der Umdruckstationen 24 auf das Trägermaterial 10 müssen diese noch fixiert werden. Diesem Zweck dient das Fixiermodul M3. Es enthält eine obere und eine untere Reihe von Infrarotstrahlern 32, zwischen denen der Papiertransportkanal für das Trägermaterial 10 verläuft. Das sich sowohl auf der Vorderseite als auch auf der Rückseite des Trägermaterials 10 befindliche, durch die Infrarotstrahler 32 fixierte Tonerbild ist noch heiß und weich und wird nach dem Bereich der Infrarotstahler 32 über eine ausgangsseitig angeordnete Umlenkwalze 33 berührungslos frei geführt. Die Fixierung erfolgt durch die von den Infrarotstrahlern 32 erzeugte Wärme. In einer sich an die Infrarotstrahler 32 anschließenden Abkühlstrecke mit Kühlelementen 34 und Umlenkwalzen 35 erfolgt eine Abkühlung des Trägermaterials 10 sowie eine Glättung, z.B. über entsprechende Decurler-Einrichtungen. Als Kühlelemente 34 können gebläsegetriebene Luftkammern dienen. Nach Fixierung beider Tonerbilder und Abkühlung erfolgt eine entsprechende Nachverarbeitung des Trägermaterials 10 innerhalb des Nachverarbeitungsmoduls M4, das z.B. eine Schneideeinrichtung 36 mit Stapeleinrichtung 37 enthalten kann.
Um die verschiedenen Betriebszustände realisieren zu können, dient eine mit der Gerätesteuerung GS des Druckers gekoppelte mikroprozessorgesteuerte Steuereinrichtung ST, die mit den zu steuernden und regelnden Komponenten von Zuführungsmodul M1, Druckmodul M2 und Fixiermodul M3 bzw. Nachverarbeitungsmodul M4 in Verbindung steht. Innerhalb der Module ist sie gekoppelt mit den einzelnen Aggregaten, so z.B. mit den Elektrophotographiemodulen E1 und E2 und den Transfermodulen T1 und T2. Verbunden mit der Gerätesteuerung GS bzw. der Steuerung ST, die Bestandteil der Gerätesteuerung sein kann, ist ein Bedienfeld B, über das die verschiedenen Betriebszustände eingebbar sind. Das Bedienfeld B kann einen Touch-Screen Bildschirm enthalten bzw. einen Personal Computer PC mit gekoppelter Tastatur. Die Steuerung selbst kann konventionell aufgebaut sein.
Bei der Ausführungsform entsprechend Fig. 2 enthalten die Elektrophotographiemodule E1 und E2 zwei unabhängig voneinander arbeitende, Bilder erzeugende Einrichtungen B1 und B2. Die erste bilderzeugende Einrichtung B1 enthält einen Zeichengenerator 15, eine Ladeeinrichtung 14, eine Zwischenbelichtungseinrichtung 23, eine Reinigungseinrichtung 22, eine Entladekorotroneinrichtung 21 und eine Entwicklerstation 16/1. Die zweite bilderzeugende Einrichtung B2 ist analog dazu aufgebaut mit Ladeeinrichtung 14, Zeichengenerator 15, einer Entwicklungsstation 16/2 und einer Zwischenbelichtungseinrichtung 17. Die Entwicklerstation 16/1 kann einer ersten Farbe zugeordnet sein, z.B. schwarz, und die Entwicklerstation 16/2 einer zweiten Farbe, z.B. blau oder einer anderen Farbe. Damit ist es möglich, mithilfe der Elektrophotographiemodulen E1 oder E2 zunächst ein erstes Tonerbild der Farbe schwarz zu erzeugen und diesem schwarzen Tonerbild mit der zweiten bilderzeugenden Einrichtung B2 ein Tonerbild mit der Zusatzfarbe zu überlagern. Das so überlagerte Tonerbild (Spot-Color-Tonerbild) wird dann auf die Transfermodule T1 und T2 übertragen und von dort unmittelbar auf das Trägermaterial 10. Dadurch ist es möglich, auf das kontinuierlich bewegte Trägermaterial 10 zweifarbige Tonerbilder beidseitig aufzutragen. Wird nur eine der bilderzeugenden Einrichtungen B1 oder B2 aktiviert, wird kontinuierlich monochrom gedruckt. In beiden Betriebsarten dienen die Transfermodule T1 und T2 allein zum Übertragen der Tonerbilder, ohne daß die Betriebsart "Sammeln" notwendig ist. Es ist jedoch auch vorstellbar, beide bilderzeugenden Einrichtungen B1 und B2 abwechselnd zu betätigen und die Transfermodule T1 und T2 wie eingangs beschrieben, in der Betriebsart "Sammeln" zu betreiben.
Die in den Figuren 1 und 2 gezeigten Transfereinrichtungen T1 und T2 gehören zur Transferstation T, deren wesentliche Teile im folgenden anhand der Figuren 3 bis 21 erläutert werden. Figur 3 zeigt ein Ausführungsführungsbeispiel der Transferstation T, bei dem zwei Übertragungswalzen eingesetzt werden. Auf dem Übertragungsband 41 befindet sich das Tonerbild 44 für die Vorderseite des Trägermaterials 43. Auf dem zweiten Übertragungsband 42 befindet sich das Tonerbild 45 für die Rückseite des Trägermaterials 43, das vorzugsweise eine Papierbahn ist. Beide Tonerbilder 44 und 45 sind beispielsweise mithilfe der elektrofotografischen Einrichtungen E1 und E2 gemäß Figur 1 auf die Übertragungsbänder 41, 42 übertragen worden. Im vorliegenden Fall gemäß Figur 3 wird ein positives Tonersystem verwendet, d.h. nach dem Aufbringen der Tonerbilder 44, 45 haben die Tonerteilchen positive elektrische Ladungen, wie dies in Figur 3 angedeutet ist. Zwischen den beiden Ubertragungsbändern 41, 42 ist das Trägermaterial 43 angeordnet, das in Richtung des Pfeils P1 gefördert wird.
Zwei elektrisch leitfähige Übertragungswalzen 49a, 49b führen die Übertragungsbänder 41, 42 derart, daß sie das Trägermaterial 43 berühren. An den Übertragungswalzen 49a, 49b ist eine elektrische Gleichspannung U angelegt, die aus einer Gleichspannungsquelle 40 gepeist wird. Im Bereich der einander zugewandten Übertragungswalzen 49a, 49b erfolgt der Umdruckvorgang, bei dem Tonerteilchen von den Übertragungsbändern 41, 42 auf die jeweilige Oberfläche des Trägermaterials 43 übertragen werden. Dieser Bereich wird auch als Umdruckstelle bezeichnet. Vor der Umdruckstelle ist am Übertragungsband 42 ein Umladekorotron 47a angeordnet, welches mit negativer Gleichspannung gegenüber Masse aus einer Gleichspannungsquelle 48 gespeist wird. Dem Umladekorotron 47a steht eine Masseelektrode 47b gegenüber.
Grundsätzlich können die Übertragungsbänder 41, 42 aus einem isolierenden Material oder aus einem leitfähigen Material bestehen. Es ist anzustreben, daß die Übertragungsbänder 41, 42 sowie das Trägermaterial 43 dieselben Oberflächengeschwindigkeiten haben. Eine zu große Relativbewegung der Oberflächen zueinander würde ein mechanisches Verwischen der Tonerbilder 44, 45 bewirken und könnte so die Druckqualität negativ beeinflussen.
Figur 4 zeigt die Wirkungsweise des gleichzeitigen Umdrucks bei Verwendung eines positiven Tonersystems. Aufgrund des vom Umladekorotron 47a erzeugten elektrischen Feldes wird die Polarität der auf dem unteren Übertragungsband 42 angeordneten Tonerteilchen umgekehrt, d.h. die Tonerteilchen 46 haben nicht mehr eine positive Ladung, sondern eine negative Ladung, wie dies in den Figuren 3 und 4 angedeutet ist. Die Tonerteilchen des Tonerbildes 44 sind weiterhin positiv geladen. Aufgrund der an den Übertragungswalzen 49a, 49b angelegten Spannung U bildet sich ein elektrostatisches Feld F aus, dessen Feldlinien abhängig von der Form der Übertragungswalzen 49a, 49b verlaufen, d.h. insbesondere abhängig vom Krümmungssradius. In der Figur 4 ist angedeutet, daß das elektrische Feld F in der Ebene der Mittelachsen der Übertragungswalzen 49a, 49b weitgehend homogen ist und zum Rand hin entlang der Ebene des Trägermaterials 43 inhomogener wird. Abhängig von der durch die Spannung U einstellbaren elektrischen Feldstärke lösen sich die Tonerteilchen des oberen Tonerbildes 44 vom Übertragungsband 41 ab und lagern sich auf der Vorderseite des Trägermaterials 43 an. Da das Potential der oberen Übertragungswalze 49a positiv ist, ergibt sich für die Tonerteilchen des Tonerbildes 44 eine Abstoßungskraft, die das Anlagern der Tonerteilchen auf der Oberfläche des Trägermaterials 43 bewirkt. Die untere Übertragungswalze 49b hat negatives Spannungspotential bezogen auf das Potential der Tonerteilchen 46 mit negativer Ladung. Demgemäß werden diese Tonerteilchen 46 von der Oberfläche des unteren Übertragungsbandes 42 abgestoßen, wandern entgegen der Richtung des elektrischen Feldes F zur Rückseite des Trägermaterials 43 und lagern sich dort an.
Im inhomogenen Bereich, z.B. im Bereich der Feldlinie F1, des elektrischen Feldes F können sich vereinzelt Tonerteilchen bereits fruh lösen. Aufgrund der Inhomogenität des Feldes und aufgrund des vergrößerten Abstandes zwischen den Oberflächen des Trägermaterials 43 und den Ubertragungsbändern 41, 42 ist der Auftreffort der Tonerteilchen auf dem Trägermaterial 43 nicht exakt bestimmt; es kann zu einem Vernebelungseffekt kommen, der unter der Fachbezeichnung "Fogging" bekannt ist. Weiter unten wird auf diesen Effekt noch näher eingegangen.
Figur 5 zeigt ein elektrisches Ersatzschaltbild, das als Stromkreis mit Serienwiderständen R dargestellt ist. Der fließende Strom i ergibt sich aus dem Ohmschen Gesetz, d.h. der Strom i ist der Quotient aus der Spannung U dividiert durch die Summe der Einzelwiderstände R. Anzustreben ist, daß die Widerstände R der beiden Übertragungswalzen 49a, 49b möglichst klein sind. Dies kann mithilfe von leitfähigen Materialien realisiert werden, d.h. es werden z.B. Übertragungswalzen aus Metall verwendet. Ferner ist vorzusehen, daß die Widerstände R der Übertragungsbänder 41, 42 möglichst groß sind, damit der Gesamtstrom i klein bleibt. Bei großem Gesamtstrom i wird nämlich die Abnutzung der Übertragungsbänder 41, 42 vergrößert. Der Widerstand R der Übertragungsbänder 41, 42 muß jedoch einen endlichen Wert annehmen, damit das elektrische Feld F sich mit hoher Intensität an der Oberfläche der jeweiligen Übertragungsbänder 41, 42 ausbildet. Ist nämlich der Widerstand R der übertragungsbänder 41, 42 zu groß, so ist der wirksame Abstand für das elektrische Feld F vergrößert; er reicht von der Oberfläche der Übertragungswalze 49a bis zur Oberfläche der Übertragungswalze 49b. Bei gleicher Spannung U ist dann die Feldstärke innerhalb des Feldes F abgeschwächt. Bei einer gewissen Leitfähigkeit der Übertragungsbänder 41, 42 ist der effektive Abstand für das elektrische Feld F zwischen den Übertragungsbändern 41, 42 verringert und somit die Feldstärke bei sonst gleicher Spannung U vergrößert.
Figur 6 zeigt wesentliche Teile der Transferstation T bei Verwendung eines negativen Tonersystems, d.h. bei dem die Ladungen der Tonerteilchen nach dem Aufbringen auf die Ubertragungsbänder 41, 42 negativ geladen sind. Die Polaritätsumkehr wird wiederum durch das Umladekorotron 47a bewirkt, welches in diesem Fall jedoch positives Potential hat. Ebenso werden die Übertragungswalzen 49a, 49b mit einer Spannung U angesteuert, so daß ein elektrisches Feld entsteht, dessen Feldstärke sich gegenüber dem Ausführungsbeispiel nach Figur 3 umkehrt. Die Funktion des Umdrucks entspricht der bisher beschriebenen, lediglich mit umgekehrtem Vorzeichen der Ladung und der Feldstärke.
Figur 7 zeigt die möglichen Potentialverhältnisse an den Übertragungswalzen 49a, 49b. In den Figuren 7a und 7b ist eine der Übertragungswalzen 49a, 49b an Masse. Ebenso ist eine Elektrode der Gleichspannungsquelle 40 an Masse gelegt. Figur 7c zeigt eine symmetrische Spannungsansteuerung, wobei der Spannungsmittelpunkt auf Masse gelegt ist. Figur 7d zeigt eine unsymmetrische Spannungsansteuerung für die Übertragungswalzen 49a und 49b.
Figur 8 zeigt eine Weiterbildung der Anordnung nach Figur 3. Das zu bedruckende Trägermaterial 43 wird von den Übertragungswalzen 49a und 49b so geführt, daß es die Übertragungswalzen 49a, 49b jeweils um einen vorbestimmten Umschlingungswinkel umschlingt. Auf diese Weise wird der Bereich, in welchem das jeweilige Tonerbild 44 bzw. 45 an den Oberflächen des Trägermaterials 43 anliegt, vergrößert. Inhomogenitäten des elektrischen Feldes F an dessen Rand wirken sich weniger stark aus; der Fogging-Effekt ist reduziert.
Figur 9 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem in Zuführrichtung des Trägermaterials 43 gesehen vor den Übertragungswalzen 49a und 49b zwei Führungswalzen 49c, 49d angeordnet sind, zwischen denen die Übertragungsbänder 41 und 42 sowie das Trägermaterial 43 geführt sind. Die beiden Führungswalzen 49c und 49d sind auf Massepotential gelegt, während an die Übertragungswalzen 49a und 49b die Spannung U zum Erzeugen des elektrischen Feldes angelegt ist. Die beiden Führungswalzen 49c, 49d bringen die Übertragungsbänder 41 und 42 mit dem Trägermaterial 43 in Kontakt bzw. verringern den Abstand auf ein Minimum. Wenn die Tonerbilder 44, 46 beim Vorwärtstransport den inhomogenen Bereich (vgl. Figur 4) des elektrischen Feldes erreichen und erste Tonerteilchen auf die Oberfläche des Trägermaterials 43 übertragen werden, so ist die Flugstrecke für diese Tonerteilchen minimal bzw. gleich Null und es erfolgt eine ortsgenaue Tonerübertragung. Auf diese Weise wird der genannte Fogging-Effekt vermieden und es wird eine hohe Druckqualität erreicht.
Figur 10 zeigt eine Detaildarstellung des Umdruckbreichs nach Figur 9. Das elektrische Feld F ist zwischen den beiden Übertragungswalzen 49a und 49b wirksam. Aufgrund der Berührung der Tonerteilchen auf den Übertragungsbändern 41, 42 mit der Oberfläche des Trägermaterials erfolgt im elektrischen Feld 41 ein ortsgenaues Umdrucken.
Figur 11 zeigt eine Variante des Ausführungsbeispiels nach Figur 9. Die untere Übertragungswalze 49b und die obere Führungswalze 49c werden mit einem Spannungspotential beaufschlagt, so daß das elektrische Feld F zwischen den Walzen 49b und 49c wirksam ist. Die Übertragungswalze 49a und die Führungswalze 49d sind isoliert gelagert und haben schwimmendes Potential. Durch die genannten Maßnahmen ist das zum Umdrucken erforderliche elektrische Feld F auf einer längeren Wegstrecke wirksam, so daß der Umdruckvorgang schonender verläuft, weil die effektive Fläche, auf der die Übertragung der Tonerteilchen von den Ubertragungsbändern 41, 42 auf die Oberfläche des Trägermaterials 43 erfolgt, vergrößert ist.
Figur 12 zeigt schematisch die physikalischen Zusammenhänge anhand eines elektrischen Ersatzschaltbildes. Ist der spezifische Materialwiderstand p der verwendeten Übertragungsbänder 41, 42 gering, dann ergeben sich aufgrund des Ohmschen Gesetzes relativ hohe Ströme i. Dies kann bei einer fest angelegten Spannung U eine unerwünscht hohe elektrische Leistung P ergeben gemäß der Beziehung: $P = u \cdot i$
Aufgrund von Inhomogenitäten der Materialien für die Übertragungsbänder 41, 42 sind lokale Stromspitzen möglich, welche kurzzeitig das elektrische Feld zusammenbrechen lassen und somit den Prozeß des Umdruckens stören. Durch eine Vergrößerung des Abstandes zwischen den Walzen, die die Elektroden für das elektrische Feld bilden, vergrößert sich der elektrische Widerstand R der Übertragungsbänder 41, 42 und auch der des Trägermaterials 43. Entsprechend reduziert sich der fließende Strom i aufgrund der Beziehung $R = ρ \cdot 1 / A,$
worin R der elektrische Gesamtwiderstand, p der elektrische spezifische Materialwiderstand der Übertragungsbänder, 1 die wirksame Materiallänge und A der wirksame Materialquerschnitt ist.
Figur 13 zeigt eine Kombination der Ausführungsbeispiele nach den Figuren 9 und 11. Vor den Führungswalzen 49c und 49d sind zwei Zuführwalzen 49e und 49f angeordnet, zwischen denen die Übertragungsbänder 41, 42 und das Trägermaterial 43 geführt sind. Die Zuführwalzen 49e und 49f führen Massepotential, während die Anordnung der Walzen 49a, 49b, 49c, 49d sowie die Potentialführung derjenigen nach Figur 11 entspricht. Auf diese Weise entsteht im Bereich der Zuführwalzen 49e, 49f eine elektrisch neutrale Zone, wobei die Anziehungskräfte der Tonerteilchen mit unterschiedlichem Potential zu vernachlässigen ist. Ein frühzeitiges Überspringen von Tonerteilchen im Bereich vergrößerten Abstandes zwischen den Übertragungsbändern 41, 42 wird so vermieden.
Figur 14 zeigt eine Variante der Anordnung nach Figur 9. Anstelle der geerdeten Führungswalzen 49c, 49d werden geerdete Umlenkbügel 49g, 49h verwendet. Diese Umlenkbügel 49g, 49h können nahe der Übertragungswalze 49a, 49b angeordnet werden, wodurch sich die Länge des Kontaktes der Übertragungsbänder 41, 42 mit dem Trägermaterial 43 verkürzt. Vergleicht man die Anordnung nach der Figur 9 mit der nach Figur 14, so ist zu erkennen, daß bei Figur 9 der minimale Weg, in welchem Kontakt zwischen den Ubertragungsbändern 41, 42 mit dem Trägermaterial 43 besteht, die Summe der Radien der Übertragungswalzen 49a bzw. 49b und der Führungswalzen 49c bzw. 49d ist. Wenn nun Geschwindigkeitsunterschiede dv zwischen der Geschwindigkeit der übertragungsbänder 41, 42 und dem Trägermaterial 43 auftreten, so führt dies zu einem mechanischen Schlupf und damit zu einem unerwünschten Verwischen der zu übertragenden Tonerbilder. Je länger der Kontaktweg ist, bzw. je größer der Geschwindigkeitsunterschied ist, umso größer ist der Wischeffekt. Die Reduzierung der Geschwindigkeitsdifferenz zwischen den Übertragungsbändern 41, 42 und dem Trägermaterial 43 ist in der Praxis kaum möglich, da Längentoleranzen bei vorgedruckten Formularen zu kompensieren sind. Um dennoch den Wischeffekt klein zu halten, wird gemäß dem Ausführungsbeispiel nach Figur 14 die Länge des Kontaktes von Übertragungsband 41, 42 und dem Trägermaterial 43 reduziert, indem schmale Umlenkbügel 49g, 49h verwendet werden, deren Gleitflächen nahe der Oberfläche der Übertragungswalzen 49a, 49b angeordnet werden können. Um Reibungskräfte zu reduzieren, ist es sinnvoll, die Umlenkbügel 49g, 49h mit einer reibungsvermindernden Schicht zu versehen, z.B. mit einer Schicht aus einem fluorhaltigen Kunststoffmaterial, z.B. PFA, ETFE, FEP, PVDC, Teflon oder aus Polyimide (PI). Der Oberflächenverschleiß der Umlenkbügel 49g, 49h kann dadurch reduziert werden, daß harte, verschleißfeste Materialien, z.B. Chrom-Nickel-Stahl, VA-Stahl verwendet werden, oder daß die Umlenkbügel 49g, 49h mit einer Schicht aus einem verschleißmindernden Material versehen werden, z.B. durch Vernickelung, durch Verwendung von Silikat oder mithilfe einer Oberflächenhärtung.
Figur 15 zeigt die Stromverhältnisse beim Beispiel nach Figur 14, wobei die Umlenkbügel 49g, 49h auf Massepotential liegen. Der Gesamtstrom Iges ergibt sich aus der Summe der Ströme Ium an der Umdruckstelle und den Querströmen Iq1 und Iq2. Es ist anzustreben, daß $Ium > > Iq 1 + Iq 2$
ist, oder daß $Iq 1 = Iq 2 = 0$
ist. Wenn die Querstromanteile Iql, Iq2, welche durch die übertragungsbänder 41, 42 direkt in die geerdeten Umlenkbügel 49g, 49h fließen, unerwünscht hoch sind, so können die Umlenkbügel 49h, 49g auch elektrisch isoliert angeordnet werden, so daß sie schwimmendes Potential annehmen (vgl. Figur 16).
Figur 17 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem die Umlenkbügel 49g, 49h elektrisch leitend sind, jedoch über einen Widerstand R gegen Massepotential geführt sind. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel nach Figur 17 sind die Querströme reduziert.
Figur 18 zeigt eine Variante des Ausführungsbeispiels nach Figur 13. Die Zuführwalzen 49e, 49f sind durch Umlenkbügel 49i, 49j ersetzt. Diese Umlenkbügel 49i, 49j können elektrisch so ausgebildet sein, wie es in den Beispielen nach den Figuren 16 und 17 angegeben ist.
Figur 19 zeigt verschiedene Ausführungsformen für die Übertragungswalzen. Im oberen Bildteil ist die Übertragungswalze zylindrisch und aus einem elektrisch leitenden Metall als massives Bauteil gefertigt. Im mittleren Abschnitt der Figur 19 ist die Übertragungswalze rohrförmig aus Metall gefertigt, d.h. innen hohl. Der untere Bildteil der Figur 19 zeigt einen metallischen Kern, der aus massivem Material oder aus einem Rohr bestehen kann. Dieser Kern ist mit einem Mantel aus hochohmigem Material versehen. Die Verwendung eines metallischen Kerns für die Übertragungswalze ist zweckmäßig, da sie sehr präzise mit geringen Unrundheiten gefertigt sein muß. Um Rundlauffehler zu minimieren, sollte der Umfang der Übertragungswalze und die Länge des Übertragungsbandes in einem ganzzahligen Verhältnis zueinander stehen. Die Ubertragungsbänder haben jedoch eine gewisse Dickenschwankung, die sich störend auf den Umdruckprozeß auswirkt, beispielsweise kann ein lokales Ablösen der Übertragungsbänder von der Walze auftreten. Vorteilhafterweise wird daher auf die Übertragungswalze eine elastische Beschichtung aufgebracht, die kleine mechanische Toleranzen der Bauteile durch elastische Verformung kompensieren kann. Diese Beschichtung sollte eine elektrische Leitfähigkeit haben, um ein starkes elektrisches Feld in der Umdruckzone an ihrer Außenhaut aufbauen zu können. Die elektrische Leitfähigkeit der Beschichtung sollte im Bereich von 0,5 x 10^-6 bis 5 x 10¹² Ωcm, vorzugsweise jedoch im Bereich von 0,5 x 10⁵ bis 5 x 10⁹ Ωcm liegen. Die elastische Beschichtung sollte eine Shore-Härte im Bereich von 10 bis 90 Sh(A) haben, vorzugsweise im Bereich von 20 bis 70 Sh(A) liegen. Als Dicke der elastischen Beschichtung ist 0,2 bis 15 mm, vorzugsweise 0,5 bis 2 mm einzustellen. Die elastische Beschichtung kann zusätzlich eine Schicht aus fluorhaltigem Kunststoffmaterial, vorzugsweise aus PFA, ETFE, FEP, PVDC oder Teflon haben, oder aus einer Polyimidschicht bestehen. Die zusätzliche Schicht kann auch elektrisch isolierend sein und eine maximale Dicke von 40 µm, vorzugsweise von 0,1 bis 20 µm haben. Der elastischen Schicht können leitfähige Füllstoffe, vorzugsweise Ruß, Silikate, Oxide zugesetzt sein, was eine vergrößerte Schichtdicke ermöglicht.
Figur 20 zeigt eine Übertragungswalze, die keinen durchgehenden metallischen Kern hat, sondern seitliche metallische Kontaktierungszylinder 50. Der Mittelteil 52 der zylindrischen Walze besteht aus einem hochohmigen Material. In der Figur ist der Widerstand R über die Länge 1 der Walze aufgetragen. Zu erkennen ist, daß der Widerstand R mit zunehmender Länge 1 ansteigt, wodurch der örtliche Strom i über die Länge 1 bei angelegter Spannung U absinkt. Es ergeben sich somit entlang der Länge 1 unterschiedliche Potentiale, was unerwünscht ist.
Figur 21 zeigt ein Ausführungsbeipiel einer Übertragungswalze mit einem niederohmigen, metallischen Kern 56, auf dem eine Beschichtung 54 aufgebracht ist, die aus einem relativ hochohmigen Material besteht. Entlang der Länge 1 bleibt der Widerstand R konstant, wodurch sich auch entlang der Länge 1 ein konstantes Potential auf der Oberfläche der hochohmigen Mantelbeschichtung ergibt. Der Kern kann auch aus einem elektrisch leitenden Kunststoff hergestellt sein, z.B. aus dem Material PA, das Rußteilchen enthält.
In Figur 22 ist eine Umladekorotroneinrichtung 110 mit zwei Korotrondrähten 112 und mit zwei als Klingen ausgebildeten Gegenelektroden 114 dargestellt. Als Zwischenträger ist ein Fotoleiterband 116 vorgesehen. Es kann aber auch ein Transferband eingesetzt werden.
Das Fotoleiterband 116 mit einem noch nicht fixierten Tonerbild 118, das positiv geladene Tonerpartikel 120 bzw. nach der Umladung negativ geladene Tonerpartikel 122 enthält, wird zwischen den zwei Korotrondrähten 112 und den zwei Gegenelektroden 114 durchgeführt, wobei es von Umlenkwalzen 124 geführt und angetrieben wird. Die Klingen 114 sind an einer Halterung 126 befestigt, die auch die elektrische Verbindung zum Massepotential der Druck- und/oder Kopiereinrichtung 128 herstellt. Die Korotrondrähte 112 sind auf der vom Fotoleiterband 116 abgewandten Seite von zwei Schirmen 130 umgeben. Das Fotoleiterband 116 wird in einem Abstand im Bereich von 0,2 mm bis 4 mm, vorzugsweise im Bereich von 0,2 mm bis 1 mm, an den Gegenelektroden 114 vorbeigeführt. Die negativ geladenen Tonerpartikel 122 des latenten Tonerbildes 118 werden durch das elektrische Feld zwischen den Korotrondrähten 112 und den Gegenelektroden 114 umgeladen.
In Figur 23 ist eine Umladekorotroneinrichtung 110 mit einem Korotrondraht 112 und einer als Gegenelektrode 114 eingesetzten einzelnen Klinge dargestellt, wobei die Feldlinien 132, 134 des wirksamen elektrischen Feldes angedeutet sind. Die wirksame Fläche, von der der Betrag der Anziehungskraft zwischen Fotoleiterband 116 und Gegenelektrode 114 abhängig ist, ist mit 136 bezeichnet. Die Gegenelektrode 114 besitzt Massepotential. Alternativ kann die Gegenelektrode negatives Potential in bezug auf das Massepotential besitzen. Es bildet sich ein elektrisches Feld zwischen Korotrondraht 112 und Gegenelektrode 114 aus. Dieses Feld 134 wirkt auf die Tonerpartikel 122, die negatives Potential besitzen. Die Tonerpartikel 122 werden beim Vorbeilauf am Korotrondraht 112 entladen und auf ein positives Potential aufgeladen. Der Betrag des Potentials des nun positiv geladenen Toners 120 hängt von der Verweildauer des Toners im elektrischen Feld und von der Dichte des elektrischen Feldes ab. Dabei wird das Fotoleiterband 116 von der Gegenelektrode 114 angezogen. Die Anziehungskraft F ermittelt sich aus der Beziehung: $F = \frac{ε_{0} \cdot ε_{r} \cdot A \cdot U^{2},}{2 \cdot d^{2}}$
worin ε_r die Dielektrizitätskonstante der Luft zwischen Fotoleiterband 116 und Gegenelektrode 114, A die im elektrischen Feld wirksame Fläche 136 der Gegenelektrode 114, U die Potentialdifferenz und d der Abstand zwischen der Unterseite des Fotoleiterbandes 116 und der Gegenelektrode 114 ist.
In Figur 24 ist eine weitere Gegenelektrode 114 dargestellt, die als Klinge ausgeführt ist. Diese Klinge 114 besitzt einen rechteckigen Querschnitt und ist durch einen Halter 126 im Drucker und/oder Kopierer 128 befestigt.
In Figur 25 ist eine Klinge 114 dargestellt, deren Schneide gezackt ist. Die Klinge 114 wird in dem Drucker/Kopierer 128 so angeordnet, daß die Zacken 140 in Richtung Fotoleiterband 116 spitz zulaufen. Die Zacken 140 sind in gleichen Abständen angeordnet. Durch diese Anordnung ist eine gleichmäßige Umladung des latenten Tonerbildes 118 gewährleistet. Der Halter 126 der Klinge 114 ist in dieser Figur 25 nicht dargestellt.
In Figur 26 ist eine Gegenelektrode 114 dargestellt, die aus einer Anordnung von Einzelstiften 142 besteht. Die Stifte 142 sind auf einem Halter 126 in symmetrischen Abständen angeordnet. Der Halter 126 wird im Drucker und/oder Kopierer 128 so angeordnet, daß die Enden der Einzelstifte 142 in einer parallelen Ebene zum Fotoleiterband 116 bzw. zum Korotrondraht 112, und parallel zum Korotrondraht liegen.
In Figur 27 ist eine Gegenelektrode 114 dargestellt, die aus einem Draht 144 besteht. Der Draht 144 wird durch eine geeignete Haltevorrichtung 126 im Drucker und/oder Kopierer 128 so angeordnet, daß er in einer parallelen Ebene zum Fotoleiterband 116 sowie parallel zum Korotrondraht 112 liegt. Auf der vom Fotoleiterband 116 abgewandten Seite des Drahtes 144 ist ein Schirm 130 angeordnet. Als Draht 144 ist ein dem Korotrondraht 112 ähnlicher Draht 144 eingesetzt.
In Figur 28 ist eine Umdruckkorotroneinrichtung 146 mit einem Korotrondraht 112 und mit einer als Klinge 114 ausgebildeten Gegenelektrode dargestellt. Als Zwischenträger sind zwei Fotoleiterbänder 116a und 116b vorgesehen. Es können aber alternativ auch zwei Transferbänder eingesetzt werden. Ein noch nicht fixiertes Tonerbild 118a auf dem Fotoleiterband 116a enthält positiv geladene Tonerpartikel 120. Ein noch nicht fixiertes Tonerbild 118b auf dem Fotoleiterband 116b enthält negativ geladene Tonerpartikel 122. Die Fotoleiterbänder 116a und 116b sowie eine Papierbahn 148 werden zwischen dem Korotrondraht 112 und der Klinge 114 ohne diese zu berühren durchgeführt, wobei die Fotoleiterbänder 116a, 116b von Umlenkwalzen 124 geführt und angetrieben werden. Der Antrieb und die Führung der Papierbahn 148 ist in dieser Figur nicht dargestellt. Der Korotondraht 112 besitzt ein positives Potential und die Klinge 114 ein negatives Potential in bezug auf das Massepotential. Der Korotrondraht 112 ist auf der vom Fotoleiterband 116a abgewandten Seite von einem Schirm 130 umgeben. Die positiv geladenen Tonerpartikel 120 des latenten Tonerbildes 118a werden vom positiv geladenen Korotrondraht 112 abgestoßen und von den negativ geladenen Tonerpartikeln 122 des latenten Tonerbildes 118b sowie von der negativ geladenen Klinge 114 angezogen. Analog dazu werden die negativ geladenen Tonerpartikel 122 des latenten Tonerbildes 118b von der negativ geladenen Klinge 114 abgestoßen und von den positiv geladenen Tonerpartikeln 120 des latenten Tonerbildes 118a sowie von dem positiv geladenen Korotrondraht 112 angezogen. Auf die positiv und negativ geladenen Tonerpartikel 120, 122 wirkt durch das Umdruckkorotron 146 eine Kraft, die größer ist als die Bindungskräfte zwischen den Tonerpartikeln 120, 122 und den Fotoleiterbändern 116a, 116b. Die positiv und negativ geladenen Tonerpartikel 120, 122 werden durch die Feldkräfte des elektrischen Feldes auf die Papierbahn 146 umgedruckt. Auf der Papierbahn 146 bleiben die Tonerpartikel 120, 122 durch die Bindungskräfte zwischen den Tonerpartikeln 120, 122 und der Papierbahn 146 sowie durch die Anziehungskraft zwischen den positiv geladenen Tonerpartikeln 120 auf der einen Papierseite und den negativ geladenen Tonerpartikeln 122 auf der anderen Papierseite haften.

Bezugszeichenliste

M1: Zuführungsmodul
M2: Druckmodul
M3: Fixiermodul
M4: Nachverarbeitungsmodul
10: Aufzeichnungsträger, Papier, Einzelblatt bzw. Endlospapier
11: Transportkanal
E1: Elektrophotographiemodul, Frontseite
E2: Elektrophotographiemodul, Rückseite
T1: Transfermodul, Frontseite
T2: Transfermodul, Rückseite
12: Umlenkwalzen
13: Photoleiter
14: Ladeeinrichtung
15: Zeichengenerator
16/1 bis 16/5: Entwicklerstationen
17: Zwischenbelichtungseinrichtung
18: Umdruckeinrichtung, Transferbereich
19: Transferband
20: Übertragungskoronaeinrichtung
21: Endladekoronaeinrichtung
22: Reinigungsstation
23: Zwischenbelichtungseinrichtung
24: Umdruckstation
25: Umlenkwalze
26: Reinigungsstation
27: Umlenkwalze
28: Umdruckwalze
29: Umdruckkorotron
30: Schlaufenzieher
31: Stapeleinrichtung
32: Infrarotstrahler
33: Umlenkwalze
34: Kühlelement
35: Umlenkwalze
36: Schneideeinrichtung
37: Stapeleinrichtung
GS: Gerätesteuerung
ST: Steuereinrichtung
B: Bedienteil
38: Transportwalzen
39: Lade-Koronaeinrichtung
B1: Bilderzeugende Einrichtung
B2: Bilderzeugende Einrichtung
40: Gleichspannungsquelle
41: oberes Übertragungsband
42: unteres Übertragungsband
43: Trägermaterial
44: Tonerbild
45: Tonerbild
46: umgeladene Tonerteilchen
47a: Umladekorotron
47b: Masseelektrode
48: Gleichspannungsquelle
49a, 49b: Übertragungswalzen
49c, 49d: Führungswalzen
49e, 49f: Zuführwalzen
49g, 49h: Umlenkbügel
49i, 49j: Umlenkbügel gegen Masse geführt
P1: Transportpfeil
T: Transferstation
50: Kontaktierung
52: Mittelteil
54: Beschichtung
56: Kern

F: elektrisches Feld
F1: Feldlinie
R: Widerstand
U: Spannung
i: Strom
1: Länge
A: effektive Fläche
ρ: spezifischer Widerstand
110: Umladekorotroneinrichtung
112: Korotrondraht
114: Gegenelektrode
116: Fotoleiterband
118: latentes Tonerbild
120: positiv geladene Tonerpartikel
122: negativ geladene Tonerpartikel
124: Umlenkwalze
126: Halter
128: Druck- und/oder Kopiereinrichtung
130: Schirm
132: Feldlinien
134: Feldlinien
136: im elektrischen Feld wirksame Fläche der Gegenelektrode
140: Zacken
142: Einzelstifte
144: Draht
146: Umdruckkorotron
148: Papierbahn

Claims

Druck- oder Kopiereinrichtung mit einer Korotroneinrichtung (110),
mit mindestens einem Korotrondraht (112) mit einem ersten Potential,
mit mindestens einer Gegenelektrode (114) mit einem vom ersten Potential verschiedenen zweiten Potential,
und mit mindestens einem zwischen Korotrondraht (112) und Gegenelektrode (114) geführten Zwischenträger (116) für Tonerbilder,
Dadurch gekennzeichnet, daß
die Gegenelektrode (114) elektrisch leitende Erhebungen (140, 142) hat, deren Endpunkte in Richtung des Korotrondrahtes (112) ragen und die in einer Ebene parallel zur Längsachse des Korotrondrahtes (112) und parallel zum Zwischenträger (116) liegen.
Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß diese Erhebungen (140, 142) parallel zur Längsachse des Korotrondrahtes (112) verlaufen.
Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenelektrode (114) als Erhebungen Einzelstifte (142) enthält.
Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenelektrode (114) spitz zulaufende Erhebungen (140, 142) enthält.
Druck- oder Kopiereinrichtung mit einer Korotroneinrichtung (110),
mit mindestens einem Korotrondraht (112) mit einem ersten Potential,
mit mindestens einer Gegenelektrode (114) mit einem vom ersten Potential verschiedenen zweiten Potential,
und mit mindestens einem zwischen Korotrondraht (112) und Gegenelektrode (114) geführten Zwischenträger (116) für Tonerbilder,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Gegenelektrode (114) nach Art einer Klinge mit einer Schneide ausgebildet ist, wobei die Schneide parallel zur Längsachse des Korotrondrahtes (112) angeordnet ist.
Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneide gezackt ist, und daß die Endpunkte und/oder Endflächen der Zacken (140) in Richtung des Korotrondrahtes (112) ragen und parallel zur Längsachse des Korotrondrahtes (112) liegen.
Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zacken (140) in Richtung des Korotrondrahtes (112) spitz zulaufen.
Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der Klinge (114) sich in Richtung des Korotrondrahtes (112) verjüngt.
Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneide eine Breite hat, die im Bereich von 0,02 mm bis 0,5 mm, vorzugsweise im Bereich von 0,02 mm bis 0,1 mm liegt.
Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Korotrondraht (112) und die Gegenelektrode (114) in einer Ebene liegen, die senkrecht zum Zwischenträger (116) steht.
Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenträger (116) ein Fotoleiterband oder ein Transferband ist.
Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da-durch gekennzeichnet, daß die Korotroneinrichtung (110) ein Umladekorotron, ein Ladekorotron, ein Umdruckkorotron oder ein Löschkorotron ist.
Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenträger (116) in einem Abstand in einem Bereich von 0,2 mm bis 4 mm, vorzugsweise in einem Bereich von 0,2 mm bis 1 mm, an der Gegenelektrode (114) vorbeigeführt wird.
Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenelektrode (114) Massepotential besitzt.
Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenträger (116) aus einem hochohmigen Material besteht, das einen spezifischen Widerstand von >10⁶ Ohm cm besitzt.