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Title:
ELECTROPHOTOGRAPHIC PRINTING DEVICE OF MODULAR CONSTRUCTION
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2002/035293
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to an electrophotographic printing device of modular construction with a support device, comprising a transport device, upon which a substrate may be transported between a start position and a target position and one or several electrophotographic units are arranged on the support device, between the start and target position, comprising a developer unit, a photoconductor and an illumination unit for the photoconductor. The support device comprises two or more housing positions arranged one behind the other in the transport direction of the transport device, provided with unitary mechanical interfaces. The electrophotographic units comprises unitary fixing pieces which are complementary in form to said interfaces. Such a printing device may be flexibly laid out due to the technical assembly thereof and may be individually set-up for specific printing jobs with ease.

Inventors:
SCHULTHEIS BERND (DE)
LATTERMANN BIRGIT (DE)
JUNG DIETER (DE)
Application Number:
PCT/EP2001/011539
Publication Date:
May 02, 2002
Filing Date:
October 06, 2001
Export Citation:
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Assignee:
SCHOTT GLAS (DE)
ZEISS STIFTUNG (DE)
SCHULTHEIS BERND (DE)
LATTERMANN BIRGIT (DE)
JUNG DIETER (DE)
International Classes:
G03G15/01; G03G21/16; G03G15/22; (IPC1-7): G03G15/01; G03G21/16
Foreign References:
US5208612A1993-05-04
EP0932851B12001-01-10
US4569582A1986-02-11
Other References:
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 2000, no. 06 22 September 2000 (2000-09-22)
Attorney, Agent or Firm:
Fleck, Hermann-josef (Klingengasse 2 Vaihingen/Enz, DE)
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Claims:
Ansprüche
1. Modular aufgebaute elektrofotografische Druckvorrichtung mit einer Tragvorrichtung (15), die eine Transportvorrichtung (16) aufweist, auf der ein Substrat zwischen einer Startund einer Zielposition transportierbar ist, wobei an der Tragvorrichtung (15) zwischen der Startund der Zielposition eine oder mehrere elektrofotografische Einheiten (12 ad) angeordnet sind, die eine Entwicklereinheit, einen Fotoleiter und eine dem Fotoleiter zugeordnete Belichtungseinheit aufweisen, wobei die Tragvorrichtung (15) in Transportrichtung der Transportvorrichtung (16) hintereinander liegend wahlweise zwei oder mehrere Aufnahmepositionen aufweist, die mit einheitlichen mechanischen Schnittstellen ausgestattet sind, wobei die elektrofotografischen Einheiten (12 ad) Befestigungsteile aufweisen, die den Schnittstellen angepasst ausgebildet sind.
2. Druckvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmepositionen mit einheitlichen elektrischen Schnittstellen, vorzugsweise mit einem Bussystem, ausgestattet sind.
3. Druckvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Tragvorrichtung (15) aus wenigstens zwei hintereinander gestellten Teilgestellen zusammengesetzt ist, und dass die Teilgestelle baugleich sind und jeweils wenigstens eine Aufnahmeposition für eine elektrofotografische Einheit aufweisen.
4. Druckvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Transportvorichtung (16) über die Teilgestelle (15) als einheitliche Baugruppe geführt ist oder dass jedes Teilgestell eine eigene TeilTransportvorrichtung aufweist, und dass die einzelnen TeilTransportvorrichtungen zur Bildung einer einheitlichen Transportvorrichtung (16) miteinander mechanisch und/oder über eine elektrische Antriebssteuerung gekoppelt sind.
5. Druckvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Startposition ein Zentriermodul (11) an die Tragvorrichtung (15) angebaut ist.
6. Druckvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass dem Zentriermodul (11) in Transportrichtung (16) vorgeschaltet ein VorzentrierModul (10) zugeordnet ist, und dass das VorzentrierModul (10) an der Tragvorrichtung (15) oder an dem Zentriermodul (11) angebaut ist.
7. Druckvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass an der Tragvorrichtung (15) oder an der elektrofotografischen Einheit 112 ad) ein Fixiermodul (13) angeordnet ist, das zur Vorfixierung oder zur endgültigen Fixierung, z. B. Einbrand oder Härten, des auf das Substrat aufgebrachten Toners dient.
8. Druckvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Fixiermodul (13) Befestigungsteile aufweist, mittels denen es an die Schnittstellen der Tragvorrichtung (15) anbaubar ist.
9. Druckvorrichtung nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass im Anschluss an jede elektrofotografische Einheit (12 ad) ein Fixiermodul (13) angeordnet ist.
10. Druckvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Zielposition ein Auslaufmodul (14), beispielsweise eine Stapelvorrichtung an die Tragvorrichtung (15) angebaut ist.
11. Druckvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich Zielposition ein Auslaufmodul (14) zur Verkettung mit weiterverarbeitenden Fertigungseinrichtungen angeordnet ist.
12. Druckvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass jede elektrofotografische Einheit ein Transfersystem (12.2) zur Übertragung des Toners auf das Substrat aufweist, und dass dem Transfersystem in Transportrichtung vorgeschaltet ein Primär Lademittel (12.1) zugeordnet und in Transportrichtung nachgeschaltet ein SekundärLademittel (12.3) zugeordnet ist.
13. Druckvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bildung eines VollfarbDrucksystems an die Tragvorrichtung (15) vier elektrofotografische Einheiten (12 ad) angebaut sind, wobei in den einzelnen elektrofotografischen Einheiten gefärbte Toner, nämlich cyan, magenta, gelbbzw. schwarzgefärbter Toner bevorratet ist.
14. Verwendung der Druckvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12 zur Bedruckung flächiger, biegesteifer Substrate.
Description:
Modular aufgebaute elektrofotografische Druckvorrichtung Die Erfindung bezieht sich auf eine modular aufgebaute elektro-fotografische Druckvorrichtung. Aus der EP 0 896 256 A2 ist eine Druckvorrichtung bekannt, mit der Kopierpapier im Farbdruckverfahren beschichtet werden kann. Hierzu weist die Druckvorrichtung vier Fotoleitertrommeln auf, die hintereinander liegend angeordnet sind. Das Kopierpapier wird mittels eines Förderbandes an den Fotoleitertrommeln vorbeigeführt. Dabei kann dann von jeder Fotoleitertrommel Toner mit einer spezifischen Einfärbung auf das Kopierpapier aufgetragen werden.

Solche Druckvorrichtungen eignen sich nicht für den industriellen Einsatz, wenn beispielsweise plattenförmige Werkstücke mit einem Dekordruck versehen werden sollen. Für diesen Anwendungsfall muss die Druckvorrichtung speziell auf die Druckanforderungen angepasst sein. Wenn beispielsweise eine Zweifarbenbedru- ckung erfolgen oder ein Spezialtoner aufgebracht werden soll, so ist die Druckvorrichtung nicht optimal ausgelegt.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine elektrofotografische Druckvorrichtung zu schaffen, die hinsichtlich ihrer technischen Bestückung flexibel auslegbar ist und individuell auf den spezi-fischen Druckauftrag hin mit geringem Aufwand ausgerüstet werden kann.

Zur Lösung der Aufgabe wird anspruchsgemäß vorgeschlagen, eine modular aufgebaute elektrofotografische Druckvorrichtung mit einer Tragvorrichtung, die eine Transportvorrichtung aufweist, auf der ein Substrat zwischen einer Start-und einer Zielposition transportierbar ist, wobei an der Tragvorrichtung zwischen der Start-und der Zielposition eine oder mehrere elektrofotografische Einheiten angeordnet sind, die eine Entwicklereinheit, einen Fotoleiter und eine dem Fotoleiter zugeordnete Belichtungseinheit aufweisen, wobei die Tragvorrichtung in Transportrichtung der Transportvorrichtung hintereinander liegend wahlweise zwei oder mehrere Aufnahmepositionen aufweist, die mit einheitlichen mechanischen Schnittstellen ausgestattet sind, wobei die elektrofotografischen Einheiten Befestigungsteile aufweisen, die den Schnittstellen angepasst ausgebildet sind.

Die elektrofotografischen Einheiten bilden selbstständig funktionsfähige Baugruppen, die nach Wahl des Anwenders auf dem Traggestell positioniert werden können. Abhängig von dem zu erledigenden Druckauftrag kann eine oder mehrere elektrofotografische Einheiten verwendet werden. Hierdurch lassen sich dann auch nacheinander unterschiedliche Toner mit verschiedenen technischen Eigenschaften oder verschiedener Farbe zur Dekoration und/oder Modifikation von Oberflächeneigenschaften von plattenförmigen Werkstoffen verdrucken. Da die Tragvorrichtung einheitliche mechanische Schnittstellen bildet, können die elektrofotografischen Einheiten einfach montiert und zugeordnet werden.

Der Montageaufwand läßt sich dann weiter reduzieren, wenn zusätzlich vorgesehen ist, dass die Aufnahmepositionen mit einheitlichen elektrischen Schnittstellen, vorzugsweise mit einem Bussystem, ausgestattet sind.

Gemäß einer möglichen Erfindungsvariante kann es vorgesehen sein, dass die Tragvorrichtung aus wenigstens zwei hintereinander gestellten Teilgestellen zusammengesetzt ist, und dass die Teilgestelle baugleich sind und jeweils wenigstens eine Aufnahmeposition für eine elektrofotografische Einheit auf- weisen. Auf diese Weise kann die Tragvorrichtung in der gewünschten Weise, angepasst auf die individuellen Anforderungen, aufgebaut werden. Dabei wird vornehmlich die Anzahl der einzusetzenden elektrofotografischen Einheit bestimmend für die Anzahl der Teilgestelle sein.

Zusätzlich kann es dann auch vorgesehen sein, dass die Transportvorrichtung über die Teilgestelle als einheitliche Baugruppe geführt ist oder dass jedes Teilgestell eine eigene Teil-Transportvorrichtung aufweist, und dass die einzelnen Teil- Transportvorrichtungen zur Bildung einer einheitlichen Transportvorrichtung miteinander mechanisch und/oder über eine elektrische Antriebsteuerung gekoppelt sind. Die Verbindung der Teil-Transportvorrichtungen stellt einen synchronen Vorschub sicher, so dass das Substrat mit gleichbleibender Geschwindigkeit transportiert werden kann.

Um eine geordnete Zufuhr der Substrate sicher zu stellen, kann es vorgesehen sein, dass im Bereich der Startposition ein Zentriermodul an die Tragvorrichtung angebaut ist. Das Zentriermodul stellt also wiederum eine einheitliche Baugruppe dar, die bausatzartig an die Druckvorrichtung angebunden werden kann.

Es kann dabei weiterhin vorgesehen sein, dass dem Zentriermodul in Trans- portrichtung vorgeschaltet ein Vorzentrier-Modul zugeordnet ist, und dass das Vorzentrier-Modul an der Tragvorrichtung oder an dem Zentriermodul angebaut ist.

In Verbindung mit dem Zentriermodul gewährleistet das Vorzentrier-Modul eine exakte Ausrichtung der Substrate und deren geordnete Zuführung.

Gemäß einer bevorzugten Erfindungsausgestaltung ist es vorgesehen, dass an der Tragvorrichtung oder an der elektrofotografischen Einheit ein Fixiermodul angeordnet ist, das zur Vorfixierung oder zur Fixierung des auf das Substrat aufgebrachten Toners dient. Nach dem erfolgten Tonerauftrag durch die eine oder durch die mehreren elektrofotografischen Einheiten kann der Toner über das Fixier- Modul mittels eines geeigneten Energieeintrages mit der Oberfläche des Substrates verbunden werden. Die Vorfixierung des Toners nach dem erfolgten Tonerauftrag erweist sich insbesondere dann als sinnvoll, wenn beispielweise keramische Farben verdruckt werden. Diese keramischen Farben werden üblicherweise auf Substraten auf Glas oder Glaskeramik aufgebracht. Nach Verlassen der Druckvorrichtung wird das Substrat mit dem vorfixierten Toner zur endgültigen Fixierung einer Einheit zugeführt, in der der Toner bei hoher Temperatur fixiert, insbesondere bei keramischen Tonern eingebrannt oder bei duroplastischen Tonern ausgehärtet wird.

Das Fixiermodul kann Befestigungsteile aufweisen, mittels denen es an die Schnittstellen der Tragvorrichtung ankoppelbar ist. Die Schnittstellen dienen somit nicht alleine zur Befestigung und exakten Ausrichtung der elektrofotografischen Einheiten, sondern auch des oder der Fixiermodule.

Wie bereits vorstehend erwähnt wurde, kann ein einziges Fixier-odul für eine Druckvorrichtung vorgesehen sein. Dies würde dann üblicherweise in Trans- portrichtung nach den einzelnen elektro-fotografischen Einheiten angeordnet sein.

Denkbar ist es jedoch auch, dass jeder elektrofotografischen Einheit ein Fixiermodul zugeordnetist, womitZwischenfixierungen möglich werden. Dies kann insbesondere dann von Bedeutung sein, wenn beispielsweise Toner übereinander gedruckt werden sollen.

Im Bereich der Zielposition der Druckvorrichtung kann ein Auslaufmodul vorgesehen sein. Mittels diesem lässt sich eine geordnete Abführung der bedruckten Substrate erreichen. Das Auslaufmodul kann beispielsweise eine Stapelvorrichtung sein, die an die Tragvorrichtung angebaut ist.

Damit insbesondere flächige Substrate mit großer Wandstärke, beispielsweise Glasplatten, Glaskeramikplatten, Holzplatten oder Kunststoffplatten zuverlässig bedruckt werden können, sieht eine denkbare Erfindungsausgestaltung vor, dass jede elektrofotografische Einheit ein Transfersystem zur Übertragung des Toners auf das Substrat aufweist, und dass dem Transfersystem in Transportrichtung vorgeschaltet ein Primär-Lademittel und in Transportrichtung nachgeschaltet ein Sekundär-Lademittel zugeordnet ist. Mittels des Primär-und des Sekundär- Lademittels kann die Oberfläche des Substrates elektrostatisch aufgeladen werden.

Denkbare Lademittel sind Ladebürsten, Laderollen oder Ladecoronen, die vorzugsweise auf die Oberfläche des zu bedruckenden Substrates wirken. Beim Durchgang durch die elektrofotografische Einheit wird das Substrat zunächst mit dem Primär-Lademittel geladen. Anschließend gelangt das Substrat in den Bereich des Transfersystemes, wo ein Tonerübertrag stattfindet.

Das Substrat wird dann weiter zu dem Sekundär-Lademittel vorgeschoben, wo es nachgeladen wird. Abhängig von der Größe des Substrates bzw. von dessen Positionierung auf der Transportvorrichtung, steht das Substrat nun entweder sowohl mit dem Primär-Lademittel als auch dem Sekundär-Lademittel oder alleine mit dem Sekundär-Lademittel in Verbindung. Es sollte sichergestellt werden, dass das Substrat während des Beschichtungsvorganges stets wenigstens einem Lademittel in Verbindung steht und von diesem geladen wird.

Zur Bildung eines Vollfarb-Drucksystems konnen beispielweise an die Trag- vorrichtung vier elektrofotografische Einheiten angebaut sein, wobei in den einzelnen elektrofotografischen Einheiten gefärbte Toner, nämlich cyan-, magenta-, gelb-bzw. schwarz gefärbter Toner bevorratet ist. Die einzelnen Farben lassen sich übereinander drucken, gegebenenfalls mit Zwischenfixierung oder nebeneinander drucken und somit miteinander mischen. Damit können in bekannter Farbe weitere Farben erzeugt werden.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen : Fig. 1 in schematischer Darstellung eine Druckvorrichtung mit einer elektrofotografischen Einheit und Fig. 2 in schematischer Darstellung ein Vollfarb-Drucksystem.

In der Fig. 1 ist eine Druckvorrichtung zur Bedruckung platten-förmiger Werk-stoffe gezeigt. Mit dieser Druckvorrichtung kann ein Einfarbendruck erfolgen.

Die Druckvorrrichtung weist eine Tragvorrichtung 15 auf, der ein Transportsystem 16 zugeordnet ist. Entlang des Transportsystemes sind verschiedene Bauteile angeordnet. Mittels des Transport-systemes kann ein Substrat zwischen einer Start-und Zielposition transportiert werden. Das Substrat kann beispielsweise eine Glaskeramikplatte, eine Glasplatte, eine Keramikplatte oder eine Kunststoffplatte sein. Weiterhin vorgesehen ist die Bedruckung von flexiblen Substraten, wie beispielsweise Kunststofffolien, Leder, Stoffe etc., die dann während des Druckvorganges auf einer biegesteifen Unterlage fixiert werden, die sich auf der Transportvorrichtung befindet oder Teil derselben ist. Im Bereich der Startposition ist ein Vorzentrier-Modul 10 angeordnet. Mittels diesem wird das Substrat grob positioniert. Anschließend wird das Substrat mittels der Transportvorrichtung 16 einem Zentriermodul 11 zugeführt, in den es exakt ausgerichtet wird. Nach der erfolgten Lageausrichtung des Substrates wird dieses einer elektrofotografischen Einheit 12a zugeführt.

Die elektrofotografische Einheit 12a besitzt einen Entwickler, einen Fotoleiter und ein Transfersystem 12. 2. Des Weiteren weist die elektrofotografische Einheit 1 2a eine Belichtungsanordnung auf, mittels der auf dem Fotoleiter in bekannter Weise ein latentes Ladungsbild erzeugt werden kann. Aufgrund dieses Ladungsbildes wird von dem Entwickler ein Tonermaterial, das in einer separaten Toner-Kartusche des Entwicklers bevorratet ist, auf den Fotoleiter übertragen. Der Fotoleiter überträgt dann direkt oder unter Zuhilfenahme des Transfersystemes 12.2 den Toner auf das Substrat. Um einen Tonerübertrag auf das Substrat mit guter Qualität sicherstellen zu können, ist dem Transfersystem 12.2 ein Primär- Lademittel 1 2. 1 vorgeschaltet und ein Sekundär-Lademittel 1 2. 3 nachgeschaltet.

Das Primär-und das Sekundär-Lademittel bringen eine Ladung in die zu bedruckende Oberfläche des Substrates ein. Diese wird durch die Andordnung vom Primär-Lademittel und Sekundär-Lademittel während des gesamten Be- schichtungsvorganges aufrecht erhalten.

Nach der erfolgten Toneraufbringung auf das Substrat durchläuft dieses ein Fixiermodul 13. In dem Fixiermodul 13 wird der Toner unter Temperatureinwirkung mit dem Substrat verbunden. Anschließend gelangt das Substrat in ein Auslaufmodul 14, in welchem es aus der Druckvorrichtung entnommen wird, in eine Stapelvorrichtung, beispielsweise in einen Puffer, hineinläuft oder über eine entsprechende Verkettung zu weiterverarbeitenden Fertigungsstationen gelangt.

Die Tragvorrichtung 15 ist so ausgebildet, dass sie einheitliche mechanische Schnittstellen sowohl für die elektrofotografische Einheit 12a als auch für das Fixiermodul 13 aufweist. Elektro-fotografische Einheit 12a und das Fixiermodul 13 weisen dementsprechend Befestigungsteile auf, die auf die mechanischen und elektrischen Schnittstellen der Tragvorrichtung angepasst ausgebildet sind. Damit ist eine schnelle und einfache Zuordnung dieser Baueinheiten zu der Trag- vorrichtung 15 möglich.

In der Fig. 2 ist ein Vollfarb-Drucksystem dargestellt. Ähnlich wie bei der Ausgestaltung gemäß der Fig. 1 ist eine Tragvorrichtung 15 mit einem Transportsystem 16 verwendet. Die Tragvorrichtung 15 weist hintereinander liegend fünf mechanische Schnittstellen auf, an denen eine elektrofotografische Einheit 12a, 12b, 12c, 12d, bzw. ein Fixiermodul 13 befestigt werden kann. Da die mechanischen und elektrischen Schnittstellen einheitlich sind, können die elektrofotografischen Einheiten 12a bis 12d in beliebiger Reihenfolge angeordnet werden. In jeder der elektrofotografischen Einheiten 12a bis 12d ist ein Toner bevorratet.

Die Toner sind jedoch unterschiedlich gefärbt, so kann beispielsweise in der ersten elektrofotografischen Einheit 1 2a ein magentafarbiger, in der elektrofotografischen Einheit 12b ein gelber, in der elektrofotografischen Einheit 12c ein cyanfarbiger und in der elektrofotografischen Einheit 1 2d ein schwarzer Toner bevorratet sein.

Wie die Fig. 2 erkennen lässt, sind auf der Tragvorrichtung 15 ähnlich wie bei der Fig. 1 wieder ein Vorzentrier-Modul 10, ein Zentriermodul 11, ein Fixiermodul 13 und ein Auslaufmodul 14 montiert. Weiterhin ist ein Transportsystem 16 verwendet, das die einzelnen Baueinheiten der Druckvorrichtung miteinander verkettet.