Die Erfindung betrifft eine elektrofotographische Druckvorrichtung mit einer Toner-Entwicklereinheit, einer Belichtungsvorrichtung, einer Entwicklertrommel, einem Fotoleiter, einer Transfereinheit und einer geerdeten Ladeeinrichtung, bei der das zu bedruckende Substrat auf einer Transportvorrichtung liegend an der Transferzone der Transfereinheit vorbeibewegt und das Tonerbild der Transfereinheit auf das Substrat übertragen werden.

Eine derartige Druckvorrichtung ist aus der DE 198 49 500 A1 bekannt. Die Entwicklereinheit arbeitet mit einem Toner und ist einer Fotoleiter-Trommel zugeordnet. Die Fotoleiter-Trommel wird mittels einer Belichtungsvorrichtung auf ihrer Oberfläche aktiviert, so dass darauf ein Tonerauftrag möglich wird. Die Fotoleiter-Trommel steht über eine Kontaktlinie in Verbindung mit einer Transferwalze. Die Transferwalze rollt auf der Oberfläche des zu bedruckenden Substrates ab und wird dabei unter Zuhilfe einer elektrostatischen Aufladung des Substrates auf die der Transfereinheit zugekehrte Oberseite des Substrates übertragen.

Bei dieser Druckvorrichtung finden zwei Transfervorgänge des Tonerbildes statt. Der erste Transfervorgang entsteht beim Übergang von der Fotoleiter-Trommel auf die Transferwalze, der zweite beim Übergang des Toners auf das Substrat. Bei den Transfervorgängen erfolgt jeweils keine vollständige Übertragung des Toners. Es ist anzustreben, eine möglichst hohe Übergangsrate zu erzielen, damit klare, konturenscharfe Druckbilder entstehen. Dabei ist die gleichmäßige und ausreichende Ausbildung des Ladungsbildes im Bereich der Oberfläche des Substrates, d.h. die Ladungsübertragung von der Ladeeinrichtung zum Substrat von entscheidender Bedeutung.

Insbesondere bei dicken Substraten kommt es zu ungenügenden Aufladungen, wenn dieses aus einem elektrisch schlecht leitendem Material besteht.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Druckvorrichtung der eingangs erwähnten Art zu schaffen, bei der eine effektive und gleichmäßige Tonerübertragung auf die Oberfläche eines Substrates unabhängig von der Materialstärke und von der Beschaffenheit des Substrates stattfindet und nicht homogene Bereiche im Druckbild (Schattenbildungen) vermieden werden.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch erreicht, dass zwischen der geerdeten Transportvorrichtung und dem Substrat ein Isolator und zwischen dem Substrat und dem Isolator eine elektrisch leitende Schicht angeordnet sind, die sich über die über dem Substrat befindliche Ladeeinrichtung und die in Transportrichtung ausgerichtete Abmessung des zu bedruckenden Substrates erstreckt.

Zur Verbesseerung der Tonerübertragung wird die elektrisch leitende Schicht zwischen dem Substrat und dem Isolator auf ein Potential (Feldspannung U_F) von 1 bis 10kV, typ. zwischen 1,5 und 4kV gegenüber Masse aufgeladen. Die elektrisch leitende Schicht ist gegenüber der Transportvorrichtung isoliert aufgebaut.

Selbst bei elektrisch nichtleitenden Substraten, wie Glas-, Glaskeramik- oder Kunststoffplatten, wird mit dem isoliert auf der Transportvorrichtung gelagerten Substrat und den zwischen dem Substrat und der Transportvorrichtung angeordneten Isolator eine gleichmäßige und ausreichende Aufladung der Oberfläche des Substrates erreicht, wenn zwischen dem Substrat und dem Isolator noch eine durchgehende Metallschicht angeordnet ist, die sich in Transportrichtung mindestens über die Ladeeinrichtung und die in Transportrichtung ausgerichtete Abmessung des Substrates erstreckt. Dies dürfte darauf zurückzuführen sein, dass dabei ein homogenes Feld erzeugt wird, das durch die Transportvorrichtung nicht beeinträchtigt wird, wenn diese auf ein Potential gelegt wird, das dem Bezugspotential der Aufladung entspricht.

Die Ladeeinrichtung ist dabei vorzugsweise so ausgeführt, dass die Ladeeinrichtung eine in Transportrichtung vor und eine hinter der Transferzone angeordnete Teil-Ladeeinrichtung aufteilt, die in geerdeten Gehäusen untergebracht sind, die zum Substrat hin offen sind.

Bei dieser Ausgestaltung der Druckvorrichtung wird das zu bedruckende Substrat zunächst der vor der Transfereinheit angeordneten Teil-Ladeeinrichtung zugeführt und wird dabei an seiner Oberfläche elektrostatisch aufgeladen, ehe es der Transferzone zugeführt wird. In der Transferzone erfolgt der Tonerübertrag. Bei fortschreitendem Transport des Substrates kann es abhängig von der Größe des Substrates und des Druckbildes vorkommen, dass der Tonerübertrag auf das Substrat noch nicht abgeschlossen ist, das Substrat jedoch bereits die vor der Transferzone angeordnete Teil-Ladeeinrichtung bereits verlassen hat. Die nach der Transferzone angeordnete Teil-Ladeeinrichtung verhindert dann einen Ladungsabfall, indem diese das Substrat nachlädt. Auf diese Weise wird ein gleichmäßiger und effektiver Tonerübertrag über den gesamten Transportweg des Substrates hinweg durch eine homogene Aufladung sichergestellt.

Bei segmentiertem Isolator lässt sich ein Potentialausgleich zwischen den einzelnen Segmenten ausführen, was zu besseren Druckergebnissen führt.

Der Transport der Substrate kann so erfolgen, dass eine tischartige Transportvorrichtung verwendet ist, die an der Transferzone linear vorbeiführbar und mittels einer einteiligen oder in Segmente unterteilte Isolierplatte als Isolator abgedeckt ist, und dass die Segmente oder die einstückige Isolierplatte auf der dem Substrat zugekehrten Oberseite mit einer leitfähigen Schicht, z.B. eine Metallschicht versehen sind (ist).

Sind in der Transportvorrichtung Funktionselemente untergebracht, die mit dem Substrat in Kontakt kommen, wie z.B. Ansaugöffnungen, Nuten, Transportelemente, Sensoren, Kabeldurchführungen oder andere Bauteile, dann sieht eine weitere Ausgestaltung vor, dass die tischartige Transportvorrichtung Funktionselemente trägt, die durch die Segmente oder die einstückige Isolierplatte sowie die leitfähige Schicht geführt und elektrisch leitend mit der leitfähigen Schicht verbunden sind, jedoch elektrisch gegenüber der Transportvorrichtung isoliert sind.

Auf diese Weise werden im Bereich der Funktionselemente Inhomogenitäten der Aufladung vermieden, welche zu Störungen des Tonerübertrages im Bereich der Funktionselemente führen können.

Die Funktionselemente müssen stets bündig mit der leitfähigen Schicht abschließen, was z.B. durch federnde Abstützung der Funktionselemente an der Transportvorrichtung erreicht wird und zum satten Anliegen derselben an der Unterseite des Substrates führt.

Der Transport der Substrate kann nach einer Ausgestaltung auch so vorgenommen werden, dass die Transportvorrichtung ein Endlosförderband aufweist, das selbst als Metallband ausgebildet oder auf der die Substrate tragenden Außenseite mit einer Metallschicht versehen ist, dass das Endlosförderband über als Isolator ausgebildete Umkehrwalzen geführt ist, und dass das Endlosförderband zwischen den Umkehrwalzen auf einem das Transportgestell abdeckenden Isolierplatte bewegbar ist.

Der Transport der Substrate kann dabei kontinuierlich erfolgen, ohne das Maschinengestell bewegen zu müssen. Der Aufbau einer homogenen und ausreichenden Aufladung der Substrate bleibt auch bei dieser Ausgestaltung der Transporteinrichtung sichergestellt.

Um die Aufladung auch quer zur Transportrichtung in gleicher Weise vorzunehmen, sieht eine Ausgestaltung vor, dass die Ladeeinrichtung als Flächencoronen ausgebildet sind, die sich über die gesamte, quer zur Transportrichtung erstreckende Breite der zu bedruckenden Fläche der Substrate und zumindest teilweise über die in Transportrichtung ausgerichtete Fläche der Substrate erstrecken, wobei zudem vorgesehen ist, dass die Flächencoronen elektrisch nichtleitende Coronendrahthalter aufweisen, die in geerdeten Gehäusen gespannt sind, auf denen mehrere nebeneinander angeordnete, elektrisch leitende Coronendrähte gehalten sind, denen ein einheitliches Ladungspotential zugeführt ist, dessen Gegenpotential geerdet ist.

Die Druckvorrichtung ist weiterhin so aufgebaut, dass die beiden Teil-Ladeeinrichtungen einen Abstand aufweisen, der kleiner ist als die Erstreckung der zu bedruckenden Fläche des Substrates in Transportrichtung.

Die erwähnte elektrisch leitfähige Schicht besteht aus einer dünnen Aluminium- oder Kupferfolie. Ebenso geeignet sind dünne Bleche oder Folien aus Stahl und auch elektrisch leitfähig gemachte Kunststofffolien aus Polyurethan, Silikon und dgl. Die elektrische Leitfähigkeit der Schicht muss gegenüber dem Isolator groß genug sein. Vorteilhaft sind Widerstände kleiner als 1000 Ω/cm².

Als Isolator eignen sich Materialien aus hochschlagfesten Kunststoffen, wie Polyamid, Polyimid, Epoxidharze, Hartpapier, Bakelit.

Der Isolator kann nach einer weiteren Ausgestaltung auch aus abriebfestem und mechanisch belastbarem keramischen oder silikatischem Material, wie Al₂O₃ oder dünnem Glas, bestehen.

Nach einer bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Metallschicht aus Aluminium- oder Kupferfolie, dünnem Blech, Stahlfolie oder elektrisch leitfähig gemachten Kunststofffolien aus Polyurethan, Silikon und dgl. besteht, die eine elektrische Leitfähigkeit kleiner als 1000 Ω/cm² aufweisen.

Metallschicht und Isolator können auch zu einer Einheit zusammengefasst sein und aus einer mit Kupfer kaschierten Epoxidharzplatte bestehen.

Die leitfähige Schicht kann nach einer weiteren Ausgestaltung auch so vorgenommen werden, dass eine elastische Unterlage mit leitfähiger oder metallisierter Oberfläche, auf dem Isolator der Transportvorrichtung aufgebracht ist, was zum gleichmäßigen Anliegen der Substrat Unterseite führt. Auch ist eine Segmentierung der Unterlage möglich, wenn die Segmente untereinander elektrisch leitfähig verbunden sind. Um einen effektiven Transfer zu erreichen, wird die leitfähige Oberfläche der Unterlage auf ein Potential (Feldspannung U_F) von 1 bis 10kV, insbesondere 3,5 bis 5kV gegenüber Masse aufgeladen. Der Oberflächenwiderstand der elastischen Unterlage und der Widerstand der in die Transportvorrichtung eingelassenen Funktionselemente wie z.B. Endlosförderbänder sollte vorzugsweise aneinander angepasst sein, da dies zu einer homogenen Aufladung des Substrates führt.

Um eine bessere Isolation zwischen dem aufzuladenden Substrat und der Transportvorrichtung zu erreichen, sieht eine weitere Ausgestaltung der Druckvorrichtung vor, dass das zu bedruckende Substrat in einer der Substratgröße angepasste Form gelegt wird. Die Form ist aus einem elektrisch isolierenden Material, die der Substrat-Unterseite zugewandte Oberfläche der Form ist elektrisch leitfähig oder mit einer elektrisch leitfähigen Schicht bzw. Metallplatte versehen. Die leitfähige Schicht bzw. die Metallplatte wird über Schleifkontakte, welche direkt vor und hinter der sich über dem Substrat befindlichen Ladeeinrichtung angebracht sind, auf das Potential (Feldspannung U_F) von 1 bis 10kV, insbesondere 1,5 - 4kV gegenüber Masse aufgeladen.

Die Erfindung wird anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1

eine Druckvorrichtung mit linear bewegbarer Transportvorrichtung,

Fig. 2

schematisch die Potentialverteilung bei der elektrostatischen Aufladung eines Substrates,

Fig. 3

eine linear bewegbare Transportvorrichtung mit Funktionselementen, die mit dem Substrat in Kontakt stehen,

Fig. 4

eine als Endlosförderband ausgebildete Transportvorrichtung,

Fig. 5

schematisch das zusätzliche Potential zur elektrostatischen Aufladung des Substrates und der leitfähigen Schicht und

Fig. 6

isolierte Substrat Unterlagsplatte zur elektrostatischen Aufladung über Schleifkontakte.

Die der Unterseite der Substrate 30 zugekehrte Oberseite der Isolatorplatte 17 oder der Segmente 17.1 bis 17.n sind mit einer Metallschicht 31 versehen.

Wie dem Schema nach Fig. 2 zu entnehmen ist, wird die Transportvorrichtung 25 geerdet, d.h. auf das Gegenpotential der Ladungsspannung Uc gelegt. Die Coronendrähte der Teil-Ladeeinrichtungen 16 und 18 werden einheitlich auf das Potential der Ladungsspannung Uc gelegt. Die Metallschicht 31 des Isolators 17 bzw. der Segmente 17.1 bis 17.n bleibt potentialfrei bzw. wird zur weiteren Verbesserung der Tonerübertragung auf eine Spannung (U_F) von 1 bis 10kV, insbesondere von 3,5 bis 5kV gegenüber Masse aufgeladen.

Im Bereich der Transferzone steht die Transfereinheit mit dem Substrat 30 für den Tonerübertrag in Kontakt, wobei die Transportgeschwindigkeit des Substrates 30 auf die Umdrehungsgeschwindigkeit der Transfereinheit so abgestimmt oder gekoppelt ist, dass zwischen beiden kein Schlupf entsteht.

Wie der Fig. 1 zusätzlich zu entnehmen ist, können in die Transportvorrichtung 25 Funktionselemente 34 integriert sein, die durch den Isolator 17 hindurch mit der Unterseite der zu bedruckenden Substrate 30 in Kontakt stehen.

Diese Funktionselemente 34 können Ansaugöffnungen, Nuten, Transportelemente, Sensoren, Kabeldurchführungen und andere Bauteile sei, die vorzugs-weise mit der Oberseite der Metallschicht 31 abschließen und wo erforderlich, mit Federn 32 unter Federspannung an der Unterseite des Substrates 30 gehalten werden, wie Fig. 3 zeigt. Dabei können die Funktionselemente 34 durch Potentialausgleichsleitungen 33 mit dem Bezugspotential der Ladungsspannung Uc und der Metallschicht 31 verbunden sein, sie sind jedoch elektrisch isoliert in der Transportrichtung 25 gehalten, wie der kleine Luftspalt erkennen lässt. Derartige Transportvorrichtungen 25 können nacheinander die Transferzone passieren und jeweils mit einem oder mehreren zu bedruckenden Substraten 30 belegt sein.

Anhand der Fig. 1 werden nur noch kurz die Teile einer elektrofotographischen Druckvorrichtung vorgestellt, die an sich und in ihrer Arbeitsweise bekannt sind.

In einer Entwicklereinheit 10 ist ein Toner, beispielsweise ein keramischer, ein thermoplastischer oder duromerischer Kunststoff-Toner bevorratet. Der Entwicklereinheit 10 ist eine Entwicklertrommel 15 zugeordnet, die den Toner einem Fotoleiter 20 zuführt. Der Fotoleiter 20 ist walzenförmig ausgebildet und steht in einer Kontaktzone 21 im linienförmigen Kontakt mit der Transfereinheit 22. Über dem Fotoleiter 20 ist eine Belichtungseinrichtung 11 angeordnet, die eine lichtempfindliche Schicht am Umfang des Fotoleiters 20 belichtet. Dadurch entsteht ein latentes elektrostatisches Ladungsbild. Aufgrund des Ladungsbildes werden über elektrostatische Vorgänge Tonerteilchen von der Entwicklertrommel 15 auf die Schicht des Fotoleiters 20 übertragen. Diese Tonerteilchen werden im Bereich der Kontaktzone 21 auf die Transfereinheit 22 weitergegeben. Eine in Drehrichtung des Fotoleiters 20 nachgeordnete Reinigungsvorrichtung 14 entfernt noch anhaftende Tonerreste vom Fotoleiter 20. Nach der Reinigungsvorrichtung 14 schließt sich ein Löschlicht 13 an, das die fotoempfindliche Schicht des Fotoleiters 20 entlädt. Danach wird die fotoempfindliche Schicht des Fotoleiters 20 mit einer Ladeeinrichtung 1 2 wieder auf eine einheitliche Ladungsstruktur gebracht, so dass sie von der Belichtungseinrichtung 11 wieder mit einem elektrostatischem Ladungsbild versehen wer-den kann.

Die Transfereinheit rollt auf dem zu bedruckenden Substrat 30 ab. Dabei wird der Toner auf der Transfereinheit in der Transferzone auf das Substrat 30 übertragen. Da die Teil-Ladeeinrichtungen 16 und 18 eine vollflächige Aufladung des Substrates 30 mit entgegen gesetztem Potential zu der Ladung auf dem Fotoleiter 20 bewirken, findet ein eindeutiger Tonerübertrag mit hohem Wirkungsgrad statt.

Wie die Fig. 1 erkennen lässt, ist der Abstand in Transportrichtung zwischen den Teil-Ladeeinrichtungen 16 und 18 kleiner als die Abmessung des Substrates 30 in dieser Richtung, damit sichergestellt ist, dass das Substrat 30 während des gesamten Passierens der Transferzone aufgeladen bleibt.

Die Fig. 4 zeigt eine Transportvorrichtung 25, die geerdet und zwischen zwei Umkehrwalzen ein Endlosförderband aufweist, das selbst elektrisch leitend ist und die leitfähige Schicht 31 bildet. Die Umlenkwalzen bilden einen Isolator 17.3, der auch durch Umlenkwalzen mit einer isolierenden Umfangsschicht, z.B. PTFE-Schicht, gebildet sein kann. Die Basis der Umlenkwalzen kann ebenfalls aus isolierendem Material bestehen. Die zusätzliche Spannung wird beispielsweise über zusätzliche Schleifkontakte 37 zugeführt.

Das Endlosförderband kann ein engmaschiges Metallband sein, das eine Fixierung der Substrate 30 mittels Ansaugung erleichtert.

Fig. 5 zeigt ähnlich der Fig. 2 eine geerdete Transporteinrichtung 25 mit einem darauf angeordneten Isolator 17. Die elektrisch leitfähige Schicht 31 zwischen dem Substrat 30 und dem Isolator 17 wird über eine Feldspannung U_F auf 1 bis 10kV, vorzugsweise 1,5 bis 4kV, aufgeladen. Die Ladeeinrichtungen 16 und 18 sowie die Transferzone 24 über dem Substrat 30 sind wie in Fig. 2 ausgebildet und angeordnet.

Wie Fig. 6 zeigt, kann das Substrat 30 auch von einer isolierenden Form 35.1 mit Rändern 35.2 aufgenommen werden. Die Form kann auf einer elektrisch leitenden Schicht 31 angeordnet sein, die über einen Isolator 17 von der geerdeten Transporteinrichtung 25 getrennt ist jedoch mit dieser transportiert wird. Die Aufnahme der Form 35.1 trägt eine elektrisch leitende Oberfläche 36, welcher über Schleifkontakte 37 die Feldspannung U_F zugeführt wird.