DE19856929A1 - Bandfixiervorrichtung zur Verhinderung von Farbstoffpartikelverlagerung - Google Patents
Bandfixiervorrichtung zur Verhinderung von FarbstoffpartikelverlagerungInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bandfixiervorrichtung für eine Reproduk
tionseinrichtung und insbesondere eine Bandfixiervorrichtung für eine Reproduk
tionseinrichtung, die so ausgebildet ist, daß sie eine linienartige Farbstoffpartikel
verlagerung im wesentlichen verhindert.
Typische kommerzielle Reproduktionseinrichtungen umfassen Kopierer oder
Drucker, Tintenstrahldrucker und Thermodrucker. Mit derartigen Reproduktions
einrichtungen wird ein Farbstoff, etwa pigmentierte Farbstoffpartikel, Tinte oder
Farbe (nachfolgend gemeinsam als Farbstoffpartikel bezeichnet) dazu benutzt,
um ein Bild aus zu reproduzierender Information auf einem Träger zur Über
tragung auf ein Empfangsmedium oder direkt auf einem Empfangsmedium zu
entwickeln. Das das Farbstoffpartikelbild tragende Empfangsmedium wird durch
eine Fixiervorrichtung transportiert, in der das Bild, beispielsweise durch Wärme
und Druck, auf dem Empfangsmedium fixiert wird, um dort eine dauerhafte Re
produktion desselben zu erzeugen. Die Fixiervorrichtung ist zwar normalerweise in
die Reproduktionseinrichtung integriert, kann aber auch eine unabhängige Kom
ponente sein, die allgemein als Offline-Fixiervorrichtung bezeichnet wird. Offline-
Fixiervorrichtungen sind Vorrichtungen, die eine einzige Aufgabe wahrnehmen,
und deren Betriebsparameter auf die Durchführung der Fixierfunktion optimierbar
ist.
Bestimmte Reproduktionseinrichtungen sind auf die Herstellung mehrfarbiger
Exemplare ausgelegt. In derartigen Reproduktionseinrichtungen werden jeweils
mehrere Farbauszugsbilder mit komplementär gefärbten Farbstoffpartikeln ent
wickelt, wobei die Auszugsbilder auf einem Empfangsmedium übereinander
angeordnet sind. Es wurde festgestellt, daß das Fixieren von mehrfarbigen Farb
stoffpartikelbildern auf einem Empfangsmedium im wesentlichen andere Betriebs
parameter erfordert als das Fixieren üblicher schwarze Farbstoffpartikelbilder auf
einem Empfangsmedium. Die jeweiligen Betriebsparameter können sich sogar
gegenseitig ausschließen. Mehrfarbige Bilder erfordern beispielsweise für eine
satte Farbreproduktion ein hohes Maß an Glanz, während eine starke Glanzwir
kung bei schwarzen Farbstoffpartikeln die Lesbarkeit deutlich beeinträchtigt, so
daß hier eine matte Oberfläche bevorzugt wird.
Die Glanzwirkung eines Farbstoffpartikelbildes ist bekannterweise mindestens
zum Teil von den Schmelzeigenschaften der Farbstoffpartikel im Fixierprozeß
abhängig. Die Fixiervorrichtung dient im allgemeinen dazu, die Farbstoffpartikel zu
erweichen oder zumindest teilweise zu schmelzen, damit die Farbstoffpartikel in
die Fasern des Empfangsmediums eindringen, so daß die Farbstoffpartikel derart
auf dem Empfangsmedium fixiert werden, daß eine glänzende Bildreproduktion
entsteht. Beispielsweise kann eine Fixiervorrichtung eine Heizrolle umfassen, die
die Farbstoffpartikel und das Empfangsmedium berührt. Bei Bildern aus mehr
farbigen Farbstoffpartikeln werden die einzelnen Bilder jeweils mit der Heizwalze
aufgeschmolzen und fixiert. Wenn die Farbstoffpartikelbilder nicht ausreichend
schmelzen, können lichtstreuende Hohlräume bzw. Lichtstreuhöfe entstehen, die
die Farbreproduktion beeinträchtigen. Wenn die Farbstoffpartikel auf dem Emp
fangsmedium keine spiegelähnliche Oberfläche aufweisen, wird das einfallende
Licht durch Diffusion von der Farbstoffpartikeloberfläche reflektiert und kann nicht
in die Farbstoffpartikelschichten eindringen, so daß die Farben auf dem Emp
fangsmedium dunkel und diffus aussehen. Es werden daher Farbstoffpartikel mit
niedrigem Schmelzpunkt verwendet. Diese erzeugen nur wenige Lichtstreuhöfe
und eine harte, ebene Oberfläche, was der Reproduktion glänzende, leuchtende
Farben verleiht.
Farbstoffpartikel mit niedrigem Schmelzpunkt unterliegen einer höheren Bildver
lagerung zur Heizwalze der Fixiervorrichtung. Dies kann in der Reproduktion oder
in nachfolgenden Reproduktionen unerwünschte Artefakte erzeugen. Die Bildver
lagerung ist zwar durch Auftragen von Fixieröl auf die Heizwalze reduzierbar, aber
die Verwendung eines derartigen Öls bedingt weitere Beeinträchtigungen in der
Fixiervorrichtung, beispielsweise in bezug auf die Handhabung des Öls und in be
zug auf die Tatsache, daß das Öl gleichmäßig auf der Walze aufgetragen sein
muß, damit eine gleichmäßige Wärmeverteilung stattfindet. Alternativ hierzu
wurde eine mechanische Vorrichtung zur Reduzierung der Bildverlagerung erfun
den, die auf den Einsatz eines Fixieröls verzichtet. Eine derartige mechanische
Vorrichtung, wie beispielsweise in US-A-5,256,507 gezeigt, sieht eine langge
streckte Bahn vor, die heizbar ist, um die Farbstoffpartikel zu schmelzen, und die
kühlbar ist, um die Farbstoffpartikel zu kühlen und die mühelose Trennung des
Empfangsmediums mit dem darauf befindlichen Farbstoffpartikelbild von der lang
gestreckten Bahn zu erleichtern. Eine derartige Anordnung ist insbesondere für
das Fixieren mehrfarbiger Bilder sinnvoll und nützlich. Insbesondere bei Linien- bzw.
Strich-Bildern neigen Farbstoffpartikel jedoch immer noch dazu, sich zur
beheizbaren Bahn der Fixiervorrichtung zu verlagern.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Bandfixiervorrichtung zum Erzeu
gen von Bildglanz auf einem von einer Reproduktionseinrichtung auf einem Emp
fangsmedium erzeugten Farbbild vorzusehen, wobei die Bandfixiervorrichtung
eine Farbstoffpartikelverlagerung bei linienartigen Bildern im wesentlichen verhin
dert. Die Bandfixiervorrichtung umfaßt eine beheizbare Fixierwalze, eine mit der
Fixierwalze einen Walzenspalt bildende Andruckwalze und eine Führungswalze.
Ein Fixierband ist um die Fixierwalze und die Führungswalze geführt. Die Füh
rungswalze ist nach dem zwischen der Fixierwalze und der Andruckwalze gebil
deten Walzenspalt so angeordnet, daß das Fixierband um einen Teil der
Umfangsfläche der Andruckwalze gewickelt ist.
Die Erfindung wird im folgenden anhand in der Zeichnung dargestellter Ausfüh
rungsbeispiele näher erläutert.
Es zeigen
Fig. 1 eine Seitenansicht einer elektrostatografischen Reproduktionseinrichtung
mit einer erfindungsgemäßen Bandfixiervorrichtung, die eine Farbstoffpar
tikelerlagerung bei linienartigen Bildern verhindert; und
Fig. 2 eine vergrößerte Seitenansicht der erfindungsgemäßen Bandfixiervor
richtung.
Fig. 1 zeigt eine mit der Ziffer 10 bezeichnete elektrostatografische Reproduk
tionseinrichtung. Die Reproduktionseinrichtung 10 wird zwar in Form einer elek
trofotografischen Reproduktionseinrichtung gezeigt, aber selbstverständlich ist die
erfindungsgemäße Bandfixiervorrichtung für jede Art von Reproduktionseinrich
tungen verwendbar, beispielsweise für Tintenstrahldrucker und Thermodrucker.
Die Reproduktionseinrichtung 10 umfaßt ein erstes bildformendes dielektrisches
Element, beispielsweise eine Trommel 12 mit einer fotoleitenden Oberfläche, auf
die ein Farbstoffpartikelbild oder eine Reihe verschiedenfarbiger Farbstoffpartikel
bilder gebildet wird. Um während der Drehung der Fotoleitertrommel 12 in Pfeil
richtung Bilder zu erzeugen, wird die fotoleitende Oberfläche der Trommel gleich
mäßig aufgeladen und dann bildweise durch z. B. einen Laser 15 oder durch eine
Leuchtdiodenanordnung (LED) derart belichtet, daß ein entsprechendes elektro
statisches Latentbild entsteht. Das elektrostatische Latentbild wird dadurch ent
wickelt, daß von einer Entwicklungsstation 16 Farbstoffpartikel auf die Fotoleiter
trommel 12 aufgebracht werden. Das dargestellte Ausführungsbeispiel der Repro
duktionseinrichtung 10 umfaßt fünf Entwicklungseinheiten, wobei jeder Einheit
verschiedene Farbstoffpartikel zugeordnet sind. Die Entwicklungseinheit 16y ent
hält gelbe Farbstoffpartikel, die Entwicklungseinheit 16m enthält magentafarbene
Farbstoffpartikel, die Entwicklungseinheit 16c enthält zyanfarbene Farbstoffparti
kel, und die Entwicklungseinheit 16b enthält schwarze Farbstoffpartikel. Selbst
verständlich sind in den jeweiligen Entwicklungseinheiten auch andersfarbige
Farbstoffpartikel verwendbar (z. B. rot, grün, blau usw.), und zwar je nach
Gesamtanordnung der Entwicklungsstation 16 und der Betriebseigenschaften des
Farbentwicklungsverfahrens der Reproduktionseinrichtung 10. Darüber hinaus ist
eine Entwicklungseinheit 16cl vorgesehen, die klare Farbstoffpartikel enthält, die
dazu dienen, die Qualität und den Glanz der reproduzierten Bilder zu verbessern,
was umfassend in der mit gleichem Datum eingereichten US-Parallelanmeldung
mit der Nummer xxxxx beschrieben wird.
Jede Entwicklereinheit wird getrennt aktiviert, um zur Entwicklung derart in Wirk
beziehung mit der Fotoleitertrommel 12 zu treten, daß eine Reihe von Bildern auf
der Fotoleitertrommel 12 mit jeweils unterschiedlichen Farbstoffpartikeln beauf
schlagt wird, wodurch eine Reihe von Bildern aus unterschiedlichen Farbstoffpar
tikeln entsteht. Das entwickelte Farbstoffpartikelbild (oder nacheinander mehrere,
aufeinander ausgerichtete Farbstoffpartikelbilder) wird dann auf die Außenfläche
eines zweiten Bildübertragungselements, beispielsweise einer Zwischenübertra
gungstrommel 20, übertragen. Das einzelne Farbstoffpartikelbild oder das meh
rere Farbstoffpartikelbilder umfassende Mehrfarbenbild, das auf der Oberfläche
der Zwischenübertragungstrommel 20 gebildet ist, wird anschließend in einem
einzigen Schritt auf ein Empfangsmedium übertragen.
Das Empfangsmedium wird über eine (durch Strichpunktlinien bezeichnete) Bahn
in einen Walzenspalt 30 zwischen der Zwischenübertragungstrommel 20 und
einer Übertragungsgegenwalze, beispielsweise der Walze 32, transportiert. Das
Empfangsmedium wird von einem geeigneten Empfangsmediumspender
(Behälter S1 oder S2) dem Walzenspalt 30 zugeführt, wo es mit dem Farbstoffpar
tikelbild versehen wird. Das Empfangsmedium tritt aus dem Walzenspalt 30 her
aus und wird durch den Transportmechanismus 40 zu einer Fixiervorrichtung 60
transportiert, an der das Farbstoffpartikelbild auf dem Empfangsmedium durch
Beaufschlagung mit Wärme und/oder Druck fixiert wird. Nach dem Fixieren des
Bildes auf dem Empfangsmedium wird das Empfangsmedium wahlweise ent
weder zurück zu dem Walzenspalt 30 transportiert, um dort mit einem zweiten
Rückseitenbild (Duplex) versehen zu werden, oder zur Entnahme durch einen
Benutzer zu einem Ausgabefach 34, oder zu einem Ausgabe-Zubehör, etwa
einem Sorter, einem Finisher oder einem Bandfixierzubehör.
Entsprechende (nicht gezeigte) mechanische, elektrische oder beispielsweise
optische Sensoren, die nach dem Stand der Technik bekannt sind, werden in der
Reproduktionseinrichtung 10 benutzt, um der Einrichtung Steuersignale bereitzu
stellen. Derartige Sensoren sind entlang des Transportwegs des Empfangsme
diums angeordnet und sind der ersten, bilderzeugenden Fotoleitertrommel 12, der
Zwischenübertragungstrommel 20, der Übertragungsgegenwalze 32 sowie weite
rer Bildverarbeitungsstationen zugeordnet. Die Sensoren erkennen die Lage eines
Empfangsmediums auf dem Transportweg sowie die Position der bilderzeugen
den Fotoleitertrommel 12 in bezug zu den bilderzeugenden Verarbeitungsstatio
nen und erzeugen die anzeigenden Signale. Diese Signale werden als Eingangs
informationen einer Logik- und Steuereinheit L zugeführt, die beispielsweise einen
Mikroprozessor umfaßt. Anhand dieser Signale und einem geeigneten Programm
für den Mikroprozessor erzeugt die Logik- und Steuereinheit L Signale zur Steue
rung des Zeitgeberbetriebs der verschiedenen elektrografischen Verarbeitungs
stationen zur Durchführung des Reproduktionsprozesses. Die Herstellung eines
Programms für eine Anzahl kommerziell verfügbarer Mikroprozessoren, die für
den erfindungsgemäßen Einsatz geeignet sind, ist Fachleuten bekannt. Die Ein
zelheiten eines derartigen Programms würden selbstverständlich von der Archi
tektur des jeweiligen Mikroprozessors abhängen.
Die Bandfixiervorrichtung 60 ist der Bandfixiervorrichtung, die in der im Namen
von Aslam et al mit gleichem Datum eingereichten US-A-xxxx dargestellt und
beschrieben wird, ähnlich. Die dort beschriebene Bandfixiervorrichtung ist eine
unabhängige Einheit, die derart positionierbar ist, daß sie die Ausgabe der Repro
duktionseinrichtung direkt entgegennimmt. Die Bandfixiervorrichtung ist somit als
Offline-Vorrichtung oder als Zubehör für elektrografische Reproduktionseinrich
tungen, Tintenstrahldrucker, Thermodrucker oder eine andere derartige Farbvor
lagen-Druckmaschine verwendbar, bei der die Steuerung der Glanzwirkung des
fertigen Bildes oder die Anpassung des Bildglanzes an den des Empfangsme
diums wünschenswert ist. Die Fixiervorrichtung ist in der Lage, einen hohen Bild
glanz (G20 < 90) zu erzeugen, wobei der Bildglanz durch Verändern der Fixier
temperatur steuerbar ist.
Die Bandfixiervorrichtung 60 wird erfindungsgemäß als integrierter Bestandteil der
Reproduktionseinrichtung 10 dargestellt. Die Bandfixiervorrichtung 60 umfaßt
einen Eingangstransport, der Farbstoffpartikelbild-Empfangsmedien zu einer
Fixiervorrichtung 62 transportiert. Die Fixiervorrichtung 62 umfaßt ein Fixierband
64, das um eine beheizbare Fixierwalze 66 und um eine Führungswalze 68
geführt ist. Das Fixierband 64 ist beispielsweise ein dünnes Metallband oder ein
wärmebeständiges Kunststoffband. Metailbänder können aus galvanisch geform
tem Nickel, Edelstahl, Aluminium, Kupfer oder anderen derartigen Metallen beste
hen, deren Dicke 51 µm bis 127 µm (2 bis 5 mils) beträgt. Nahtlose Kunststoff
bänder können aus derartigen Materialien, wie Polyimiden, Polypropylen oder
ähnlichem hergestellt werden, wobei die Banddicke zusammen ca. 51 µm bis 127
µm (2 bis 5 mils) beträgt. Normalerweise sind diese Fixierbänder mit einer dünnen
Hartschicht aus einem Trennmaterial beschichtet, wie beispielsweise Siliconhar
zen, Fluorpolymeren usw. Die Schichten sind normalerweise dünn 25,4 µm bis
254 µm (1 bis 10 microns), sehr glatt und glänzend. Diese Fixierbänder sind auch
aus einer strukturierten Oberfläche herstellbar, um schwächer glänzende oder
strukturierte Bilder zu erzeugen.
Eine Andruckwalze 70 bildet mit der beheizbaren Fixierwalze 66 einen Spalt. Der
zwischen der Andruckwalze 70 und der Fixierwalze 66 gebildete Spalt ist derart
gewählt, daß er einen Bereich bereitstellt, in dem das Fixierband 64 um einen Teil
der Umfangsfläche der Andruckwalze (zwischen ca. 10 und 30%) gewickelt wird,
so daß eine Auflagefläche 70a entsteht. Eine neben der Fixierwalze 66 angeord
nete Wärmeabschirmung 72 schützt die der Fixierwalze abgewandte Fläche des
Fixierbandes 64 vor Wärmestrahlung. Ein auf die Auflagefläche 70a gerichteter
Luftstrom kühlt die Fläche ab. Die Kühlung wirkt auch auf das ein Farbstoffparti
kelbild tragende Empfangsmedium, während dieses sich zwischen dem Fixier
band 64 und der Andruckwalze 70 befindet.
Die zuvor beschriebene Kühlung des Empfangsmediums dient dazu, die Verlage
rung des Farbstoffpartikelbildes zur Andruckrolle im wesentlichen zu verhindern.
Bei Fixiervorrichtungen nach dem Stand der Technik, bei denen die reproduzier
ten Bilder eine großflächige Bedeckung mit Farbstoffpartikeln aufweisen und bei
denen Empfangsmedien zum Einsatz kommen, die eine Polymerschicht aufwei
sen, oder die vollständig mit klaren Farbstoffpartikeln bedeckt sind, halten die
Farbstoffpartikel oder die Polymerbeschichtung auf dem mit dem Bild beauf
schlagten Empfangsmedium das Empfangsmedium nach Durchlaufen des Wal
zenspalts an dem Fixierband fest, bis das Empfangsmedium abgekühlt ist und an
der Führungsrolle getrennt wird. Wenn es sich bei dem Bildinhalt auf einem Emp
fangsmedium um Linien- bzw. Strichzeichnungen, Drucktext oder Minimaldichte
flächen von Farbstoffpartikeln handelt (nachfolgend als linienartige Bilder
bezeichnet), tritt eine Farbstoffpartikelverlagerung zum Fixierband auf, insbeson
dere bei Farbstoffpartikeln mit niedriger Viskosität (was bei Farbbildanwendungen
durchaus wünschenswert ist, wie zuvor erwähnt). Die Ursache einer derartigen
Verlagerung besteht vermutlich darin, daß die Farbstoffpartikel in dem Walzen
spalt und das Empfangsmedium auf eine bestimmte Temperatur erwärmt werden.
Beim Austritt aus dem Walzenspalt bleibt das Empfangsmedium durch die
geschmolzenen Farbstoffpartikel in Berührung mit dem Fixierband. Im Falle der
linienartigen Bilder sind erstens weniger Farbstoffpartikel vorhanden und zweitens
sind diese weiter verteilt. Der Bereich des Empfangsmediums, der nicht mit Farb
stoffpartikeln bedeckt ist, kann sich also zusammenziehen oder ausdehnen (weil
er nicht von dem Fixierband festgehalten wird). Die Kontraktion/Expansion
begrenzter Flächen des Empfangsmediums beauschlagt die Farbstoffpartikel mit
einer Spannung, da diese versuchen, das Empfangsmedium in Berührung mit
dem Fixierband zu halten. Infolge der einwirkenden Spannung lösen sich die
Farbstoffpartikel, bevor die vorgesehene Abkühlzeit mit einwandfreier Trennung
an der Führungswalze erreicht ist. Dies bewirkt eine Farbstoffpartikelverlagerung
auf dem Fixierband und ist die Ursache für die zuvor genannten, unerwünschten
Bildartefakte.
Erfindungsgemäß wird das Fixierband 64 um die Andruckwalze 70 gewickelt, um
unmittelbar unterhalb des Walzenspalts eine Auflagefläche 70a zu bilden. Die
Berührung zwischen der Andruckwalze 70 und dem Fixierband 64 bewirkt, daß
das bildtragende Empfangsmedium in Kontakt mit dem Fixierband bleibt, nach
dem es den Walzenspalt verlassen hat. Das Farbstoffpartikelbild wird über das
Fixierband mit einer Zwangsluftkühlung beaufschlagt, während das bildtragende
Empfangsmedium zwischen dem Fixierband und der Andruckwalze festgehalten
wird. Die Größe der Auflagefläche ist derart gewählt, daß bei Austreten der Aufla
gefläche (70a) auf der Andruckwalze 70 die Farbstoffpartikel des Bildes bis unter
die Glasumwandlungstemperatur abgekühlt sind. Die Farbstoffpartikel können
sich dann von dem Fixierband trennen, ohne daß eine Farbstoffpartikelverlage
rung zum Fixierband 64 entsteht.
Die Erfindung wurde detailliert mit besonderem Bezug auf bevorzugte Ausfüh
rungsbeispiele beschrieben. Die Erfindung ist natürlich nicht auf diese Ausfüh
rungsbeispiele beschränkt, sondern kann zahlreichen, Fachleuten bekannten
Änderungen und Abwandlungen unterzogen werden, die in den Schutzumfang der
Erfindung fallen.
Claims (5)
1. Bandfixiervorrichtung (70, 62) zum Erzeugen von Bildglanz auf einem von
einer Reproduktionseinrichtung (10) auf einem Empfangsmedium erzeugten
Farbbild, wobei die Bandfixiervorrichtung so ausgebildet ist, daß sie eine
linienartige Farbstoffpartikelverlagerung im wesentlichen verhindert,
gekennzeichnet durch
- - eine beheizte Fixierwalze (66);
- - eine mit der Fixierwalze einen Walzenspalt bildende Andruckwalze (70);
- - eine Führungswalze (68); und
- - ein um die Fixierwalze und die Führungswalze geführtes Fixierband (64), wobei die Führungswalze nach dem zwischen Fixierwalze und Andruck walze gebildeten Walzenspalt relativ zur Fixierwalze so angeordnet ist, daß das Fixierband um einen Teil der Umfangsfläche der Andruckwalze gewickelt wird.
2. Bandfixiervorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Kühlein
richtung zum Abkühlen des Fixierbandes über der Auflagefläche (70a) auf
der Andruckwalze.
3. Bandfixiervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Auflagefläche (70a) des Fixierbandes auf der Andruckwalze etwa 10 bis 30%
der Umfangsfläche der Andruckwalze einnimmt.
4. Bandfixierzubehör nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine Kühlein
richtung zum Abkühlen des Fixierbandes über der Auflagefläche auf der
Andruckwalze.
5. Bandfixierzubehör nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Auf
lagefläche des Fixierbandes auf der Andruckwalze so groß gewählt wird, daß
die Farbstoffpartikel bis unter die Glasumwandlungstemperatur abgekühlt
sind, wenn das Empfangsmedium die Auflagefläche verläßt.
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