DE19856929A1 - Bandfixiervorrichtung zur Verhinderung von Farbstoffpartikelverlagerung - Google Patents

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.