DE2709430A1

DE2709430A1 - Verfahren zum fixieren eines aus einem thermoplastischen material bestehenden bilds auf papier

Info

Publication number: DE2709430A1
Application number: DE19772709430
Authority: DE
Inventors: Gerardus A J Koeleman; Franciscus A A E Van Laarschot
Original assignee: Oce Van der Grinten NV
Current assignee: Canon Production Printing Holding BV
Priority date: 1976-03-18
Filing date: 1977-03-04
Publication date: 1977-09-22
Also published as: DK103077A; SE420776B; CH615767A5; DK146288C; IT1082539B; JPS52113734A; US4095886A; NL7602822A; AU2266177A; SE7702999L; JPS6047589B2; FR2344875B1; BE852643A; CA1084575A; NL179851C; IE44877B1; DK146288B; IE44877L; GB1549760A; NL179851B

Description

JMPL-PHYS. F. ENDLICH . _ _ „ PATENTANWALT /7 G /

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. 3.

Oc€-van der Grinten N.V., Venlo (Niederlande)

Verfahren 2um Fixieren eines aus einem thermoplastischen Material bestehenden Bilds auf Papier

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Fixieren eines aus einem thermoplastischen Material bestehenden Bilds auf Papier, wobei das für das Bild verwendete Material durch Erwärmen erweicht und im erweichten Zustand durch eine Druckzone transportiert wird, während es gleichzeitig mit dem Papier und mit einem Band in Berührung ist, und wobei nach dem Durchlaufen dieser Druckzone das genannte Papier und das genannte Band durch Abbiegen des Bands von dem Papier voneinander getrennt werden.

Verfahren der beschriebenen Art sind bekannt und werden für die Herstellung von elektrofotografischen Kopien verwendet, wie aus den DT-OS 2*049*293 und 2*460*696 zu ersehen ist.

Bei diesen bekannten Verfahren wird das zur Darstellung des Bilds verwendete Material, das gewöhnlich auf einem Band angeordnet ist und synthetisches Harz enthält, vor oder während des Durchlaufs durch eine Druckzone durch Erwärmen erweicht. Die Viskosität des Materials wird dann solcherart beeinflusst,

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dass das Material in der Druckzone unter dem Einfluss des von dem Band ausgeübten Drucks eine das Bild darstellende, zusammenhängende Schicht bildet, die mindestens teilweise in die Papieroberfläche eindringt. Dadurch wird erreicht, dass das Bild nach dem Abkühlen dauerhaft und fest am Papier haftet und auf diese Weise fixiert ist.

Um bei diesem Verfahren das Beschädigen des Bilds und/oder das Verunreinigen des Druckbands zu verhindern, muss das Bild zum Zeitpunkt, zu dem Band und Papier voneinander getrennt werden, in seiner Gesamtheit am Papier haften. Dazu ist erforderlich, dass die Adhäsion zwischen Papier und dem für das Bild verwendeten Material grosser ist als die Adhäsion zwischen dem Band und dem Material und ausserdem die Kohäsion in dem das Bild darstellenden Material ausreichend ist, um das Aufsplittern des Bilds während der Trennung von Band und Papier zu vermeiden.

Diese Bedingungen können erfüllt werden, wenn das Band aus einem Material gefertigt ist, das nur eine geringe Adhäsion gegenüber dem für das Bild verwendeten Material aufweist und wenn die Arbeitstemperatur derart gewählt wird, dass einerseits das das Bild darstellende Material ausreichend erwärmt wird, um bei einem relativ geringen Druck ausreichend verformbar zu sein, damit es in die Papieroberfläche gepresst werden kann und anderseits noch eine ausreichende Kohäsion behält, um das erwähnte Aufsplittern des Bilds zu vermeiden. Wie sich gezeigt hat, sind die auf diese Weise einstellbaren Arbeitsbedingungen für die praktische Anwendung nicht ausreichend stabil. Es genügt schon eine geringe Aenderung in der Struktur des Bands, wie sie beispielsweise durch Alterung oder Abrieb verursacht werden kann, oder eine geringe Aenderung der Arbeitstemperatur, wie sie beispielsweise durch eine Aenderung der Umgebungstemperatur bewirkt werden kann, um

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die Wechselbeziehungen der auftretenden Adhäsions- und Kohäsionskräfte in nachteiliger Weise zu beeinflussen, so dass Störungen auftreten.

Aus der DT-OS 2*049*293 ist bekannt, dass die beschriebenen Arbeitsbedingungen wesentlich verbessert werden können, wenn das Druckband mit einem Trennmittel, wie beispielweise SiIikonöl, befeuchtet wird. Durch das Auftragen einer Oelschicht nimmt die Adhäsion des Materials auf der Seite des Druckbands so weit ab, dass sie mit Sicherheit geringer ist als die Adhäsion auf der Seite des Kopiepapiers. Diese Massnahme ermöglicht, das nachteilige Ankleben des zum Darstellen des Bilds verwendeten Materials am Band zu verhindern. Für die praktische Verwendung ist diese Massnahme jedoch wenig geeignet, weil die zugeführte Flüssigkeit sehr genau dosiert werden muss, wozu besondere Vorkehrungen erforderlich sind und das Risiko einer nachteiligen Verschmutzung der verwendeten Vorrichtung durch Verspritzen des flüssigen Trennmittels während dessen Zuführung oder Nachlieferung relativ gross ist. Weiter ist unvermeidbar, dass ein Teil des verwendeten OeIs auf das Kopiepapier übertragen wird, wodurch dieses flüssigkeitsabstossend wird, was für die Praxis die nachteilige Folge hat, dass es nicht oder nur sehr schwer möglich ist, mit gewöhnlicher Tinte auf einer solchen Kopie zu schreiben.

Weiter ist beispielsweise aus der DT-OS 2*460*696 auch bekannt, dass die beschriebenen Arbeitsbedingungen verbessert werden können, wenn das Papier und das Band nach dem Auslaufen aus der Druckzone noch während längerer Zeit in Berührung bleiben. Während dieser Zeit werden Papier und Band stark abgekühlt, was zur Folge hat, dass das zum Darstellen des Bilds verwendete Material wieder ganz oder teilweise in seinen ursprünglichen, glasartigen Zustand zurückkehrt. Die Adhäsion zwischen dem Papier und dem teilweise in das Papier

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gepressten Material und die Kohüsion des Materials sind dann gross und mit Sicherheit grosser als die Adhäsion zwischen dem Band und dem Material. Die zum Abkühlen erforderliche Bahn und die längs dieser Bahn einzubauenden Kühleinrichtungen machen jedoch eine Vorrichtung zur Ausführung dieses Verfahrens unvorteilhaft gross und kompliziert.

Es ist darum das Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, das durch die Verwendung einfachster Mittel die Nachteile der bisher bekannten Verfahren vermeidet. Dieses Ziel wird erfindungsgemäss mit einem Verfahren erreicht, bei dem am Ort der Trennung der in m gemessene Biegeradius R und die in m gemessene Dicke D sowie die in m/sec gemessene Geschwindigkeit V des Bands der Beziehung —5—^-0,05 entsprechen.

Das erfindungsgemässe Verfahren ist im Gegensatz zu den bisher bekannten Verfahren in einem grossen Temperaturbereich unempfindlich gegenüber TemperaturSchwankungen in der Druckzone und/oder gegenüber Aenderungen in der Struktur der Bandoberfläche. Eine mögliche Erklärung für diese Vorteile ist, dass beim Arbeiten nach dem neuen Verfahren das Band so stark gebogen wird, dass eine Geschwindigkeitsdifferenz zwischen Band und Papier entsteht, derzufolge das zum Darstellen vies Bilds verwendete Material Scherspannungen ausgesetzt wird., welche wesentlich grosser sind als die Adhäsion zwischen dem Material und dem Band. Dabei entstehen diese Kräfte in so kurzer Zeit, dass sich die Viskosität des Materials nicht rasch genug ändern und ein Aufsplittern des Bilds nicht eintreten kann.

Die zum Erwärmen des für das Bild verwendeten Materials erforderliche Energie kann bei dem erfindungsgemässen Verfahren auf verschiedene, allgemein bekannte Arten zugeführt wer-

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den. Beispielsweise ist es möglich, das Papier, bevor es in die Druckzone einläuft, so stark zu erwärmen, dass sein Wärmeinhalt zum Erweichen des Materials ausreicht. Eine Schwierigkeit bei dieser Arbeitsweise liegt darin, dass die verwendete Heizeinrichtung jederzeit auf die Art des verwendeten Kopiepapiers eingestellt werden muss. Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens, bei der Papiere verschiedener Arten und Dicken verarbeitet werden können, ohne dass die Arbeitsbedingungen verändert oder angepasst werden müssen, wird die Wärmeenergie zum Erweichen des für das Bild verwendeten Materials dem Band entzogen, das zu diesem Zweck kontinuierlich auf eine Temperatur zwischen 120 bis 170⁰C geheizt wird, und die Zeitspanne zwischen dem Einlauf eines Oberflächenteils des Papiers in die Druckzone und der Trennung des gleichen Oberflächenteils von dem Band beträgt maximal 0,1 see.

Im folgenden wird die Erfindung mit Hilfe der Figuren, welche schematisch ein Kopiergerät zeigen, dessen Fixiereinrichtung zur Ausführung des erfindungsgemässen Verfahrens geeignet ist, beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 einen schematischen Schnitt durch eine Ausführungsform eines Kopiergeräts,

Fig. 2 einen grosser gezeichneten, schematischen Schnitt durch die Fixiereinrichtung des in Fig. 1 gezeigten Kopiergeräts.

Das in Fig. 1 schematisch gezeigte Kopiergerät enthält ein endloses, fotoleitfähiges Band 1, das mit gleichmässiger Geschwindigkeit in der von dem Pfeil angezeigten Richtung über mehrere Führungswalzen 2 umläuft. Während des Umlaufs wird zuerst mit Hilfe einer Koronaentladung 3 eine elektrostati-

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sehe Ladung auf das Band aufgetragen. Danach wird mit Hilfe eines Objektivs 5 und eines Spiegels 6 das Lichtbild einer auf der Glasplatte 4 liegenden Originalvorlage auf das Band projiziert, das dadurch bildförtnig entladen wird. Für diesen Zweck wird die Originalvorlage in bekannter Weise mit einer nichtgezeigten Blitzlampe belichtet. Anschliessend wird das durch die Belichtung gebildete, bildförmige Ladungsmuster mit Hilfe einer Magnetbürste 7, welche gemäss der NL-Patentanmeldung 75.09870 ausgebildet sein kann, entwickelt, wobei es in ein sichtbares Bild aus pulverform!gem Material umgewandelt wird. Nach dem Entwickeln des Bilds läuft das Band über eine Antriebswalze 8, die mit einer Druckwalze 9 zusammenwirkt, und danach über eine Walze 10, welche mit nichtgezeigten Mitteln angehoben oder abgesenkt werden kann, um das Band 1 an ein Druckband 11 anzulegen bzw. davon zu trennen. Beim Anliegen wird das auf dem Band 1 befindliche, das sichtbare Bild formende, pulverförmige Material auf das Druckband 11 übertragen, wie es in der NL-Patentanmeldung 75.02874 beschrieben ist.

Nach der Uebertragung des das Bild formenden, pulverförmigen Materials wird das Band 1 über eine ortsfeste Fläche 12 geführt, auf der es ausgerichtet wird, was in der NL-Patentanmeldung 71.14725 beschrieben ist, und abschliessend wird das Band 1 durch eine Reinigungseinrichtung 13 geführt, in der die Reste des pulverförmigen Materials entfernt werden, bevor das Band einen neuen Umlauf beginnt.

Das Druckband 11 wird von einer Antriebswalze 14 mit gleichmassiger Geschwindigkeit auf einer Bahn umgeführt, längs der Führungswalzen 15 und 16 und eine Ausrichteeinrichtung 17, welche von der bereits erwähnten, in der NL-Patentanmeldung 71.14725 beschriebenen Art sein kann, angeordnet sind. Das Druckband wird dann über eine He'zeinrichtung 18 geführt und

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dabei erwärmt. Die Heizeinrichtung kann beispielsweise aus einer Metallplatte mit eingelegten Heizelementen bestehen. Die Temperatur des Druckbands wird mit einem nichtgezeigten Detektor überwacht, und die Energiezuleitung zur Heizeinrichtung 18 wird derart gesteuert, dass die Temperatur des Druckbands immer in einem vorgegebenen Bereich liegt. Die Grenzen dieses Temperaturbereichs sind durch die Zusammensetzung des für das Bild verwendeten, pulverförmigen Materials bestimmt und liegen zwischen 120 bis 170⁰C. Wenn beispielsweise ein pulverförmiges Material gemäss dem Beispiel 1 in der N!,-Patentanmeldung 72.03523 verwendet wird, sollte die Temperatur in einem Bereich zwischen 125 bis 160⁰C liegen, und wenn ein pulverförmiges Material gemäss dem Beispiel 3 in der NL-Patentanmeldung 75.08056 verwendet wird, sollte die Temperatur in einem Bereich zwischen 130 bis 150⁰C liegen.

Anstelle oder ausser der gezeigten Heizeinrichtung 18 können auch andere Heizeinrichtungen verwendet werden. Beispielsweise können die Walzen 15 und 16 als Hohlwalzen ausgebildet sein, in deren Inneren Heizelemente angeordnet sind.

Um den Energieverlust und/oder die ungleichmassige Abkühlung des Druckbands 11 kleinstmöglich zu halten, wird der Raum, in dem das Druckband 11 umläuft, vorzugsweise so gut wie möglich von der Umgebung isoliert. Dazu können beispielsweise Wände 19 verwendet werden, die aus einem der bekannten Isoliermaterialien hergestellt sind. Das vom Band 1 auf das Druckband 11 übertragene, das Bild formende, pulverförmige Material nimmt in sehr kurzer Zeit die gleiche Temperatur wie das Druckband 11 an, welche Temperatur so gewählt ist, dass das pulverförmige Material stark erweicht wird.

Aus einem Vorratsbehälter 20 wird durch eine aus Platten und Walzen aufgebaute Führungseinrichtung 21 ein Papierblatt A

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(s. auch Fig. 2) zugeführt, das mit IHLfe einer Transportwalze 22 und eines Transportbands 23 mit dem auf dem Druckband 11 befindlichen Bild B in Berührung gebracht wird. In der Druckzone, welche von dem Spalt zwischen der Walze 15 und dem Druckband 11 einerseits und der Transportwalze 22 und dem Transportband 23 anderseits gebildet wird, wird das das Bild B formende Material zusanunengepresst und in die Oberfläche des Blatts A eingedrückt. Das Druckband 11 wird nach dem Vorbeilaufen an der Walze 15 über einen verrundeten Stab oder eine verrundete Leiste 24 geführt, wobei das Druckband 11 vom Papierblatt A getrennt wird.

Die Verrundung des Stabs oder der Leiste 24 ist so ausgebildet, dass zwischen dem in m gemessenen Radius R, der in m gemessenen Dicke D und der in m/sec gemessenen Geschwindigkeit V des Druckbands die Beziehung: ^p^ 0,05 gilt.

Beispielsweise können mit einer gemäss der Fig. 2 aufgebauten Vorrichtung ausgezeichnete Ergebnisse erreicht werden, wenn das Druckband mit einer Geschwindigkeit von 0,26 m/sec angetrieben wird, als Druckband ein endloses, 0,5 mm dickes Polyestergewebe, das mit einer 0,5 mm dicken Schicht aus Silikongummi (z.B. Typ 2 CN der Firma Emerson and Cuming) bedeckt ist, verwendet wird und die Verrundung an dem Stab oder der Leiste 24 einen Radius von 5 mm aufweist.

Wenn bei gleicher Banddicke die Transportgeschwindigkeit verändert und beispielsweise auf 0,15 m/sec verlangsamt oder auf 0,3 m/sec erhöht wird, so können trotzdem gleich gute Ergebnisse erreicht werden, wenn das Radius der Verrundung entsprechend auf 3 mm verkleinert bzw. auf 7 mm vergrössert wird. Gleich gute Ergebnisse werden auch erzielt, wenn bei einer Transportgeschwindigkeit von 0,26 m/sec die Dicke des Druckbands auf 2 mm erhöht und dafür auch der Radius der Verrundung auf 7 mm vergrössert wird.

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Bei der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform ist die Walze 22 mit einer elastischen Schicht ummantelt, welche beispielsweise aus Gummi mit 60 Shore-Härte besteht, während das Transportband 23 aus Silikongummi besteht. Durch Erhöhen bzw. Verringern der Kraft, mit der die Walze 22 gegen die Walze 15 gepresst wird, kann der Druck, mit dem das das Bild formende Material in das Papier eingepresst wird, eingestellt werden. Der Bereich, in dem das Papierblatt A das Druckband 11 berührt, ist nicht nur von dem genannten Druck abhängig, sondern insbesondere vom Ort des Stabs oder der Leiste 24 und/ oder dem Ort oder Durchmesser der Walzen 15 und 22. Wenn diese Parameter so eingestellt sind, dass der genannte Bereich eine Länge von 2,0 bis 2,5 cm aufweist, wird erreicht, dass bei der genannten Geschwindigkeit von 0,26 m/sec die Verweilzeit jedes Oberflächenelements des Blatts A kleiner ist als 0,1 see. Das hat zur Folge, dass die Arbeitsweise der Vorrichtung mindestens bei den praktisch brauchbaren Betriebsbedingungen unabhängig ist von der Art des verwendeten Blatts A. Darum können mit der beschriebenen Vorrichtung Papiere unterschiedlicher Art und Zusammensetzung und mit Flächengewichten zwischen 40 bis 120 g/m verarbeitet werden, ohne dass eine entsprechende Einstellung der Vorrichtung notwendig ist. Wie bereits weiter oben beschrieben wurde, wird in der Druckzone das aus dem erweichten, pulverförmigen Material bestehende Bild in das Papierblatt gepresst, wobei es dauerhaft mit dem Papier verklebt und dadurch zugleich fixiert wird. Nach dem Auslaufen aus der Druckzone folgt das Blatt der von dem Transportband 23 und der Führungsplatte 25 begrenzten Bahn und wird schliesslich mit Hilfe der Walzen 26 und 27 in einen Behälter 28 ausgeworfen.

Bei der beschriebenen Arbeitsweise kann das Transportband verschmutzt werden, wenn während der Uebertragung zum Erzeugen des Bilds verwendetes pulverförmiges Material neben dem

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Kopieblatt Λ mit dem Transportband 2 3 in Berührung kommt. Diese Verschmutzung kann einfacherweise vermieden werden, wenn, wie es in den Figuren gezeigt ist, eine auf etwa 100⁰C erwärmte Metallwalze 29 verwendet wird, an der das Transportband abrollt. Zum Erwärmen dieser Walze wird vorteilhafterweise ein im Walzeninneren angeordnetes Heizelement 30 verwendet.

In der obigen Beschreibung wird das erfindungsgemässe Verfahren mit Hilfe einer Vorrichtung erläutert, bei der das zum Erzeugen des Bilds verwendete Material von einem Band auf das Kopiepapier übertragen wird. Es versteht sich jedoch, dass kein Unterschied besteht, ob nun das das Bild formende Material vor der Druckzone auf dem Band oder auf dem Kopiepapier aufgetragen ist, weshalb das erfindungsgemässe Verfahren auch mit solchen Vorrichtungen ausgeführt werden kann, deren Arbeitsweise der aus der bereits erwähnten DT-OS 2*049*293 beschriebenen Arbeitsweise entspricht. Weiter ist es in Uebereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung auch möglich, ein auf dem Band befindliches Bild mit einem auf dem Papier befindlichen Bild zu vereinigen.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

1. Verfahren zum Fixieren eines aus einem thermoplastischen Material bestehenden Bilds auf Papier, wobei das für das Bild verwendete Material durch Erwärmen erweicht und im erweichten Zustand durch eine Druckzone transportiert wird, während es gleichzeitig mit dem Papier und mit einem Band in Berührung ist, und wobei nach dem Durchlaufen dieser Druckzone das genannte Papier und das genannte Band durch Abbiegen des Bands von dem Papier voneinander getrennt werden, dadurch ge kennzeichnet, dass am Ort der Trennung der in m gemessene Biegeradius R und die in m gemessene Dicke D sowie die in m/sec gemessene Geschwindigkeit V des Bands der Beziehung

D V-v jX 0,05 entsprechen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zum Erweichen des für das Bild verwendeten Materials erforderliche Energie von dem Band zugeführt wird, das zu diesem Zweck kontinuierlich auf eine Temperatur zwischen 120 bis 170 C geheizt wird, und die Zeitspanne zwischen dem Einlauf eines Oberflächenteils des Papiers in die genannte Zone und der Trennung des gleichen Oberflächenteils des Papiers von dem Band nicht mehr als 0,1 see beträgt.

3. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, enthaltend ein endloses Band sowie eine Druckeinrichtung, welche mit dem Band eine Druckzone bildet, und Antriebsmittel, um das Band und die Druckeinrichtung mit gleichmässiger Geschwindigkeit anzutreiben, sowie Mittel zum Heizen des Bands, Mittel zum Transportieren eines Blatts Papier in die Druckzone und Mittel zum Wegführen des Bands vom Papier, nachdem diese durch die Druckzone gelaufen sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungsmittel, in der Umlaufrichtung des

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Bands gesehen, eine unmittelbar nach der Druckzone angeordnete Leiste (24) aufweist, mit einem zum Anlegen und Führen
des Bands vorgesehenen Oberflächenteil, welcher Oberflächenteil verrundet ist und einen Radius der Verrundung von 1 bis 10 mm aufweist.

S/mm 2.2.77 709838/0680