DE69920771T2

DE69920771T2 - Verfahren zum Übertragen eines Tonerbildes

Info

Publication number: DE69920771T2
Application number: DE69920771T
Authority: DE
Inventors: Ehud Chatow; Naseem Yacoub; Peter Forgacs
Original assignee: Hewlett Packard Indigo BV
Current assignee: HP Indigo BV
Priority date: 1999-07-05
Filing date: 1999-07-05
Publication date: 2005-10-06
Anticipated expiration: 2019-07-06
Also published as: JP2003514249A; US6562539B1; CA2375624A1; EP1192507B1; WO2001002910A1; DE69920771D1; EP1192507A1; AU4530999A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Drucker und Kopierer und insbesondere auf Drucker und Kopierer, die erwärmte Zwischenübertragungsbauglieder verwenden.
Hintergrund der Erfindung
Drucker und Kopierer sind gut bekannt. Moderne Kopierer verwenden Pulver- oder Flüssigtoner, die Tonerteilchen umfassen, um sichtbare Bilder zu bilden. Im Allgemeinen wird ein latentes elektrostatisches Bild auf einer Bilderzeugungsoberfläche (zum Beispiel einem Fotorezeptor) gebildet. Das Bild wird unter Verwendung eines Toners (wie zum Beispiel des vorher erwähnten Pulver- oder Flüssigtoners) entwickelt, und das entwickelte Bild wird auf ein Endsubstrat (d. h. Papier) übertragen. Häufig ist die Übertragung indirekt; ein Zwischenübertragungsbauglied (ITM = intermediate transfer member) empfängt das Bild von der Bilderzeugungsoberfläche und überträgt dasselbe auf ein Endsubstrat, normalerweise durch Wärme und Druck.
Der Bedarf an Wärme und Druck in Kombination zum Befestigen und Fixieren des Bildes auf das Substrat ergibt sich aus bestimmten Eigenschaften der Tonerteilchen, der Trägerflüssigkeit und des Substrats. Bei einigen Flüssigtonern solvatisieren die Tonerteilchen und werden durch die Trägerflüssigkeit aufgequollen. Eine gute Bildübertragung tritt auf wenn die folgenden Bedingungen erfüllt sind:

1. Kurz vor der Übertragung ist das Bild über der Solvatisierungstemperatur (allgemein etwa 65 bis 95°C), um Aufquellen und Erweichen der Tonerteilchen zu bewirken und vorzugsweise das Koaleszieren der Tonerteilchen zu bewirken;
2. Während es gegen das Papier gedrückt wird, muss das Bild warm genug sein, um die Papierfasern zu durchdringen und an dieselben zu binden (oder an einen Kunststoff oder ein beschichtetes Kunststoffsubstrat zu binden); und
3. Während es gegen das Papier gedrückt wird, muss das Bild ausreichend abkühlen, sodass seine Haftung an das ITM geringer ist als die Kohäsion der Tonerteilchen untereinander. Unter dieser Bedingung und angenommen das die Haftung an Papier stärker ist als an das ITM, wird das Bild vollständig auf das Papier übertragen, ohne Reißen des Bildes und ohne wahrnehmbaren Rest auf dem ITM.

Anders ausgedrückt, eine gute Bildübertragung wird erhalten wenn ein gutes Temperatur-über-Zeit-Profil des Bildes beibehalten wird.
Dieser Prozess wurde zuerst in dem U.S.-Patent Nr. 5,555,185 beschrieben.
Bei manchen Systemen ist das Substrat in einer Bahnform. Bei anderen ist es in Blattform.
Im Allgemeinen verlassen sich die Systeme, die in dem vorher erwähnten Patent und in anderen Patenten beschrieben werden, die das gleiche System verwenden, auf das Erwärmen des ITM, sodass vor der Übertragung die Bildtemperatur höher ist als die Solvatisierungstemperatur. Im Allgemeinen umfasst das ITM eine Struktur, die es dem Bild ermöglicht, während der Übertragung ausreichend abzukühlen. Um eine gute Übertragung sicherzustellen, muss die Bildtemperatur jedoch 25 – 30°C höher sein als die Solvatisierungstemperatur (abhängig von der Tintenkonzentration), sodass das Bild nicht zu schnell unter die Solvatisierungstemperatur abkühlt (d. h. bevor es sich an das Substrat bindet). Im Allgemeinen umfasst das ITM eine Hülle. Wenn die externe Hüllentemperatur etwa 90 – 110°C beträgt, sind die Rückseite der Hülle und die externe Oberfläche der ITM-Trommel sehr viel heißer, häufig um bis zu etwa 60 – 70°C.
Diese relativ hohen Betriebstemperaturen stellen schwerwiegende Anforderungen an die Materialien, die für die ITM-Hülle verwendet werden und reduzieren deren Betriebslebensdauer. Das Reduzieren der Betriebstemperaturen verbessert die Lebensdauer und erhöht den Bereich an Materialien, der verwendet werden kann.
In den U.S.-Patenten 5,410,392 und 5,592,269 wird der entgegengesetzte Lösungsansatz durchgeführt. Bei diesen Patenten wird das Papier vor der Übertragung auf eine Temperatur über der Solvatisierungstemperatur erwärmt. Während der Übertragung wird der Toner durch das Papier erwärmt und durch Wärme und Druck an dem Papier befestigt. Das Papier kühlt während dem Übertragungsprozess durch Kontakt mit dem ITM ab.
Das U.S.-Patent 5,629,721 beschreibt ein System, bei dem ein Zwischenübertragungsbauglied verwendet wird, um ein Tonerbild von einem Riemen, auf dem das Bild gebildet ist, auf ein Blatt zu übertragen. Das Bild auf dem Übertragungsbauglied wird auf eine Temperatur über der Tonerfixiertemperatur erwärmt. Das Blatt wird vor der Übertragung auf eine Temperatur unter einer Temperatur erwärmt, die für die Übertragung erforderlich ist. Während der Übertragung wird diese Temperatur zu einer relativ hohen Temperatur erhöht, um eine Übertragung sicherzustellen. Die Temperatur bleibt während der Dauer des Kontakts des Blatts und des Zwischenbauglieds über der Fixiertemperatur.
Zusammenfassung der Erfindung
Ein Aspekt einiger bevorzugter Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf das Versehen einer Bilderzeugungsvorrichtung mit einem erwärmten ITM und einem vor der Übertragung erwärmten Substrat. Durch Vorwärmen des Substrats auf eine Temperatur unter der Solvatisierungstemperatur können die Betriebstemperaturen des ITM und der Hülle reduziert werden im Vergleich zu denjenigen im Stand der Technik, während ein gewünschtes Temperatur-über-Zeit-Profil des Bilds während dem Übertragungsprozesses beibehalten wird. Ferner werden die guten Übertragungseigenschaften, die mit einem erwärmten ITM erreichbar sind, nicht nur beibehalten, sondern in vielen Fällen wird die Übertragung tatsächlich verbessert.
Bei einigen bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung ist das Substrat in Bahnform und das Erwärmen vor der Übertragung findet in der Verarbeitungsrichtung kurz vor dem Bildübertragungspunkt statt.
Bei einigen bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung wird das Substrat durch direkten Kontakt mit einer heißen Rolle erwärmt, die gegen dieselbe gedrückt wird, in der Verarbeitungsrichtung vor dem Bildübertragungspunkt.
Alternativ wird das Substrat durch ein Strahlungsheizelement erwärmt, das leicht über oder unter demselben in der Verarbeitungsrichtung vor dem Bildübertragungspunkt angeordnet ist.
Alternativ wird das Substrat durch einen Mikrowellenstrahler erwärmt, der leicht über oder unter demselben in der Verarbeitungsrichtung vor dem Bildübertragungspunkt angeordnet ist.
Alternativ wird das Substrat durch ein Heißluftgebläse erwärmt, das leicht über oder unter demselben in der Verar beitungsrichtung vor dem Bildübertragungspunkt angeordnet ist.
Alternativ wird das Substrat durch ein anderes Heizelement erwärmt, wie es in der Technik bekannt ist.
Jedes der vorher erwähnten Verfahren zum Vorwärmen des Substrats hat bestimmte Vorteile und bestimme Nachteile bezüglich der Wärmeeffizienz, Sicherheit, Steuermerkmale, Einfachheit des Entwurfs, Unabhängigkeit von Fehlfunktionen und Einheitlichkeit der Erwärmung.
Bei einigen bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung ist das Substrat in Blattform und eine Erwärmung vor der Übertragung findet statt, wenn das Blatt auf der Tragerolle ist, vor dem Übertragungspunkt. Vorzugsweise wird das Substrat durch ein Heißluftgebläse erwärmt. Alternativ wird das Substrat durch ein Strahlungsheizelement erwärmt. Alternativ wird das Substrat durch einen Mikrowellenstrahler erwärmt. Alternativ wird das Substrat durch ein anderes Heizelement, wie es in der Technik bekannt ist, erwärmt.
Vorzugsweise wird das Substrat nach der Übertragung des Bildes auf dasselbe durch ein Gebläse oder eine andere Einrichtung abgekühlt.
Es sollte klar sein, dass die Reduzierung der Temperatur der Hülle andere Vorteile haben kann, zusätzlich zu der Erhöhung der ITM-Lebensdauer. Sie kann auch zu einer verbesserten Übertragung von dem Zwischenübertragungsbauglied zu dem ITM und/oder Einsparungen bei Heizelementenergie führen. Für die Systeme, bei denen die verschiedenen Unterteilungen auf dem ITM gesammelt werden und zusammen zu dem Endsubstrat übertragen werden, führt die niedrigere Temperatur zu einer geringeren Verdampfung der Trägerflüssigkeit von den Unterteilungen auf dem ITM. Da die Unterteilungen unterschiedlich viel Zeit auf dem ITM verbringen, haben die Unterteilungen eher die gleichen Anteile von Toner und Trä gerflüssigkeit, wenn dieselben zu dem Endsubstrat übertragen werden. Dies führt offensichtlich zu einer verbesserten Befestigung auf dem Substrat.
Somit wird gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ein Verfahren zum Übertragen eines Bildes auf einer Oberfläche auf ein Substrat geliefert, das folgende Schritte umfasst:

(a) Erwärmen der Oberfläche auf eine erste Temperatur über einer Temperatur, bei der das Bild an dem Substrat haftet;
(b) Erwärmen des Substrats auf eine zweite Temperatur über der Umgebungstemperatur und unter der ersten Temperatur;
(c) Drücken des Substrats auf die Oberfläche;
(d) Abkühlen des Bildes, während dasselbe in Kontakt mit sowohl der Oberfläche als auch dem Substrat ist, derart, dass dasselbe während dem Kontakt auf eine dritte Temperatur unter eine Temperatur abkühlt, bei der seine Kohäsion größer ist als die Haftung an der Oberfläche; und
(e) dann Trennen des Substrats von der Oberfläche, wobei das Bild auf das Substrat übertragen wird.

Die dritte Temperatur liegt vorzugsweise zwischen der ersten und der zweiten Temperatur.
Die zweite Temperatur liegt vorzugsweise unter der Temperatur, bei der die Bildkohäsion größer ist als die Haftung desselben an der Oberfläche.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird das Bild bei (d) durch Übertragung von Wärme von dem Bild zu dem Substrat abgekühlt, vorzugsweise im Wesentlichen nur durch Übertragung von Wärme von dem Bild zu der Oberfläche.
Vorzugsweise wird das Substrat während dem Abkühlen des Bildes erwärmt, sodass die Temperatur desselben höher ist als die zweite Temperatur.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird das Substrat während dem Abkühlen des Bildes im Wesentlichen nur durch Wärmeübertragung von der Oberfläche und von dem Bild abgekühlt. Vorzugsweise umfasst das Verfahren das Abkühlen des Substrats und des Bilds auf demselben, nach (e), auf eine Temperatur, die zumindest so niedrig ist wie die zweite Temperatur.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Temperaturschwankung des Bildes, während die Oberfläche gegen das Bild gedrückt wird, derart, dass das Bild bei einer Temperatur verbleibt, die für eine Zeit hoch genug ist, die lang genug ist, um die Haftung des Bildes an dem Substrat während der Trennung der Oberfläche von dem Substrat sicherzustellen.
Vorzugsweise ist die Haftung des Bildes nach dem Abkühlen desselben an dem Substrat höher als die Haftung desselben an der Oberfläche.
Vorzugsweise wird das Bild auf einem Bilderzeugungsbauglied gebildet und auf die Oberfläche übertragen, vor der nachfolgenden Übertragung von derselben zu dem Substrat, sodass die Oberfläche die Oberfläche eines Zwischenübertragungsbauglieds ist. Vorzugsweise ist das Bilderzeugungsbauglied ein Fotorezeptor.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist das Bild durch einen elektrostatischen Prozess gebildet.
Vorzugsweise wird das Bild durch einen elektrofotografischen Prozess gebildet, bei dem ein latentes elektrostatisches Bild durch einen Toner entwickelt wird, um das Bild zu bilden.
Vorzugsweise ist das Bild ein Tonerbild, vorzugsweise ein Flüssigtonerbild. Vorzugsweise umfasst das Flüssigtonerbild auf der Oberfläche Tonerteilchen und Trägerflüssigkeit. Vorzugsweise ist die Trägerflüssigkeit bei erhöhten Temperaturen über einer Solvatisierungstemperatur, wobei die erste Temperatur über der Solvatisierungstemperatur liegt. Vorzugsweise liegt die zweite Temperatur unter der Solvatisierungstemperatur. Vorzugsweise liegt die dritte Temperatur unter der Solvatisierungstemperatur.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist das Substrat aus Papier gebildet. Alternativ ist das Substrat aus einem Kunststoff gebildet.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die vorliegende Erfindung wird deutlicher verständlich durch die folgende detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung und die angehängten Zeichnungen, bei denen für jedes Element die gleichen Bezugszeichen in den Figuren beibehalten werden. Es zeigen:
1 ein schematisches Blockdiagramm einer Bilderzeugungsvorrichtung mit einem erwärmten ITM und einem vor der Übertragung erwärmten Substrat gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
2A bis 2D schematische Darstellungen der Vorübertragungssubstratheizelemente gemäß bevorzugten Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung;
3 eine schematische Darstellung eines Vorübertragungssubstratserwärmungssystems, bei dem das Substrat in Blattform ist und auf einer Druckrolle befestigt ist;
4A ein schematisches Diagramm eines Temperatur-über-Zeit-Profils des Bildes, wie es herkömmliche Systeme erfahren; und
4B ein schematisches Diagramm des Temperatur-über-Zeit-Profils des Bildes gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele
Nachfolgend wird auf 1 Bezug genommen, die ein schematisches Blockdiagramm der Bilderzeugungsvorrichtung 100 mit einem erwärmten Zwischenübertragungsbauglied (ITM) 20 und einem vor der Übertragung erwärmten Substrat 25 gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist. Bei bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung kann das ITM gleich oder ähnlich sein wie die ITMs und ITM-Systeme, die in einem oder mehreren der folgenden Patente beschrieben sind: 5,089,856; 5,572,274; 5,410,392; 5,592,269; 5,745,829; veröffentlichte PCT-Anmeldungen WO 97/07433; WO 98/55901; WO 96/13760; und unveröffentlichte PCT-Anmeldungen PCT/IL/98/00576; und PCT/IL/98/00553 oder es kann ein anderes geeignetes ITM sein, wie es in der Technik bekannt ist.
Vorzugsweise ist die Bilderzeugungsvorrichtung 100 ein elektrostatischer Kopierer oder Drucker und umfasst eine bildtragende Oberfläche, die typischerweise in einer drehenden fotoleitfähigen Trommel 10 ausgeführt ist, beispielsweise ein organischer Fotorezeptor oder aus Selen. Bevorzugte Fotorezeptoren sind beispielsweise diejenigen, die in dem U.S.-Patent 5,376,491 oder in der veröffentlich ten PCT-Anmeldung WO 96/07955 beschrieben sind. Der fotoleitfähigen Trommel 10 ist eine Fotoleiterladevorrichtung 11 zugeordnet, wie zum Beispiel Corotron oder Scorotron, wie es in der Technik bekannt ist. Beispielsweise kann die Ladevorrichtung wie sie in der veröffentlichen PCT-Anmeldung WO 94/22059 oder der unveröffentlichten PCT-Anmeldung PCT/IL/98/00553 beschrieben ist, verwendet werden. Außerdem ist der fotoleitfähigen Trommel 10 ein Bildaufnehmer 12 zugeordnet, beispielsweise ein Laserscanner zum Liefern eines gewünschten latenten Bildes auf der Trommel 10 durch selektives Entladen der Trommel. Das latente Bild umfasst normalerweise Bildbereiche bei einem ersten elektrischen Potenzial und Hintergrundbereiche bei einem anderen elektrischen Potenzial.
Vorzugsweise umfasst die elektrische Bilderzeugungsvorrichtung 100 auch eine Mehrfarbenflüssigentwickleranordnung 16, die vorzugsweise eine Entwicklerrollenelektrode 17 umfasst, beabstandet von der fotoleitfähigen Trommel 10 und vorzugsweise in die gleiche Richtung drehend wie die Trommel 10. Diese Drehung sorgt dafür, dass die Oberflächen der Trommel 10 und der Rolle 17 entgegengesetzte Geschwindigkeiten an der Region ihrer nächsten Nähe aufweisen. Vorzugsweise umfasst die Entwickleranordnung 16 auch eine Mehrfarbenflüssigtonerzuführanordnung 14 zum Liefern von farbigem Flüssigtoner zum Entwickeln latenter Bilder auf der fotoleitfähigen Trommel 10 und eine Verwendeter-Flüssigtoner-Sammelanordnung 15. Bevorzugte Entwicklersysteme des oben beschriebenen Typs, die bei der vorliegenden Erfindung sinnvoll sind, sind beispielsweise beschrieben in den U.S.-Patenten 5,028,964; 5,231,454; 5,289,238; 5,148,222; 5,255,058; 5,117,263 oder der veröffentlichten PCT-Anmeldung WO 96/29633. Vorzugsweise ist Toner des allgemeinen Typs, der in dem U.S.-Patent 4,794,651 beschrieben ist, für die Verwendung bei der vorliegenden Erfindung wünschenswert. Darüber hinaus beschreiben die U.S.-Patente 4,980,259; 5,555,185; 5,047,306; 5,57224; 5,410,392; 5,436,706; 5,225,306; 5,266,435; 5,610,694; 5,346,796; 5,737,666; 5.745,829; 5,908,729; 5,300,390; 5,264,313; und veröffentlichte PCT-Anmeldungen WO 92/17823; WO 95/04307; WO 96/01442; WO 96/01442; WO 96/13760; WO 96/26469; WO 96/31809 bevorzugte Toner und Ladungsdirektoren für die Verwendung bei der vorliegenden Erfindung. Alternative Entwicklungssysteme, die für die vorliegende Erfindung geeignet sind, umfassen diejenigen, die in den U.S.-Patenten 5,436,706; 5,610,694; 5,737,666 und in der veröffentlichten PCT-Anmeldung WO 96/31809 beschrieben sind. Alternativ können andere Toner- und Entwicklungssysteme, die in der Technik bekannt sind, verwendet werden.
Vorzugsweise umfasst die elektrostatische Bilderzeugungsvorrichtung 100 auch eine Reinigungsstation 22 und eine Vorübertragungsbildkonditionierungsanordnung 18, die einen Mechanismus zur Entfernung von Vorübertragungsüberschussflüssigkeit und zum Entladen des Fotorezeptors umfassen kann. Bevorzugte Reinigungsstationen die bei der Praxis der vorliegenden Erfindung hilfreich sind, sind beschrieben in dem U.S.-Patent 4,439,035 und der nicht veröffentlichen PCT-Anmeldung PCT/IL98/00553. Die Mechanismen zur Entfernung von Vorübertragungsüberschussflüssigkeit- und zum Entladen des Fotorezeptors, die bei der vorliegenden Erfindung sinnvoll sind, sind beispielsweise beschrieben in den U.S.-Patenten 4,286,039; 5,276,492; 5,572,274; 5,166,734; 5,854,960.
Die Bildübertragung ist vorzugsweise indirekt, das Bild wird von der Trommel 10 über ein ITM 20, das eine Hülle 23 umfasst, zu dem Substrat 25 übertragen.
Das Substrat 25 ist vorzugsweise eine Papier- oder Kunststoffbahn 25, die durch eine Druckrolle (Tragerolle) 24 gestützt wird. Das Substrat 25 wird von einer Zuführrolle 26 zugeführt und wird an einer Aufnahmerolle 28 gesammelt.
Vorzugsweise wird nach dem Entwickeln eines Bildes in einer bestimmten Farbe das entwickelte Einfarbenbild von der Trommel 10 auf das ITM 20 übertragen. Nachfolgende Bilder in anderen Farben werden sequenziell in Ausrichtung auf das ITM 20 übertragen. Wenn alle der gewünschten Bilder auf dasselbe übertragen wurden, wird das vollständige Mehrfarbenbild durch Wärme und Druck von dem ITM 20 auf das Substrat 25 übertragen. Die Tragerolle 24 ist vorzugsweise während der ersten Übertragungs- und Entwicklungsstufe wirksam außer Eingriff von dem ITM 20. Die wirksame Eingriffnahme zwischen dem ITM 20 und der Tragerolle 24 mit dem Substrat 25 tritt nur auf, wenn die Übertragung des zusammengesetzten Bildes auf das Substrat 25 stattfindet.
Alternativ, aber weniger bevorzugt, wird jedes Einfarbenbild nach seiner Erzeugung auf das Papier übertragen. In diesem Fall werden die Einzelfarbbilder der Reihe nach auf das Papier übertragen. Diese Situation ist weniger wünschenswert wenn eine Bahn verwendet wird, da die Bewegung der Bahn und das Ausdehnen der Bahn bei der genauen Überlagerung der vier Farben Probleme verursachen kann.
Das oben beschriebene System ist in der Technik gut bekannt. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist das obige System die Omnius^TM Druckpresse, vertrieben von Indigo, N.V. Solche Systeme sind in dem U.S.-Patent 5,908,729 beschrieben, dessen Offenbarung hierin durch Bezugnahme aufgenommen ist.
Das ITM 20 wird vorzugsweise auf eine Trommeloberflächentemperatur von ungefähr 140°C erwärmt. Die externe Hüllenoberflächentemperatur wird auf eine Temperatur von 80°C (anstatt 150°C – 180°C vor die Trommeloberflächentemperatur und 90 – 110°C, normalerweise etwa 95°C, für die Hüllenoberflächentemperatur des Stands der Technik) erwärmt, aber nach wie vor ist die externe Hüllenoberflächentemperatur höher als die Solvatisierungstemperatur von 60 – 90°C. Vorzugsweise wird ein Strahlungsheizelement in der Trommel verwendet, um die Trommel zu erwärmen. Alternativ wird das ITM 20 durch ein anderes Verfahren erwärmt, wie es in der Technik bekannt ist oder in den vorher aufgenommenen Referenzen beschrieben ist. Abhängig von der Solvatisierungstemperatur und der Temperatur des Substrats können andere Temperaturen und selbst Temperaturen von bis zu 10 – 15°C niedriger als diejenigen für unerwärmte Substrate verwendet werden.
Vorzugsweise ist ein externes Heizelement 29 wirksam der Bahn 25 zugeordnet, in Verarbeitungsrichtung vor dem Bildübertragungspunkt 27. Bei einigen bevorzugten Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung, wie es in 2A gezeigt ist, ist das Heizelement 29 ein heiße Rolle in direkten Kontakt mit der Bahn 25 und gegen dieselbe gedrückt. Alternativ, wie es in 2B gezeigt ist, ist das Heizelement 29 ein Strahlungsheizelement, das leicht über der Bahn 25 positioniert ist. Alternativ, wie es in 2C gezeigt ist, ist das Heizelement 29 ein Mikrowellenheizelement das kurz über der Bahn 25 positioniert ist. Alternativ, wie es in 2D gezeigt ist, ist das Heizelement 29 ein Heißluftgebläse, das über der Bahn 25 positioniert ist. Alternativ kann jedes andere geeignete Heizelement, wie es in der Technik bekannt ist, verwendet werden. Bei einigen bevorzugten Ausführungsbeispielen ist das Heizelement 29 unter der Bahn 25 positioniert, in Verarbeitungsrichtung vor dem Punkt der Bildübertragung 27.
Bei einigen bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung kann ein Gebläse 30 (oder ein anderes Kühlelement, wie zum Beispiel ein Kontaktfühlelement). in Verarbeitungsrichtung nach der Bahn positioniert sein, um das Kühlen der Bahn zu unterstützen, vorzugsweise auf beinahe Zimmertemperatur.
Nachfolgend wird auf 2A bis 2D Bezug genommen wo die vorher erwähnten Verfahren des Vorwärmens des Substrats beschrieben werden. Jedes Verfahren kann bestimmte Charakteristika bezüglich Wärmeeffizienz, Sicherheit, Steuermerkmalen, Einfachheit des Entwurfs und Unabhängigkeit von Fehlfunktionen aufweisen, wie folgt:

1. Heiße Rolle mit variablem Kontaktbereich (2A). Das Heizelement ist in direktem Kontakt mit dem Substrat (2A). Das System hat die folgenden Merkmale. a. hohe Effizienz; b. Ein/Aus-Steuerung durch Außereingriffbringen der Rolle von dem Substrat, Erwärmen kann angehalten werden; und c. Temperatur des Substrats wird gesteuert durch Steuern der Temperatur der Rolle.
2. Infrarotheizelement (2B) hat die folgenden Merkmale: a. Kein direkter Kontakt mit dem Substrat; b. mechanisch einfach; c. Sicherheitsgefahren wegen möglicher Zündung; d. relativer Mangel an Ein/Aus-Steuerung zwischen dem Rahmen; und e. Bedarf an großer Strahlungsoberfläche.
3. Mikrowellenheizelement (2C) hat die folgenden Merkmale: a. kein direkter Kontakt mit dem Substrat; b. Flexibilität und sofortige Steuerung; c. Effizienz von etwa 50%; d. Einheitlichkeit der Erwärmung; und e. eine dünne Beschichtung aus MW-absorbierendem Material (z.B. Wasser) kann erforderlich sein. In 2C wird von einem Wassersprüher 31 Wasser auf das Substrat gesprüht. Dieses Wasser wird durch die Mikrowellenwärme verdampft.
4. Ein Gebläsetypheizelement (2D) hat die folgenden Merkmale: a. kein direkter Kontakt mit dem Substrat; b. mechanisch einfach; c. geringe Effizienz (etwa 20%); und d. geringe Sicherheitsgefahr.

Nachfolgend wird auf 3 Bezug genommen, die eine Vorübertragungserwärmung eines Substrats in einer Blattform darstellt, gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Vorzugsweise ist das Substrat 25 in Blattform auf einer Druckrolle 24 befestigt. Vorzugsweise ist das Heizelement 29, wie zum Beispiel ein Heißluftgebläse, ein Strahlungsheizelement oder jedes der vorher erwähnten Heizelemente oder jedes Heizelement, wie es in der Technik bekannt ist, nahe der Druckrolle 24 angeordnet, und erwärmt das Blatt 25 bevor dasselbe den Punkt der Bildübertragung 27 erreicht. Bei einigen anderen bevorzugten Ausführungsbeispielen ist ein Gebläse 30 oder ein anderes Kühlelement nahe der Druckrolle 24 angeordnet, um das Blatt 25 nach der Bildübertragung zu kühlen. Für dieses System kann die Übertragung von Farbtrennbildern getrennt oder zusammen sein. Anders als die Hinzufügung der Elemente 29 und 30 und der reduzierten Temperatur des ITM kann dieses System im Wesentlichen gleich sein wie dasjenige bei der E-Print 1000^TM Druckpresse, vermarktet von Indigo N.V.
Nachfolgend wird auf 4A und 4B Bezug genommen, die schematische Diagramme von Temperatur-über-Zeit-Profilen des Bildes sind, wie sie herkömmliche Systeme erfahren und gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Bei 4A die ein Beispiel einer Situation darstellt, die herkömmliche Systeme erfahren, kommt ein Bild bei 95°C (auf einem ITM mit der gleichen Temperatur) in Kontakt mit der Bahn 25 bei Zimmertemperatur (etwa 25°C). Der Einfachheit halber werden gleiche thermische Massen für das ITM und die Hülle sowie auch für die Bahn und Haltrolle angenommen, daher wird eine Gleichgewichtstemperatur bei etwa 57°C erreicht, wesentlich unterhalb der Solvatisierungstemperatur. Die Bildübertragungstemperatur findet bei der Gleichgewichtstemperatur statt. Auf die Trennung hin kühlen die Bahn 25 und das Bild auf Zimmertemperatur ab. Das Bildtemperaturprofil fällt bis zu dem Übertragungspunkt mit dem Hüllenoberflächentemperaturprofil zusammen, und nach dem Übertragungspunkt mit dem Substrattemperaturprofil.
Bei 4B, einem Beispiel von Zeit/Temperaturkurven gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, kommt ein Bild bei 80°C in Kontakt mit der Bahn 25 bei einer erhöhnte Temperatur von 45°C. Hier wird ebenfalls bei etwa 57°C eine Gleichgewichtstemperatur erreicht, wesentlich unter der Solvatisierungstemperatur, und die Bildübertragung findet an der Gleichgewichtstemperatur statt. Wie vorher kühlen auf die Trennung hin die Bahn 25 und das Bild auf Zimmertemperatur ab. Erneut fällt das Bildtemperaturprofil bis zu dem Übertragungspunkt mit dem Hüllenoberflächentemperaturprofil zusammen, und nach dem Übertragungspunkt mit der Substrattemperaturprofil.
Folglich können durch Vorwärmen des Substrats auf eine Temperatur unter der Solvatisierungstemperatur die Betriebstemperaturen des ITM und der Hülle reduziert werden, im Vergleich zu denjenigen des Stands der Technik, während ein gewünschtes Temperatur-über-Zeit-Profil des Bilds während dem Übertragungsprozess beibehalten wird.
Es ist anzumerken, dass die in 4A und 4B gegebenen Temperaturen Beispiele sind, die Solvatisierungstemperatur und andere Temperaturen des Prozesses hängen von dem bestimmten Toner, den tatsächlich beteiligten thermischen Massen und anderen Faktoren ab.
Bei diesem Beispiel wurde die Betriebstemperatur der Hülle von 95 auf 80°C reduziert, durch Erhöhen der Substratbetriebstemperatur von 25 auf 45°C. Im Allgemeinen überwiegt der Vorteil des Reduzierens der höheren Temperatur den Nachteil des Erhöhens der unteren Temperatur.
Obwohl die vorliegende Erfindung mit Bezugnahme auf eine elektrostatische Bilderzeugungsvorrichtung beschrieben wurde, und für Informationen bezüglich des besten Modus zum Ausführen der Erfindung Bezug auf bestimmte herkömmliche Patente genommen wurde, sollte angemerkt werden, dass eine solche Bezugnahme ein reines Beispiel ist. Die Bilderzeugungsvorrichtung 100 kann jeder Drucker oder Kopierer sein und kann nicht elektrostatisch sein. Das Verfahren zum Bilden des Bildes ist für die vorliegende Erfindung nicht wichtig; das Bild kann durch andere Möglichkeiten gebildet werden, wie es in der Technik bekannt ist.
Obwohl die vorliegende Erfindung ferner mit Bezugnahme auf Flüssigtoner beschrieben wurde, ist eine solche Bezugnahme ebenfalls ein Beispiel eines besten Modus. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung kann die Bilderzeugungsvorrichtung 100 Pulvertoner verwenden, wobei die Temperatur des Toners auf dem ITM hoch genug ist, um sicherzustellen, dass sich die Tonerteilchen an dem Substrat befestigen. Obwohl die vorliegende Erfindung bei Flüssig- oder Pulvertonersystemen angewendet werden kann, wird davon ausgegangen, dass dieselbe für Flüssigtoner besonders ef fektiv ist, aufgrund der Solvatisierungseigenschaft der Toner/Trägerflüssigkeitskombinationen und der allgemein niedrigeren Temperaturen die mit solvatisierbaren Flüssigtonern verwendet werden. Obwohl für Pulvertoner die Temperaturen hoch sind, selbst wenn die Erfindung verwendet wird, kann der Effekt der kleinen Änderung bei der Hüllentemperatur für solvatisierbare Toner eine drastische Auswirkung auf Hüllenlebensdauer, Materialverfügbarkeit, Druckqualität und Energieanforderungen haben.
Obwohl die vorliegende Erfindung mit Bezugnahme auf eine Bilderzeugungsvorrichtung die ITM verwendet beschrieben wurde, ist gleichartig dazu die Verwendung von ITM, obwohl wünschenswert, nicht absolut notwendig, so lange das Bild auf der Bilderzeugungsoberfläche erwärmt werden kann. Beispielsweise wird das Bild durch andere Verfahren als Elektrophorese oder auf einem Nichtfotorezeptor erzeugt, und die Trommel 10 kann statt des ITM 20 erwärmt werden, und die Bildübertragung kann direkt sein, noch ohne die vorliegende Erfindung zu beeinträchtigen.
Die vorliegende Erfindung wurde unter Verwendung von nicht beschränkenden detaillierten Beschreibungen bevorzugter Ausführungsbeispiele derselben beschrieben, die als Beispiel geliefert werden und den Schutzbereich der Erfindung nicht begrenzen sollen. Variationen von beschriebenen Ausführungsbeispielen werden für Fachleute auf diesem Gebiet offensichtlich sein. Obwohl eine spezifische Flüssigtonerbilderzeugungsvorrichtung, die spezifische Elemente verwendet, zu Darstellungszwecken verwendet wurde, kann insbesondere die Bilderzeugungsvorrichtung einschließlich der Struktur einer Druckmaschine oder Maschinen, die darin verwendet werden, von jeder geeigneten Art sein. Die Begriffe „umfassen, enthalten oder aufweisen" oder ihre Konjugationen sollen, wenn sie in den Ansprüchen verwendet werden, „einschließlich, aber nicht notwendigerweise begrenzt auf" bedeuten. Der Schutzbereich der Erfindung ist nur durch die folgenden Ansprüche begrenzt.

Claims

Ein Verfahren zum Übertragen eines Tonerbildes auf einer Oberfläche auf ein Substrat, das folgende Schritte umfaßt: (a) Erwärmen der Oberfläche auf eine erste Temperatur über einer Temperatur, bei der das Bild an dem Substrat haftet; (b) Erwärmen des Substrats auf eine zweite Temperatur über der Umgebungstemperatur und unter der ersten Temperatur; (c) Drücken des Substrats auf die Oberfläche; (d) Abkühlen des Bildes, während dasselbe in Kontakt mit sowohl der Oberfläche als auch dem Substrat ist, derart, daß dasselbe während dem Kontakt auf eine dritte Temperatur unter eine Temperatur abkühlt, bei der seine Kohäsion größer ist als die Haftung an der Oberfläche; und (e) dann Trennen des Substrats von der Oberfläche, wobei das Bild auf das Substrat übertragen wird.
Ein Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem die dritte Temperatur zwischen der ersten und der zweiten Temperatur liegt.
Ein Verfahren gemäß Anspruch 1 oder Anspruch 2, bei dem die zweite Temperatur unter der Temperatur liegt, bei der die Bildkohäsion größer ist als die Haftung desselben an der Oberfläche.
Ein Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Bild bei (d) durch Übertragung von Wärme von dem Bild zu dem Substrat abgekühlt wird.
Ein Verfahren gemäß Anspruch 4, bei dem das Bild bei (d) im wesentlichen nur durch Übertragung von Wärme von dem Bild zu der Oberfläche abgekühlt wird.
Ein Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Substrat während dem Abkühlen des Bildes erwärmt wird, so daß die Temperatur desselben höher ist als die zweite Temperatur.
Ein Verfahren gemäß Anspruch 6, bei dem das Substrat während dem Abkühlen des Bildes im wesentlichen nur durch Wärmeübertragung von der Oberfläche und von dem Bild erwärmt wird.
Ein Verfahren gemäß Anspruch 7, das das Abkühlen des Substrates und des Bildes auf demselben auf eine Temperatur, die zumindest so niedrig ist wie die zweite Temperatur, nach (e) umfaßt.
Ein Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Temperaturschwankung des Bildes, während die Oberfläche gegen das Bild gedrückt wird, derart ist, daß das Bild bei einer Temperatur verbleibt, die für eine Zeit, die lang genug ist, um die Haftung des Bildes an dem Substrat während der Trennung der Oberfläche von dem Substrat sicherzustellen, hoch genug ist.
Ein Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Haftung des Bildes nach dem Abkühlen desselben an dem Substrat höher ist als die Haftung desselben an der Oberfläche.
Ein Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Bild auf einem Bilderzeugungs-Bauglied gebildet wird, und auf die Oberfläche übertragen wird, vor der nachfolgenden Übertragung von derselben zu dem Substrat, so daß die Oberfläche die Oberfläche eines Zwischenübertragungsbauglieds ist.
Ein Verfahren gemäß Anspruch 11, bei dem das Bilderzeugungsbauglied ein Photorezeptor ist.
Ein Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Bild durch einen elektrostatischen Prozeß gebildet wird.
Ein Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Bild durch einen elektrophotographischen Prozeß gebildet wird, bei dem ein latentes elektrostatisches Bild durch einen Toner entwickelt wird, um das Bild zu bilden.
Ein Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Substrat aus Papier gebildet ist.
Ein Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14, bei dem das Substrat aus einem Kunststoff gebildet ist.
Ein Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Tonerbild ein Bild ist, das durch einen Flüssigtonerprozeß gebildet wird.
Ein Verfahren gemäß Anspruch 17, bei dem das Tonerbild auf der Oberfläche Tonerteilchen und Trägerflüssigkeit umfaßt, und wobei die Tonerteilchen die Trägerflüssigkeit bei erhöhten Temperaturen über einer Solvatisierungstemperatur solvatisieren, und wobei die erste Temperatur über der Solvatisierungstemperatur liegt.
Ein Verfahren gemäß Anspruch 18, bei dem die zweite Temperatur unter der Solvatisierungstemperatur liegt.
Ein Verfahren gemäß Anspruch 18 oder Anspruch 19, bei dem die dritte Temperatur unter der Solvatisierungstemperatur liegt.