DE10064566A1

DE10064566A1 - Verfahren zur Steuerung des Glanzes eines Tonerbildes und digitale Bildaufzeichnungsvorrichtung

Info

Publication number: DE10064566A1
Application number: DE10064566A
Authority: DE
Inventors: Gerhard Bartscher; Frank Morgenweck; Domingo Rohde; Muhammed Aslam
Original assignee: NexPress Solutions LLC
Current assignee: NexPress Solutions LLC
Priority date: 2000-12-22
Filing date: 2000-12-22
Publication date: 2002-06-27
Also published as: EP1217458A2; US6661993B2; DE50112759D1; JP2002278359A; ATE368244T1; EP1217458B1; EP1217458A3; US20020094220A1

Abstract

Es wird eine digitale Bildaufzeichnungsvorrichtung (1), insbesondere elektrographische oder elektrophotographische Druck- oder Kopiermaschine, und ein Verfahren zur Steuerung des Glanzes eines auf ein Bildträgersubstrat (9) übertragenen und fixierten Tonerbildes vorgeschlagen. Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass nachdem das Tonerbild durch Erwärmen auf dem Bildträgersubstrat (9) fixiert ist, dem Tonerbild mindestens noch ein weiteres mal soviel Wärme zugeführt wird, dass das Tonerbild an seiner Oberfläche oder in seinem oberflächennahen Bereich entweder vollständig oder zumindest bereichsweise aufgeschmolzen wird, wobei der Grad und/oder die Dauer der Aufschmelzung in Abhängigkeit des gewünschten Tonerbildglanzes eingestellt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung des Glanzes eines auf ein Bildträger substrat übertragenen und fixierten Tonerbildes, gemäß Anspruch 1, und eine digitale Bild aufzeichnungsvorrichtung gemäß Oberbegriff des Anspruchs 15.

Ein bekanntes digitales Bildaufzeichnungsverfahren ist das elektrostatische Drucken, bei dem ein latentes elektrostatisches Bild durch aufgeladene Tonerpartikel entwickelt wird. Diese werden auf ein Bildempfängersubstrat, im Folgenden kurz Substrat, übertragen. Nachfolgend wird das entwickelte und auf das Substrat übertragene Bild fixiert, indem die Tonerpartikel durch Wärmezuführung aufgeschmolzen werden.

Es werden häufig Trockentoner eingesetzt, deren Partikel einen mittleren Durchmesser von 10 µm aufweisen. Zum Aufschmelzen der Tonerpartikel auf dem Bildträgersubstrat werden häufg heiße Rollen eingesetzt, die mit dem Tonerbild in Berührungskontakt gebracht wer den. Nachteilig hierbei ist, dass ein Trennmittel, beispielsweise Silikonöl erforderlich ist, um ein Anhaften des Tonerbildes an der Rolle zu vermeiden. Für ein Vierfarbenbild wer den mindesten drei Tonerschichten übereinander auf das Bildträgersubstrat aufgebracht, wobei jede der aus einem Polymermaterial bestehenden Tonerschichten eine Dicke von 30 µm aufweisen kann. Der Glanz dieser Tonerschichten, der sehr wichtig ist für die Bildqua lität, wird durch viele Faktoren bestimmt, beispielsweise durch die Oberflächenstruktur der heißen Rollen, die Fixiertemperatur und die Tonereigenschaften.

Bei einem anderen bekannten Verfahren werden anstelle der heißen Rollen ein beheiztes Band eingesetzt, um das Tonerbild zu schmelzen. Mit diesen Verfahren ist ein hoher Glanz erzielbar. Da das Band nur über eine gewisse Länge beheizt wird, kann sich das Tonerbild - nachdem es den Heizbereich passiert hat - abkühlen und hart werden, bevor es von der zu vor heißen Oberfläche des Bandes getrennt wird. Dies ermöglicht ein einfaches und zuver lässiges Trennen des Tonerbildes vom Band. Die Struktur der Tonerbildoberfläche ist durch das Aufschmelzen identisch mit der Oberfläche des Bandes. Um eine sehr glatte Toneroberfläche realisieren zu können, mit der ein hoher Glanz einhergeht, muss daher ein sehr glattes Band verwendet werden.

Ein hoher Glanz des Tonerbildes ist nicht für alle Anwendungen notwendig. Zum Beispiel ist bei einem von einem matten Papier gebildeten Bildträgersubstrat nur ein geringer Glanz des Tonerbildes erforderlich. Eine Möglichkeit, um den Glanz zu verändern, besteht darin, nur wenig beheizte Rollen mit einer definierten Oberflächenrauigkeit einzusetzen. Die Rollen berühren die Oberfläche des Tonerbildes und prägen ihre Oberflächenstruktur in das Tonerbild ein. Um bei diesem Verfahren die Rauigkeit des Tonerbildes und somit dessen Glanz zu verändern, müssen also Rollen mit unterschiedlicher Rauigkeit verwendet wer den. Ein weiterer Nachteil der heißen Rollen besteht darin, dass sie einem Verschleiß un terliegen und nach einer gewissen Zeit ausgetauscht werden müssen, was mit Kosten ver bunden ist. Der mechanische Kontakt zwischen dem Tonerbild beziehungsweise dem Bildträgersubstrat und den Rollen führt ferner dazu, dass das Tonerbild häufig an der Au ßenmantelfläche der Rollen festklebt. In den meisten Fällen ist daher ein Reinigungssystem für die Rollen erforderlich.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Steuerung des Glanzes eines auf ein Bildträgersubstrat übertragenen und fixierten Tonerbildes anzugeben, bei dem eine gezielte Beeinflussung des Tonerbildglanzes, vorzugsweise in einfacher und kostengünstiger Wei se, möglich ist. Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, eine digitale Bildaufzeich nungsvorrichtung anzugeben, bei der eine präzise Einstellung eines gewünschten Toner bildgianzes möglich ist. Darüber hinaus sollen die Kosten der Bildaufzeichnungsvorrich tung vorzugsweise nur gering sein.

Zur Lösung der Aufgabe wird ein Verfahren vorgeschlagen, das die Merkmale des An spruchs 1 aufweist. Dieses zeichnet sich dadurch aus, dass zunächst das Tonerbild in be kannter Weise auf das Bildträgersubstrat übertragen und darauf fixiert wird und erst nach folgend in einem zweiten Schritt an seiner Oberfläche oder in seinem oberflächennahen Bereich entweder vollständig oder zumindest bereichsweise aufgeschmolzen wird. Dies erfolgt erfindungsgemäß dadurch, dass dem bereits fixierten Tonerbild mindestens noch ein weiteres Mal Wärme zugeführt wird, was vorzugsweise berührungslos mittels einer Strahlungseinrichtung erfolgt. Die Aufschmelzung des auf dem Bildträgersubstrat fixierten Tonerbilds an seiner Oberfläche führt dazu, dass der flüssige Toner beginnt zu verfließen, so dass er - wenn er vollständig zerflossen ist - eine sehr glatte Fläche und somit einen ho hen Glanz aufweist. Durch den Grad der Aufschmelzung, also inwieweit das Tonerbild an seiner Oberfläche aufgeschmolzen wird, und durch die Dauer der Aufschmelzung, also wie lange die Tonerschicht im flüssigen Zustand gehalten wird, so dass sie zerfließen kann, ermöglicht eine präzise Beeinflussung des Tonerbildglanzes. Das bereits fixierte Tonerbild muss zur Beeinflussung seines Glanzes nicht nochmals vollständig aufgeschmolzen wer den, sondern nur dessen oberste Schicht, so dass die dafür aufzuwendende Energie nur ge ring ist. Besonders vorteilhaft an dem erfindungsgemäßen Verfahren ist, dass praktisch jede Glanzstufe einstellbar ist, also von Matt bis Hochglanz, ohne dass dazu jeweils ein Austausch von Teilen der Fixiereinrichtung erforderlich ist.

Wenn die Fixiereinrichtung zum erstmaligen Fixieren des Tonerbildes auf dem Bildträger substrat eine Heizeinrichtung mit mindestens einer heißen Rolle aufweist, kann diese heiße Rolle zum erstmaligen Fixieren von praktisch allen Tonerbildern verwendet werden, unab hängig davon, welchen Glanz das jeweilige Tonerbild aufweisen soll, wenn es fertiggestellt ist. Sofern der Glanz des mittels der heißen Rollen auf dem Bildträgersubstrat fixierten Tonerbildes verändert werden soll, wird dann in einem zweiten Schritt die Oberfläche des Tonerbildes in gewünschter Weise nachbehandelt, also aufgeschmolzen und anschließend wieder abgekühlt, so dass je nachdem wie hoch der Grad der Aufschmelzung ist und die Zeitdauer, wie lange die Tonerschicht in flüssiger Phase gehalten wird, das Tonerbild an schließend einen gegenüber dem Ausgangszustand höheren oder verringerten Glanz auf weist. Das erneute Erwärmen des bereits fixierten Tonerbildes erfolgt vorzugsweise mit Hilfe eines berührungslos arbeitenden Heiz-/Aufschmelzverfahrens. Die Vorteile des erfin dungsgemäßen Verfahrens stellen sich selbstverständlich auch dann ein, wenn das eigentli che Fixieren des Tonerbildes auf dem Bildträgersubstrat anstelle mit Hilfe von heißen Rollen oder dergleichen mittels einer Strahlungseinrichtung erfolgt, also berührungslos, da die Strahlungseinrichtung das Tonerbild lediglich mit elektromagnetischer Strahlung be aufschlagt und nicht in mechanischen Kontakt mit dem Tonerbild gebracht wird. Auch hier erfolgt in einem nachfolgenden Bearbeitungsschritt die Einstellung des Glanzes des bereits auf dem Bildträgersubstrat fixierten Tonerbildes mittels eines vorzugsweise berührungslo sen Heizverfahrens.

Der "Grad" der erneuten Aufschmelzung der Oberfläche des bereits aus dem Bildträger substrat fixierten Tonerbildes kann bis zu 100% betragen. In diesem Fall ist die Tonerbil doberfläche vollständig aufgeschmolzen und kann zerfließen, so dass sich eine sehr glatte Fläche und somit ein sehr hoher Glanz ergibt. Der Aufschmelzungsgrad kann auch weniger als 100% betragen, das heißt, die Oberfläche einer Tonerschicht ist nur teilweise aufge schmolzen, so dass sich noch in fester Form liegende Teile dieser Tonerschicht in der "Schmelze" befinden. Wenn dieser Zustand des Tonerbildes eingefroren wird, indem das Tonerbild beispielsweise rasch abgekühlt wird, ergibt sich eine Toneroberfläche mit einer gewissen Rauigkeit und somit einem entsprechend niedrigeren Glanz, als bei einer glatte ren Tonerbildoberfläche.

Bei einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist vorgesehen, dass das Tonerbild mit zwei aufeinanderfolgenden elektromagnetischen Strahlungsimpulsen beaufschlagt wird, wobei die Zeitdauer des ersten Strahlungsimpulses größer als die Zeitdauer des zweiten Strahlungsimpulses sein kann. Im Zusammenhang mit der hier vorliegenden Erfindung wird unter einem "Strahlungsimpuls" ein Lichtblitz verstanden, der nur kurz auf das Tonerbild einwirkt. Die Strahlung des Lichtblitzes liegt in einem bestimmten, vor zugsweise einstellbaren Wellenlängenbereich, insbesondere im UV-Bereich. Der erste Strahlungsimpuls kann beispielsweise sehr kurz sein und eine sehr hohe Energieintensität aufweisen, so dass die Oberfläche des Tonerbildes aufgeschmolzen wird, während durch den zweiten, vorzugsweise sehr kurz andauernden Strahlungsimpuls eine Reduzierung des Glanzes der Tonerbildoberfläche erreicht wird. Die Intensität der beiden Strahlungsimpulse kann daher zur Beeinflussung des Glanzes variiert werden. Eine hohe Intensität zumindest des ersten Strahlungsimpulses kann also zunächst zu einem hohen Glanz führen, wobei dieser Glanz gezielt durch den zweiten Strahlungsimpuls veränderbar ist.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Tonerbild mittels einer das Tonerbild mechanisch kontaktierenden Heizeinrichtung fixiert wird und dass in einem nachfolgenden Bearbeitungsschritt das fixierte Tonerbild mit elektromagnetischer Strah lung oder mehreren Strahlungsimpulsen beaufschlagt wird. Durch das Fixieren des Toners mittels des mindestens einen, mit dem Tonerbild in Kontakt tretenden Elements, beispiels weise eine heiße Rolle oder ein beheizbares Band, weist das Tonerbild Bereiche unter schiedlichen Glanzes auf. Durch die Beaufschlagung des Tonerbildes mit getakteter oder kontinuierlicher elektromagnetischer Strahlung wird in den Bereichen des Tonerbildes, die eine höhere Tonerdichte aufweisen, der Glanz stärker reduziert als in den Bereichen mit geringerer Tonerdichte. Der Grund hierfür ist, dass eine Tonerschicht mit höherer Dichte die elektromagnetische Strahlung besser absorbiert. Aufgrund der unterschiedlichen, Ton erdichten abhängigen Glanzreduzierung ist über das gesamte Tonerbild ein gleichmäßiger Glanz einstellbar.

Bei einem besonders vorteilhaften Ausführungsbeispiel wird zur Beeinflussung des Glan zes des auf dem Bildträgersubstrat fixierten Tonerbildes dieses mit gepulster oder konti nuierlicher elektromagnetischer Strahlung im UV-Bereich beaufschlagt. In diesem Wel lenlängenbereich wird die Strahlung von Farbtonern im Wesentlichen gleichmäßig absor biert, während beispielsweise das aus Papier bestehende Bildträgersubstrat Strahlung im UV-Bereich nur sehr wenig absorbiert. Durch den eingeschränkten Wellenlängenbereich der Strahlung kann also sichergestellt werden, dass das Papier durch diese Strahlung, die eine hohe Intensität aufweisen kann, nicht beschädigt wird. Es werden häufig Strahlungs quellen eingesetzt, die nicht ausschließlich Strahlung im UV-Bereich emittieren, sondern auch im sichtbaren Bereich, in dem die unterschiedlichen Farben (Cyan, Magenta, Schwarz, Gelb oder Mischfarbe) aufweisenden Farbtoner die Strahlung unterschiedlich gut absorbieren. Im sichtbaren Wellenlängenbereich absorbiert Papier die Strahlung sehr gut, so dass bei einer hohen Strahlungsintensität eine Beschädigung des Papiers nicht ausge schlossen werden kann. Zu diesem Zweck ist vorgesehen, dass die elektromagnetische Strahlung derart gefiltert wird, dass das Tonerbild nur mit Strahlung im UV-Bereich beauf schlagt wird.

Bevorzugt wird auch eine Ausführungsform des Verfahrens, das sich dadurch auszeichnet, dass das Tonerbild mit mehreren aufeinanderfolgenden elektromagnetischen Strah lungsimpulsen beaufschlagt wird, wobei die Zeitdauer und/oder Intensität der Strah lungsimpulse unterschiedlich lang beziehungsweise hoch ist. Nach einer ersten Ausfüh rungsvariante ist vorgesehen, dass jeder der Strahlungsimpulse ausreichende Energie auf weist, um das Tonerbild beziehungsweise den oberflächennahen Bereich des Tonerbildes soweit zu erwärmen, dass er schmilzt und der Toner zerfließen kann. Nach einer anderen Ausführungsvariante ist vorgesehen, dass die Energie jedes einzelnen der Strahlungsimpul se nicht ausreicht, um den Toner zu schmelzen und dass das Tonerbild erst dann aufge schmolzen wird, wenn es mit mehreren Strahlungsimpulsen beaufschlagt wurde. Jeder ein zelne der Strahlungsimpulse kann also nur einen Teil der Gesamtenergiemenge in den Toner eintragen, die erforderlich ist, um den Toner zu schmelzen. Dabei ist in vorteilhafter Ausführungsform die Energie eines jeden Strahlungsimpulses gleich groß. Nach einer weiteren Ausführungsvariante ist vorgesehen, dass der erste Strahlungsimpuls die größte Energie aufweist und dass die Energie jedes weiteren Strahlungsimpulses geringer ist als die des jeweils vorhergehenden Strahlungsimpulses.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsvariante ist vorgesehen, dass mindestens zwei aufein anderfolgende Strahlungsimpulse zeitlich nacheinander auf das Tonerbild aufgebracht werden. Es besteht also eine Pause zwischen den Strahlungsimpulsen, so dass sich die mittels des ersten Strahlungsimpulses in das Tonerbild eingebrachte Wärme zerstreuen kann, bevor der zweite Strahlungsimpuls auf das Tonerbild aufgebracht wird.

Bei einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel des Verfahrens werden drei Strahlungsimpul se mit einer Energie von 0,5 J/cm² mit einer Zeitdauer von 0,5 ms und einer Pause zwi schen zwei aufeinanderfolgenden Strahlungsimpulsen von 5 ms auf das Tonerbild aufge bracht. Der erste Strahlungsimpuls erwärmt im oberflächennahen Bereich des Tonerbildes eine Tonerschicht mit einer Dicke von in etwa 3 µm, was zu einer begrenzten Glättung der Tonerbildoberfläche führt. Nach in etwa 1 ms geht die zumindest teilweise verflüssigte Tonerschicht in den festen Zustand über und in etwa 5 ms nach dem ersten Strahlungsimpuls hat sich die meiste Wärme im Tonerbild zerstreut. Dann wird der zweite Strah lungsimpuls auf das Tonerbild aufgebracht, der ausreichend Energie aufweist, um die ober ste Tonerschicht erneut zu schmelzen, und dann der dritte Strahlungsimpuls, der die Toner schicht gegebenenfalls ein weiteres Mal aufschmilzt. Es können noch weitere Strah lungsimpulse auf das Tonerbild aufgebracht werden, falls erforderlich. Wichtig ist, dass zur Erzielung eines hohen Glanzes die oberste Tonerschicht eine ausreichend lange Zeit auf eine ausreichend hohe Temperatur erwärmt ist, so dass sich diese Tonerschicht in ge wünschtem Maße glättet und sich somit ein hoher Glanz einstellt.

Bei den vorstehend genannten Ausführungsvarianten des Verfahrens ist die Energie jedes einzelnen der Strahlungsimpulse nur so groß, dass eine Beschädigung des Tonerbildes in folge von Überhitzung des Toners, was zu einer Eindickung oder Oxidation des Tonerma terials führt, vermieden wird.

Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist vorgesehen, dass mindestens ein, vorzugsweise mehrere kurze und energiearme Strahlungsimpulse auf das Tonerbild aufgebracht werden. Unter "kurz" wird eine Zeitdauer von weniger als 0,5 ms und unter "energiearm" eine Energie von weniger als 0,5 J/cm² verstanden, wobei vorzugsweise zwi schen zwei aufeinanderfolgenden Strahlungsimpulsen eine Pause liegt.

Bevorzugt wird weiterhin ein Ausführungsbeispiel des Verfahrens, dass sich dadurch aus zeichnet, dass das Tonerbild in einem ersten Bearbeitungsschritt so weit aufgeschmolzen wird, dass sich ein relativ hoher Glanz einstellt, und dass in einem nachfolgenden, zweiten Bearbeitungsschritt, das Tonerbild mit so viel Wärmeenergie beaufschlagt wird, dass zu mindest Teile des Tonermaterials, insbesondere die Oberflächenschicht des Tonerbildes, überhitzt und dadurch gezielt beschädigt wird. Durch das Überhitzen wird das Tonermate rial eingedampft oder es findet eine Oxidation statt, was in beiden Fällen zu einer raueren Oberfläche und somit zu einem reduzierten Glanz führt. Der Grad der Beschädigung der Tonerbildoberfläche kann durch verschiedene Maßnahmen gezielt beeinflusst werden. Eine erste Möglichkeit besteht darin, eine sehr dünne, oberflächennahe Tonerschicht des Toner bildes zu erwärmen, wodurch Spannungen in dieser Tonerschicht entstehen, die zu Falten beziehungsweise zu einem Wellen der Tonerbildoberfläche führen. Dadurch wird die Ober fläche unebener beziehungsweise rauer, was zu einer Reduzierung des Glanzes führt. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, das gesamte Tonerbild zu erwärmen, während das Bildträgersubstrat, das beispielsweise aus Papier besteht, kalt bleibt und gegebenenfalls zu diesem Zwecke gekühlt wird. Aufgrund der übermäßigen Erwärmung des Tonermaterials bilden sich Blasen im Tonerbild, welche wiederum die Oberflächenrauigkeit des Tonerbildes ansteigen lassen. Bei dieser Variante zur Steuerung des Tonerbildglanzes kann es zu einer Reduzierung der Farbsättigungsstufe kommen, wobei durch eine gezielte Prozessfüh rung der Einfluss auf die Farbsättigungsstufe minimierbar ist.

Weitere vorteilhafte Ausführungsformen des Verfahrens ergeben sich aus den übrigen Un teransprüchen.

Zur Lösung der Aufgabe wird ferner eine Bildaufzeichnungsvorrichtung mit den Merkma len des Anspruchs 15 vorgeschlagen. Diese umfasst eine Fixiereinrichtung zum Fixieren eines Tonerbildes auf einem Bildträgersubstrat, wobei die Fixiereinrichtung mindestens eine Rolle aufweist, über die das Bildträgersubstrat geführt ist. Die Bildaufzeichnungsvor richtung zeichnet sich dadurch aus, dass die Rolle trommelförmig ausgebildet ist und zu mindest deren Mantel aus einem transparenten Material besteht und dass im Inneren der Rolle eine Strahlungseinrichtung zur Beaufschlagung des Tonerbildes mit elektromagneti scher Strahlung zum Zwecke des Fixierens des Tonerbildes auf dem Substrat angeordnet ist. Die im Inneren der Rolle angeordnete Strahlungseinrichtung stellt also die zum Auf schmelzen der oberen Tonerschicht oder des gesamten Tonerbildes erforderliche Energie wahlweise zur Verfügung, während das Bildträgersubstrat mit dem darauf befindlichen Tonerbild am Außenmantel der Rolle anliegt. Die Vorrichtung zeichnet sich durch eine kompakte und platzsparende Bauweise aus. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist auch bei hohen Prozessgeschwindigkeiten zuverlässig einsetzbar. Die erfindungsgemäße Vorrich tung ist sowohl zum erstmaligen Fixieren des Tonerbildes auf dem Bildträgersubstrat als auch zur Einstellung des Glanzes eines bereits in einem vorhergehenden Schritt auf dem Bildträgersubstrat fixierten Tonerbildes einsetzbar.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Strahlungseinrichtung elektromagnetische Strahlung und/oder Strahlungsimpulse ausstrahlt, deren Wellenlängen bereich so gewählt ist, dass sie den Mantel der Rolle, zumindest größtenteils, durchdringen. Die getaktete oder kontinuierliche Strahlung wird also nicht vom Rollenmantelmaterial absorbiert, so dass die Rolle zumindest weitgehend nicht erwärmt wird. Die Strahlung er wärmt also lediglich das an der Außenmantelfläche der Rolle anliegende Tonerbild.

In bevorzugter Ausführungsform wird das Tonerbild mit mindestens einem Strahlungsim puls beaufschlagt, der kürzer ist als die Kontaktzeit zwischen dem Roller und dem Toner bild. Die Energie des Strahlungsimpulses erwärmt vorzugsweise nur die oberste Toner schicht des Tonerbildes, die dadurch zumindest teilweise schmilzt, so dass sich die Struk tur des Rollenaußenmantels einprägt. Die Rolle, der nicht aufgeschmolzene Teil des Tonerbildes und das Bildträgersubstrat kühlen dann die erwärmte oberste Tonerschicht bis unter ihre Glastemperatur T_g in einer sehr kurzen Zeit ab. Diese Zeit ist kürzer als die Kontaktzeit zwischen dem Tonerbild und der Rolle. Die zuvor verflüssigte Tonerschicht geht daher in eine feste Zustandsform über, bevor das Tonerbild gemeinsam mit dem Substrat vom Außenmantel der Rolle abgehoben wird. Ein wichtiger Vorteil besteht darin, dass aufgrund des festen Toners die Trennung zwischen dem Tonerbild und der Rolle in einfacher Weise möglich ist, ohne dass dabei der Toner an der Rolle festklebt. Auf ein Trennmittel kann hier gegebenenfalls verzichtet werden. Dadurch, dass das die aufge schmolzene obere Tonerschicht des Tonerbildes an der Außenmantelfläche der Rolle an liegt, wird deren Struktur in das Tonerbild quasi eingeprägt. Dadurch ergibt sich in vorteil hafter Weise die Möglichkeit, einen gewünschten Glanz des Tonerbildes einzustellen, in dem eine Rolle verwendet wird, deren Außenmantel eine entsprechende Rauigkeit auf weist.

In bevorzugter Ausführungsform besteht die Rolle beziehungsweise der Mantel der Rolle aus einem Material, das eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweist. Dies hat den Vorteil, dass der Toner sehr schnell abgekühlt werden kann, so dass eine gute Trennung des Tonerbilds von der Rolle erreicht und ein Festkleben des Tonerbildes an der Rolle - vorzugsweise ohne Zuhilfenahme eines Trennmittels- verhindert werden kann. Bei einem anderen vorteilhaf ten Ausführungsbeispiel besteht die Fixierrolle aus Quarzglas.

Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Bildaufzeichnungsvorrichtung ergeben sich aus den übrigen Unteransprüchen.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Bild aufzeichnungsvorrichtung und

Fig. 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Strahlungseinrichtung zum Fixieren eines Tonerbildes auf ein Bildträgersubstrat.

Im Zusammenhang mit der hier vorliegenden Erfindung werden unter dem Begriff "Bildträgersubstrat" alle Gegenstände und Materialien verstanden, auf denen ein flüssiger oder trockener Toner, vorzugsweise wischfest, fixierbar ist. Das Bildträgersubstrat kann beispielsweise ein Papierbogen oder eine Papierbahn sein.

Die im Folgenden beschriebene Bildaufzeichnungsvorrichtung ist allgemein einsetzbar. Sie kann beispielsweise als eine nach dem elektrographischen oder elektrophotographischen Prozess arbeitende Druck- oder Kopiermaschine ausgestaltet sein. Bildaufzeichnungsvor richtungen der hier angesprochenen Art sind grundsätzlich bekannt, so dass auf deren Auf bau und Funktion hier nicht näher eingegangen wird.

Fig. 1 zeigt einen Ausschnitt eines Ausführungsbeispiels der Bildaufzeichnungsvorrich tung 1, nämlich eine Fixiereinrichtung 3, die eine um eine Achse 5 zur Drehung antreibba re Rolle 7 umfasst. Mit Hilfe einer nicht dargestellten Transporteinrichtung wird hier ein bogenförmiges Bildträgersubstrat 9 auf die Außenseite des Mantels 11 der Rolle 7 geführt. Das Bildträgersubstrat 9 liegt mit seiner ein nicht dargestelltes Tonerbild aufweisenden Flachseite 13 an der Außenmantelfläche 1 S der Rolle 7 an. Durch eine Drehung der Rolle 7 wird das Bildträgersubstrat 13 von einem Übernahmebereich in einem Übergabebereich, vorbei an einer Strahlungseinrichtung 17 zur Beeinflussung beziehungsweise Steuerung des Glanzes des Tonerbildes auf dem Bildträgersubstrat 9 geführt.

Der Mantel 11 der Rolle 7 besteht aus einem transparenten, also lichtdurchlässigen Materi al. das vorzugsweise eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweist. Alternativ kann der Mantel 11 aus Quarzglas hergestellt sein. Die Rolle 7 kann an ihren stirnseitigen Enden mittels nicht dargestellter Deckel verschlossen sein.

Die Strahlungseinrichtung 17 ist im Innenraum 19 der Rolle 7 feststehend angeordnet, das heißt, während sich die Strahlungseinrichtung 17 in einer gleichbleibenden Position befin det, bewegt sich der Mantel 11 der Rolle 7 relativ gegenüber der Strahlungseinrichtung 17. Die Strahlungseinrichtung 17 weist eine Lichtquelle 21 auf, die beispielsweise von einer Xenon-Blitzlampe, Xenon-Quecksilber-Blitzlampe, einem Laser oder dergleichen gebildet ist. Die Lichtquelle 21 ist hier rein beispielhaft in einem Deflektor 23 angeordnet, der zu einem Fixierbereich hin eine Öffnung aufweist.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich, wird bei eingeschalteter Lichtquelle 21 das an der Außenman telfläche 15 der Rolle 7 anliegende Bildträgersubstrat 9 mit elektromagnetischer Strahlung 25 beaufschlagt, die den lichtdurchlässigen Mantel 11 - zumindest größtenteils - durchdringt und das auf der Flachseite 13 des Bildträgersubstrats 9 befindliche, an der Außerunantelflä che 15 der Rolle 7 anliegende Tonerbild erwärmt. Aufgrund des aus einem lichtdurchlässi gen Material bestehenden Mantels 11 wird - wenn überhaupt - nur ein geringer Teil der elektromagnetischen Strahlung von der Rolle 7 absorbiert. Die Strahlungseinrichtung 17 ist derart ausgebildet, dass die elektromagnetische Strahlung 25 getaktet, was im Folgenden als Strahlungsimpuls bezeichnet wird, oder kontinuierlich auf das Bildträgersubstrat 9 auf gebracht werden. Um Strahlungsimpulse, die auch als Lichtblitze bezeichnet werden, zu erzeugen, kann auch eine konstant scheinende Lichtquelle verwendet werden, wenn sich im Strahlungspfad zwischen der Lichtquelle und dem Tonerbild beispielsweise verschließ- und öffenbare Klappen oder Blenden befinden.

Die Lichtquelle 21 ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass sie lediglich Strahlung im UV- Bereich emittiert. Sofern die Lichtquelle 21 außer Strahlung im UV-Bereich auch noch beispielsweise im sichtbaren Infrarotbereich emittiert, so kann ein Strahlungsfilter einge setzt werden, der im Strahlungspfad zwischen der Lichtquelle und dem Tonerbild angeord net ist, der die von der Lichtquelle emittierte Strahlung filtert, so dass nur noch Strahlung im UV-Bereich auf das Tonerbild auftrifft.

Die Fixiereinrichtung 3 weist ferner eine Anpressrolle 27 auf, die um eine Achse 29 rotier bar ausgebildet ist. Zumindest die Außenmantelfläche 31 der Anpressrolle 27 besteht aus einem flexiblen, insbesondere weichen und verformbaren Material. Die Anpressrolle 27 ist - wie mit einem Doppelpfeil 33 angedeutet - in Richtung der Außenmantelfläche 15 der Rolle 7 und in entgegengesetzter Richtung mittels einer nicht dargestellten Stelleinrichtung verlagerbar. Die Anpressrolle 27 ist mit einer einstellbaren Kraft an die Außenmantelfläche 15 der Rolle 7 anpressbar. Durch Anpressen wird die Außenmantelfläche 31 der Anpress rolle 27 aufgrund ihrer Flexibilität quasi abgeplattet und legt sich über einen gewissen Um fangsbereich der Rolle 7 an deren Außenmantelfläche 15 an. Dadurch ist ein Nip gebildet, der beispielsweise 5 mm lang ist und durch den das Bildträgersubstrat 9 geführt wird. Die Aufgabe der Anpressrolle 27 besteht darin, das mit Hilfe der Strahlungseinrichtung 17 zu mindest teilweise aufgeschmolzene Tonerbild auf der Flachseite 13 des Bildträgersubstrats 9 gegen die Außenmantelfläche 15 der Rolle 7 zu pressen. Das Tonerbild ist auf dem Bildträgersubstrat 9 bereits in einem vorhergehenden Verfahrensschritt fixiert, bevor es an der Strahlungseinrichtung 17 vorbeigeführt wird.

Mit Hilfe einer nicht dargestellten Steuerungseinrichtung ist der Anpressdruck der An pressrolle 27 an die Rolle 7, die Umfangsgeschwindigkeit der Rolle 7, die Zeitdauer der Einwirkung der elektromagnetischen Strahlung 25 auf das Tonerbild sowie deren Intensität einstellbar.

Aus der Beschreibung zu Fig. 1 ergibt sich das erfindungsgemäße Verfahren ohne weite res. Dieses sieht vor, dass nachdem das Tonerbild durch Erwärmen auf dem Bildträger substrat 9 fixiert worden ist, dem Tonerbild mindestens noch ein weiteres Mal so viel Wärme zugeführt wird, dass das Tonerbild an seiner Oberfläche oder in seinem oberflä chennahen Bereich entweder vollständig oder zumindest bereichsweise aufgeschmolzen wird. Dies erfolgt bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 mit Hilfe der Strahlungsein richtung 17, während das Bildträgersubstrat 9 an deren Außenmantelflächen 15 anliegt beziehungsweise mit definierter Kraft durch die Anpressrolle 27 daran angepresst ist. Der Grad und/oder die Dauer der Aufschmelzung wird erfindungsgemäß in Abhängigkeit des gewünschten Tonerbildglanzes eingestellt. Durch das Aufschmelzen der obersten Toner schicht des Tonerbildes bei gleichzeitigem Anpressen des Bildträgersubstrats 9 an die Au ßenmantelfläche 15 der Rolle 7 wird die Struktur der Außenmantelfläche 15 in das zumin dest teilweise verflüssigte Tonerbild 9 quasi eingeprägt. Da der Glanz des Tonerbildes maßgeblich durch die Rauigkeit des Tonerbildes an seiner Oberfläche bestimmt wird, wird der Tonerbildglanz also durch die Struktur beziehungsweise Oberflächenrauigkeit der Au ßenmantelfläche 15 der Rolle 7 bestimmt. Wenn das Tonerbild einen hohen Glanz erhalten soll, muss die Außenmantelfläche 15 der Rolle 7 entsprechend glatt sein, während bei ei nem weniger glänzenden, beispielsweise matten Tonerbild die Außenmantelfläche 15 eine entsprechende Rauigkeit aufweist.

Nachdem die oberste Tonerschicht des Tonerbildes mit Hilfe der Strahlungseinrichtung 17 aufgeschmolzen ist, kühlt das Tonerbild in einer sehr kurzen Zeit so weit ab, dass es voll ständig in einen festen Zustand übergeht und zwar bevor das Bildträgersubstrat 9 von der Rolle 7 abgehoben und an einen nachfolgenden Teil der Vorrichtung 1 überführt wird. Die verflüssigte, oberflächennahe Schicht des Tonerbildes wird dabei durch die darunter lie gende, feste Tonerschicht, das Bildträgersubstrat 9 sowie durch die Rolle 7 gekühlt.

Fig. 2 zeigt in schematischer Darstellung ein weiteres Ausführungsbeispiel der Bildauf zeichnungsvorrichtung 1, nämlich eine Strahlungseinrichtung 17, wie sie anhand der Fig. 1 beschrieben ist. Die Strahlungseinrichtung 17 weist eine gleichbleibende, fixe Position innerhalb der Bildaufzeichnungsvorrichtung 1 auf. Das Bildträgersubstrat 9 wird mittels einer nicht dargestellten Transporteinrichtung an der Strahlungseinrichtung 17 vorbeige führt. Eine gedachte Transportebene E, in der sich das Bildträgersubstrat 9 befindet, ist mit gestrichelter Linie angedeutet. Die Strahlungseinrichtung 17 ist erfindungsgemäß derart ausgebildet und gegenüber der Transportebene E ausgerichtet, dass die elektromagnetische Strahlung 25 beziehungsweise die Strahlungsimpulse (Lichtblitze) in einem Winkel α auf die Oberfläche 35 eines auf der Flachseite 13 des Bildträgersubstrats 9 aufgebrachten, be reits fixierten Tonerbildes 37 auftreffen, der kleiner 90° ist. Es hat sich gezeigt, dass ein schräger Einfallswinkel der elektromagnetischen Strahlung 25 auf die Tonerbildoberfläche 35 zu einem höheren Energieeintrag in das Tonerbild 37 führt, als wenn die elektromagne tische Strahlung 25 senkrecht auf die Tonerbildoberfläche 35 auftreffen würde. Dabei steigt der Wirkungsgrad des Energieeintrags um einen Faktor von 1/sin(α). Der Einfalls winkel α kann jedoch nicht beliebig klein werden, da ab einem bestimmten Grenzwert die Reflektion der elektromagnetischen Strahlung 25 ansteigt.

Zusammenfassend bleibt festzuhalten, dass die anhand der Fig. 1 und 2 beschriebene Fixiereinrichtung 3 aufgrund ihrer Ausgestaltung und Funktionsweise ohne weiteres wahl weise zum erstmaligen Fixieren eines auf ein Bildträgersubstrat übertragenen Tonerbildes und zur Beeinflussung beziehungsweise Steuerung des Glanzes eines bereits in einem vor hergehenden Verfahrensschritt auf ein Bildträgersubstrat fixiertes Tonerbild eingesetzt werden kann. Mit anderen Worten, die Fixiereinrichtung 3 kann also zum erstmaligen Auf schmelzen des Tonerbildes als auch alternativ zur gezielten Beeinflussung der obersten Tonerschicht des bereits fixierten Tonerbildes zum Zwecke der gezielten Beeinflussung des Tonerbildglanzes verwendet werden.

Die mit der Anmeldung eingereichten Patentansprüche sind Formulierungsvorschläge ohne Präjudiz für die Erzielung weitergehenden Patentschutzes. Die Anmelderin behält sich vor, noch weitere, bisher nur in der Beschreibung und/oder Zeichnungen offenbarte Merkmals kombination zu beanspruchen.

In Unteransprüchen verwendete Rückbeziehungen weisen auf die weitere Ausbildung des Gegenstandes des Hauptanspruches durch die Merkmale des jeweiligen Unteranspruches hin; sie sind nicht als ein Verzicht auf die Erzielung eines selbständigen, gegenständlichen Schutzes für die Merkmalskombinationen der rückbezogenen Unteransprüche zu verstehen.

Die Ausführungsbeispiele sind nicht als Einschränkung der Erfindung zu verstehen. Viel mehr sind im Rahmen der vorliegenden Offenbarung zahlreiche Abänderungen und Modi fikationen möglich, insbesondere solche Varianten, Elemente und Kombinationen und/ oder Materialien, die zum Beispiel durch Kombination oder Abwandlung von einzelnen in Verbindung mit den in der allgemeinen Beschreibung und Ausführungsformen sowie den Ansprüchen beschriebenen und in den Zeichnungen enthaltenen Merkmalen beziehungs weise Elementen oder Verfahrensschritten für den Fachmann im Hinblick auf die Lösung der Aufgabe entnehmbar sind und durch kombinierbare Merkmale zu einem neuen Gegen stand oder zu neuen Verfahrensschritten bzw. Verfahrensschrittfolgen führen.

Bezugszeichenliste

1

Bildaufzeichnungsvorrichtung

3

Fixiereinrichtung

5

Achse

7

Rolle

9

Bildträgersubstrat

11

Mantel

13

Flachseite

15

Außenantelfläche

17

Strahlungseinrichtung

19

Innenraum

21

Lichtquelle

23

Deflektor

25

Strahlung

27

Anpressrolle

29

Achse

31

Außenmantelfläche

33

Doppelpfeil

35

Oberfläche

37

Tonerbild

Claims

1. Verfahren zur Steuerung des Glanzes eines auf ein Bildträgersubstrat (9) übertragenen und fixierten Tonerbildes, dadurch gekennzeichnet, dass nachdem das Tonerbild durch Erwärmen auf dem Bildträgersubstrat (9) bereits fixiert ist, dem Tonerbild mindestens noch ein weiteres mal soviel Wärme zugeführt wird, dass das Tonerbild an seiner Oberfläche oder in seinem oberflächennahen Bereich entweder vollständig oder zumindest bereichs weise aufgeschmolzen wird, wobei der Grad und/oder die Dauer der Aufschmelzung in Abhängigkeit des gewünschten Tonerbildglanzes eingestellt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Tonerbild mittels einer das Tonerbild mechanisch kontaktierenden Heizeinrichtung fixiert wird und dass in einem nachfolgenden Bearbeitungsschritt das fixierte Tonerbild mit elektromagnetischer Strah lung oder mehreren Strahlungsimpulsen beaufschlagt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Bildträgersubstrat (9) über eine in ihrem Inneren (19) eine Strahlungseinrichtung (17) aufweisende, transparente Rolle (7) geführt ist, wobei an der Außenmantelfläche (15) der Rolle (7) das bereits fixierte Tonerbild anliegt, und dass das Tonerbild mittels der Strahlungseinrichtung (17) mit elek tromagnetischer Strahlung (25) und/oder mehreren Strahlungsimpulsen (25) beaufschlagt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Bildträgersubstrat (9) an die Außenmantelfläche (15) der Rolle (7) mit definierter Kraft angedrückt ist.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 3 und 4, dadurch gekennzeich net, dass die Zeitdauer der Bestrahlung und/oder der Anpressung des Bildträgersubstrats (9) an die Rolle (7) einstellbar ist.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Tonerbild mit mehreren aufeinanderfolgenden elektromagnetischen Strahlungsimpul sen beaufschlagt wird, wobei die Zeitdauer und/oder Intensität der Strahlungsimpulse un terschiedlich lang beziehungsweise hoch ist.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei aufein anderfolgende Strahlungsimpulse zeitlich nacheinander auf das Tonerbild aufgebracht werden.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 6 und 7, dadurch gekennzeich net, dass die Energie und/oder Zeitdauer jedes einzelnen der Strahlungsimpulse so gering sind, dass eine gewünschte Aufschmelzung des Tonerbildes erst dann erfolgt, wenn alle Strahlungsimpulse auf das Tonerbild aufgebracht worden sind.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeich net, dass mindestens ein kurzer und energiearmer Strahlungsimpuls auf das Tonerbild auf gebracht wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass Zeitdauer des Strah lungsimpulses weniger als 0,5 ms und die Strahlungsenergie weniger als 0,5 J/cm² beträgt.

11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Energie des ersten Strahlungsimpulses am größten ist, und dass die Energie jedes wei teren, nachfolgenden Strahlungsimpulses geringer ist als die Energie des jeweils zuvor auf das Tonerbild aufgebrachten Strahlungsimpulses.

12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Tonerbild in einem ersten Bearbeitungsschritt soweit aufgeschmolzen wird, dass sich ein relativ hoher Glanz einstellt, und dass in einem nachfolgenden, zweiten Bearbeitungs schritt das Tonerbild mit soviel Wärmeenergie beaufschlagt wird, dass zumindest Teile des Tonermaterials, insbesondere die Oberflächenschicht des Tonerbildes, überhitzt und da durch gezielt beschädigt wird.

13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die kontinuierliche oder in Form von Impulsen auf das Tonerbild aufgebrachte elektroma gnetische Strahlung (25) in einem Winkel (α) auf die Tonerbildoberfläche auftrifft, der kleiner als 90° ist.

14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die gepulste oder kontinuierliche elektromagnetische Strahlung, mit der das Tonerbild be aufschlagt wird, im ultravioletten Wellenlängenbereich (UV-Bereich) liegt.

15. Digitale Bildaufzeichnungsvorrichtung (1), insbesondere elektrographische oder elek trophotographische Druck- oder Kopiermaschine, mit einer Fixiereinrichtung (3) zum Fi xieren eines Tonerbildes auf einem Bildträgersubstrat (9), wobei die Fixiereinrichtung (3) mindestens eine Rolle (7) aufweist, über die das Bildträgersubstrat (9) geführt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Rolle (7) trommelförmig ausgebildet ist und zumindest deren Mantel (11) aus einem transparentem Material besteht, und dass im Inneren (19) der Rolle (7) eine Strahlungseinrichtung (17) zur Beaufschlagung des Tonerbildes mit elektroma gnetischer Strahlung angeordnet ist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 1 S. dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlungseinrich tung (17) elektromagnetische Strahlung (25) und/oder Strahlungsimpulse (25) ausstrahlt, deren Wellenlängenbereich so gewählt ist, dass sie den Mantel (11) der Rolle (7), zumin dest größtenteils, durchdringen.

17. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 15 und 16, dadurch gekenn zeichnet, dass die elektromagnetische Strahlung, mit der das Tonerbild beaufschlagt wird, im UV-Bereich liegt.

18. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Material des Rollenmantels (11) eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweist.

19. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenrauigkeit des Rollenmantels (11) auf seiner dem Bildträgersubstrat (9) zugewandten Seite an den gewünschten Glanz des Tonerbildes angepasst ist.

20. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlungseinrichtung (17) mindestens eine Xenon-Blitzlampe und/oder Xenon- Quecksilber-Blitzlampe umfasst.