DE60016883T2

DE60016883T2 - Wärmeaustauschgerät und Verfahren

Info

Publication number: DE60016883T2
Application number: DE60016883T
Authority: DE
Inventors: Nancy Y. Webster Jia; Gerald M. Pittsford Fletcher; John S. Webster Berkes; Kim S. Sodus Buell
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 1999-12-17
Filing date: 2000-12-07
Publication date: 2005-12-22
Anticipated expiration: 2020-12-08
Also published as: CA2327851C; CA2327851A1; JP2001209257A; US6393245B1; EP1109078B1; EP1109078A2; EP1109078A3; DE60016883D1

Description

Es sind elektrostatografische Drucker bekannt, in denen ein einfarbiges Tonerbild auf einem fotorezeptiven Bildträger elektrostatisch erzeugt wird. Das Tonerbild wird auf ein Empfängersubstrat übertragen, typischerweise Papier oder andere Druckträger. Das Tonerbild wird anschließend auf dem Substrat eingebrannt.
In einer Anordnung eines elektrostatografischen Druckers werden mehrere Trockentonerabbildungssysteme verwendet, die jeweils einen Bildträger haben, um mehrfarbige Tonerbilder zu entwickeln. Jedes Farbtonerbild wird elektrostatisch von den Bildträgern auf ein Zwischenübertragungselement übertragen, um ein mehrlagiges Komposittonerbild zu erzeugen. Das Komposittonerbild wird elektrostatisch auf ein Übertragungs- und Einbrennteil übertragen und schließlich auf das endgültige Substrat übertragen und eingebrannt. Solche System, die eine elektrostatische Übertragung für die Übertragung des Komposittonerbildes von den Bildträgern auf das Zwischenübertragungselement und vom Zwischenübertragungselement auf das Übertragungs- und Einbrennteil verwenden, können Übertragungseinschränkungen aufweisen. Im Betrieb wird das Übertragungs- und Einbrennteil unter die Glasübergangstemperatur des Toners vor dem mit dem Zwischenübertragungselement gebildeten Übertragungsspalt abgekühlt. Das Abkühlen des Übertragungs- und Einbrennteils erfordert es, dass das Übertragungs- und Einbrennteil relativ dünn ist. Ein dünnes Übertragungs- und Einbrennteil hat jedoch eine geringe Anpassungsfähigkeit und ergibt daher eine verminderte Übertragungsleistung im Übertragungs- und Einbrennspalt. Die verminderte Anpassungsfähigkeit steigert auch die Möglichkeit einer Glanzbildung des Tonerbildes im Übertragungs- und Einbrennspalt. Außerdem kann ein dünnes Übertragungs- und Einbrennteil eine verminderte Lebensdauer haben.
Kurz gesagt, eine Wärmeübertragungsstation entsprechend der Erfindung überträgt Wärme aus dem Nach-Übertragung-Bereich eines Tonerbildträgers in den Vor-Übertragung-Bereich des Tonerbildträgers. Die Wärmeübertragungsstation bewirkt eine selektive Kühlung und Erwärmung des Tonerbildträgers.
Ein bevorzugtes Druckgerät, das eine Wärmeübertragungsstation entsprechend der Erfindung verwendet, hat eine Tonerbilderzeugungsstation, ein Zwischenübertragungselement und ein Übertragungs- und Einbrennteil. Das Tonerbild von der Tonerbilderstellungsstation wird an einem ersten Übertragungsspalt auf das Zwischenübertragungselement übertragen. Das Tonerbild wird dann an einem zweiten Übertragungsspalt von dem Zwischenübertragungselement auf das Übertragungs- und Einbrennteil übertragen. An einem dritten Übertragungsspalt wird das Tonerbild von dem Übertragungs- und Einbrennteil auf ein Substrat zur Bildung eines Doku ments übertragen und im Allgemeinen gleichzeitig eingebrannt. Die Übertragung vom Zwischenübertragungselement auf das Übertragungs- und Einbrennteil wird vorzugsweise rheologisch unterstützt. Die rheologische Unterstützung wird durch Aufrechterhaltung einer zuvor eingerichteten Temperaturdifferenz zwischen dem Zwischenübertragungselement und dem Übertragungs- und Einbrennteil erzeugt. Die Übertragung kann weiterhin elektrostatisch unterstützt werden. Dafür wird das Zwischenübertragungselement vor dem zweiten Übertragungsspalt erwärmt, um das vom Zwischenübertragungselement getragene Tonerbild zu erwärmen.
Die Tonerbilderstellungsstation kann jedoch übermäßiger Wärme ausgesetzt sein, speziell wenn die Tonerbilderstellungsstation einen Fotorezeptor verwendet. Als Folge kann eine relativ erhöhte Temperatur im ersten Übertragungsspalt die Tonerbilderstellungsstation beschädigen, was zu einer verminderten Bildqualität führt. Im Hinblick auf den Vorzug, das Tonerbild vor dem zweiten Übertragungsspalt zu erwärmen und um übermäßige Wärme daran zu hindern, die Tonerbilderstellungsstation zu beschädigen, wird Wärme auf dem Zwischenübertragungselement aus dem Bereich des Zwischenübertragungselements zwischen den zweiten und ersten Übertragungsspalten in der Prozessrichtung auf den Bereich des Zwischenübertragungselements zwischen den ersten und zweiten Übertragungsspalten in der Prozessrichtung übertragen. Mit anderen Worten, die Wärmeübertragungsstation überträgt Wärme aus dem hinter dem zweiten Übertragungsspalt des Zwischenübertragungselements liegenden Bereich in den vor dem zweiten Übertragungsspalt liegenden Bereich des Zwischenübertragungselements. Wärmetauscher an ein Tonerbild tragenden Elementen sind bekannt, siehe EP-A-0 775 948, 12.
Eine spezielle Ausführungsform gemäß dieser Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen erläutert.
1 ist eine schematische Seitenansicht eines elektrostatografischen Duplex-Papierblattdruckers mit einer Wärmeübertragungsstation gemäß der Erfindung;
2 ist eine vergrößerte schematische Seitenansicht der Übertragungsspalte des Druckers von 1;
3 ist eine vergrößerte schematische seitliche Schnittansicht der Wärmeübertragungsstation von 2
4 ist eine grafische Darstellung des Resttoners als Funktion der Temperatur des Übertragungs- und Einbrennteils; und
5 ist eine grafische Darstellung der Quetschung als Funktion der Temperatur des Übertragungs- und Einbrennteils für eine gegebene Darstellung der Substratresttemperatur.
Gemäß den 1 und 2 hat ein elektrostatografischer Mehrfarben-Einzelblattduplexdrucker 10 ein Zwischenübertragungsband 12. Das Zwischenübertragungsband 12 läuft über Führungswalzen, 14, 16, 18 und 20. Das Zwischenübertragungsband 12 bewegt sich in einer Prozessrichtung, die durch den Pfeil A gezeigt ist. Für die Zwecke der Erläuterung bildet das Zwischenübertragungselement 12 eine einzige Sektion des Zwischenübertragungselements 12 als eine Tonerfläche. Eine Tonerfläche ist jener Teil des Zwischenübertragungselements, der die zahlreichen Prozesse durch die Stationen empfängt, die um das Zwischenübertragungselement 12 angeordnet ist. Das Zwischenübertragungselement 12 kann mehrere Tonerflächen haben; jede Tonerfläche wird jedoch in der gleichen Weise bearbeitet.
Die Tonerfläche wird an einem Satz aus vier Tonerbilderzeugungsstationen 22, 24, 26 und 28 vorbeibewegt. Jede Tonerbilderzeugungsstation 22, 24, 26, 28 bringt ein Farbtonerbild auf das Tonerbild des Zwischenübertragungselements 12. Jede Tonerbilderzeugungsstation 22, 24, 26 arbeitet in der gleichen Weise, um ein entwickeltes Tonerbild zu erzeugen, das auf das Zwischenübertragungselement 12 zu übertragen ist.
Die Bilderzeugungsstationen 22, 24, 26, 28 werden am Beispiel eines Fotorezeptorsystems beschrieben, der Fachmann erkennt jedoch leicht, dass ionografische Systeme und andere Markiersysteme in gleicher Weise verwendet werden können, um entwickelte Tonerbilder zu erstellen. Jede Tonerbilderzeugungsstation 22, 24, 26, 28 hat einen Bildträger 30. Der Bildträger 30 ist eine Trommel oder ein Band, die bzw. das einen Fotorezeptor trägt.
Der Bildträger 30 wird an einer Ladestation 32 gleichförmig geladen. Die Ladestation ist von bekanntem Aufbau und hat Ladungserzeugungsvorrichtungen, wie beispielsweise Korotrone oder Skorotrone für die Verteilung einer gleichmäßigen Ladung auf der Oberfläche des Bildträgers 30. Eine Belichtungsstation 34 belichtet den geladenen Bildträger 30 bildweise, um ein elektrostatisches Latenzbild an der Bildfläche zu erzeugen. Für Zwecke der Beschreibung definiert der Bildträger eine Bildfläche. Die Bildfläche ist jener Teil des Bildträgers, der die zahlreichen Prozesse durch die Stationen empfängt, die um den Bildträger 30 angeordnet sind. Der Bildträger 30 kann mehrere Bildflächen haben; jede Bildfläche wird jedoch in der gleichen Weise bearbeitet.
Die Belichtungsstation 34 hat vorzugsweise einen Laser, der einen modulierten Laserstrahl abgibt. Die Belichtungsstation 34 erzeugt mit Hilfe des modulierten Laserstrahls auf der geladenen Bildfläche ein Rasterbild. Die Belichtungsstation 34 kann alternativ LED-Gruppen oder andere Anordnungen verwenden, die in der Technik bekannt sind, um eine Lichtbilddarstellung zu erzeugen, die auf die Bildfläche des Bildträgers 30 projiziert wird. Die Belichtungsstation 34 belichtet eine Lichtbilddarstellung einer Farbkomponente eines Kompositfarbbildes auf die Bildfläche, um ein erstes elektrostatisches Latenzbild zu erzeugen. Jede der Tonerbilderzeugungsstationen 22, 24, 26, 28 erzeugt ein elektrostatisches Latenzbild entsprechend einer speziellen Farbkomponente eines Kompositfarbbildes.
Die Bildfläche wird in eine Entwicklungsstation 36 fortbewegt. Die Entwicklungsstation 36 hat einen Entwickler entsprechend der Farbkomponente des Kompositfarbbildes. Typischerweise entwickeln daher die einzelnen Tonerbilderzeugungsstationen 22, 24, 26 und 28 individuell die Farben Cyan, Magenta, Gelb und Schwarz, die ein typisches Kompositfarbbild aufbauen. Zusätzliche Tonerbilderzeugungsstationen können für zusätzliche oder wechselnde Farben vorgesehen sein, einschließlich Hervorhebungsfarben und andere gewöhnliche Farben. Daher entwickelt jede der Tonerbilderzeugungsstationen 22, 24, 26, 28 ein Komponententonerbild für die Übertragung auf die Tonerfläche des Zwischenübertragungselements 12. Die Entwicklerstation 36 entwickelt vorzugsweise das Latenzbild mit einem geladenen, trockenen Tonerpulver zur Erstellung des entwickelten Komponententonerbildes. Der Entwickler kann eine magnetische Tonerbürste oder andere Vorrichtung verwenden, die von Entwickleranordnungen bekannt ist.
Die Bildfläche mit dem Komponententonerbild geht dann zur Vorübertragungsstation 38 über. Die Vorübertragungsstation 38 hat vorzugsweise eine Vorübertragungsladevorrichtung zum Laden des Komponententonerbildes und zum Erzielen einer gewissen Nivellierung der Oberflächenspannung über dem Bildträger 30, um die Übertragung des Komponentenbildes vom Bildträger 30 auf das Zwischenübertragungselement 12 zu verbessern. Alternativ kann die Vorübertragungsstation 30 ein Vorübertragungslicht verwenden, um die Oberflächenspannung über dem Bildträger 30 zu nivellieren. Weiterhin kann dieses zusammen mit einer Vorübertragungsladevorrichtung verwendet werden. Die Bildfläche geht dann in einen ersten Übertragungsspalt über, der zwischen dem Bildträger 30 und dem Zwischenübertragungselement 12 ausgebildet ist. Der Bildträger 30 und das Zwischenübertragungselement 12 sind so synchronisiert, dass jedes Teil im Wesentlichen die gleiche Lineargeschwindigkeit am ersten Übertragungsspalt 40 hat. Das Komponententonerbild wird elektrostatisch vom Bildträger 30 auf das Zwischenübertragungselement 12 durch Verwendung einer Felderzeugungsstation 42 übertragen. Die Felderzeugungsstation 42 ist vorzugsweise eine Vorspannwalze, die elektrisch vorgespannt ist, um ausreichende elektrostatische Felder einer Polarität zu erzeugen, die entgegengesetzt zu der des Komponententonerbildes ist, um dadurch das Komponententonerbild auf das Zwischenübertragungselement 12 zu übertragen. Alternativ kann die Felderzeugungsstation 42 eine Ko ronavorrichtung oder irgendeine andere Art von Felderzeugungssystem sein, das in der Technik bekannt ist. Eine Vor-Spalt-Übertragungsklinge 44 spannt mechanisch das Zwischenübertragungselement 12 gegen den Bildträger 30 für die verbesserte Übertragung des Komponententonerbildes vor. Die Tonerfläche des Zwischenübertragungselements 12 mit dem Komponententonerbild von der Tonerbilderzeugungsstation 22 bewegt sich dann in der Prozessrichtung fort.
Nach der Übertragung des Komponententonerbifdes bewegt der Bildträger 30 dann die Bildfläche weiter an einer Vorreinigungsstation 39 vorbei. Die Vorreinigungsstation verwendet ein Vorreinigungskorotron, um die Tonerladung aufzubereiten und im Bildträger 30 aufzuladen, um eine verbesserte Reinigung der Bildfläche zu ermöglichen. Die Bildfläche bewegt sich dann weiter in eine Reinigungsstation 41. Die Reinigungsstation 41 entfernt den Resttoner oder Schmutz von der Bildfläche. Die Reinigungsstation 41 hat vorzugsweise Klingen, um Resttonerpartikel von der Bildfläche abzuwischen. Alternativ kann die Reinigungsstation 41 einen elektrostatischen Bürstenreiniger oder irgendeine andere Art bekanntes Reinigungssystem verwenden. Der Betrieb der Reinigungsstation 41 vervollständigt die Tonerbilderzeugung an jeder der Tonerbilderzeugungsstationen 22, 24, 26 und 28.
Das erste Komponententonerbild wird an der Bildfläche vom ersten Übertragungsspalt 40 der Bilderzeugungsstation 22 zum ersten Übertragungsspalt 40 der Tonerbilderzeugungsstation 24 fortbewegt. Vor dem Eintreten in den ersten Übertragungsspalt 40 der Tonerbilderzeugungsstation 24 lädt eine Bildkonditionierstation 46 das Komponententonerbild gleichförmig auf, um streu-, niedrig oder entgegengesetzt geladenen Toner zu vermindern, der zu einer Übertragung von Teilen des ersten Komponententonerbildes zur nachfolgenden Tonerbilderzeugungsstation 24 führen könnte. Die Bildkonditionierungsstationen, insbesondere die Bildkonditionierungsstation vor der ersten Tonerbilderzeugungsstation 22 konditioniert auch die Oberflächenladung auf dem Zwischenübertragungselement. An jedem ersten Übertragungsspalt 40 wird das nachfolgende Komponententonerbild auf die vorangehenden Komponententonerbilder ausgerichtet, um ein Komposittonerbild nach Übertragung des endgültigen Tonerbildes durch die Tonerbilderzeugungsstation 28 zu bilden.
Die Geometrie der Schnittstelle des Zwischenübertragungselements 12 mit dem Bildträger 30 spielt eine wichtige Rolle bei der Sicherstellung einer guten Übertragung des Komponententonerbildes. Das Zwischenübertragungselement 12 sollte die Oberfläche des Bildträgers 30 vor dem Bereich der elektrostatischen Felderzeugung durch die Felderzeugungsstation 42 berühren, vorzugsweise mit einem gewissen Druck, um einen innigen Kontakt sicherzustellen. Im Allgemeinen ist ein gewisser Umfang an Umhüllung des Zwischenübertragungselements 12 vor dem Spalt gegen den Bildträger 30 bevorzugt. Alternativ kann eine Druckklinge 34 vor dem Spalt oder eine andere mechanische Vorspanneinrichtung vorgesehen sein, um einen solchen innigen Kontakt vor dem Spalt zu erzeugen. Dieser Kontakt ist ein wichtiger Faktor, um die Ausbildung hoher elektrostatischer Felder an Luftspalten zwischen dem Zwischenübertragungselement 12 und dem Komponententonerbild im Bereich vor dem Spalt zu vermindern. Beispielsweise sollte mit einem Korotron als Felderzeugungsstation 42 das Zwischenübertragungselement 12 vorzugsweise das Tonerbild im Bereich vor dem Spalt in ausreichendem Maße vor dem Beginn des Koronastrahlprofils berühren. Mit einer Felderzeugungsstation 42 einer Vorspannladewalze sollte das Zwischenübertragungselement 12 das Tonerbild vorzugsweise im Bereich vor dem Spalt in ausreichendem Maße vor dem Kontaktspalt der Vorspannladewalze berühren. "In ausreichendem Maße vor" kann für jede Felderzeugungsvorrichtung als vor dem Spalt liegenden Bereich verstanden werden, wo das Feld in jedem Luftspalt von mehr als etwa 50 μm zwischen dem Zwischenübertragungselement 12 und dem Komponententonerbild auf unter etwa 4 V/μm aufgrund des Feldabfalls mit der Distanz vor dem Spalt vom ersten Übertragungsspalt 40 abgefallen ist. Der Abfall des Feldes ist teilweise durch Kapazitätseffekte bedingt, und dieses hängt von zahlreichen Faktoren ab. Beispielsweise wird bei einer Vorspannwalze dieser Abfall mit der Distanz am langsamsten, je größer der Durchmesser der Vorspannwalzen ist, und/oder je höher der spezifische Widerstand der Vorspannwalzen ist, und/oder wenn die Kapazität pro Flächeneinheit der Isolierschichten im ersten Übertragungsspalt 40 am niedrigsten ist. Querleitung längs des Zwischenübertragungselements 12 kann sogar den Übertragungsfeldbereich in den Vor-Spalt erweitern, je nach spezifischem Widerstand des Übertragungsbandes oder anderen physikalischen Eigenschaften. Bei Verwendung von Zwischenübertragungselementen 12, deren spezifischer Widerstand näher dem unteren Ende des bevorzugten Bereiches liegt, wie unten erläutert, und/oder von Systemen, die große Vorspannwalzen verwenden, usw. wird größeren Vor-Spalt-Berührungsdistanzen der Vorzug gegeben. Im Allgemeinen liegt der gewünschte Vor-Spalt-Kontakt zwischen etwa 2 bis 10 mm für spezifische Widerstände innerhalb des gewünschten Bereiches und mit Vorspannwalzendurchmessern zwischen etwa 12 mm und 50 mm.
Die Felderzeugungsstation 42 verwendet vorzugsweise sehr komfortable Vorspannwalzen für die ersten Übertragungsspalte 40, wie beispielsweise Schaum- oder andere Walzenmaterialien mit einer wirklich sehr niedrigen Härte, die idealerweise kleiner als etwa 30 Shore-A ist. In Systemen, die Bänder für die Abbildungsmodule verwenden, kann der erste Übertragungsspalt 40 ggf. ein akustisches Lösen des Komponententonerbildes einschließen, um die Übertragung zu unterstützen.
In der bevorzugten Ausführungsform wird "Schlupfübertragung" für die Ausrichtung des Farbbildes verwendet. Für die Schlupfübertragung wird die Berührungszone zwischen dem Zwischenübertragungselement 12 und dem Bildträger 30 vorzugsweise minimiert, mit Einschränkungen vor dem Spalt. Die Nach-Übertragung-Berührungszone hinter der Felderzeugungsstation 42 ist bei dieser Anordnung vorzugsweise klein. Allgemein kann das Zwischenübertragungselement 12 ggf. längs der bevorzugten Vorspannwalze der Felderzeugungsstation 12 im Bereich nach dem Spalt ggf. separat sein, wenn ein geeigneter Aufbau vorhanden ist, der sicherstellt, dass die Vorspannwalze sich von der Oberfläche des Bildträgers auf Grund der Spannungskräfte des Zwischenübertragungselements 12 nicht abhebt. Bei Schlupfübertragungssystemen sollte der Druck der in der Felderzeugungsstation 42 verwendeten Vorspannwalze minimal sein. Minimierte Berührungszone und minimierter Druck minimieren die Reibungskraft, die auf den Bildträger 30 wirkt, und dieses minimiert die elastisches Dehnung des Zwischenübertragungselements 12 zwischen den ersten Übertragungsspalten 40, die den Farbpasser verschlechtern kann. Sie minimieren auch Bewegungswechselwirkungen zwischen dem Antrieb des Zwischenübertragungselements 12 und dem Antrieb des Bildträgers 30.
Für Schlupfübertragungssysteme sollte der spezifische Widerstand des Zwischenübertragungselements 12 ebenfalls hoch gewählt werden, im Allgemeinen innerhalb oder sogar zwischen der Mitte und oberen Grenzen des am meisten bevorzugten Bereichs, der später erläutert wird, so dass die Vor-Spalt-Kontaktdistanzen minimiert werden können. Außerdem sollte der Reibungseffizient des Oberflächenmaterials an der Oberseite des Zwischenübertragungselements vorzugsweise minimal sein, um den Betriebsspielraum für die Schlupfübertragungsausrichtung und die Bewegungsqualität zu steigern.
In einer alternativen Ausführungsform haben die Bildträgerelemente 30, wie beispielsweise Fotoleitertrommeln, keine getrennten Antriebe und werden stattdessen durch Reibung in den ersten Übertragungsspalten 40 angetrieben. Mit anderen Worten, die Bildträgerelemente 30 werden durch das Zwischenübertragungselement 12 angetrieben. Daher übt der erste Übertragungsspalt 40 eine ausreichende Reibungskraft auf das Bildträgerelement aus, um jeglichen Zug zu überwinden, der von der Entwicklungsstation 36, der Reinigungsstation 40, zusätzlichen Untersystem und durch Lagerungslasten erzeugt werden. Für ein durch Reibung angetriebenes Bildträgerelement 30 sind die optimalen Übertragungskonstruktionsforderungen im Allgemeinen entgegengesetzt zum Fall der Schlupfübertragung. Beispielsweise kann der Einlauf des Zwischenübertragungselements 12 zur ersten Übertragungszone vorzugsweise groß sein, um die Reibungskraft aufgrund der Spannung des Zwischenübertragungselements 12 zu maximieren. In der Zone nach Übertragung umschlingt das Zwischenübertragungselement 12 das Bildträgerelement 30, um die Berührungszone weiter zu vergrößern und dadurch die Reibungskraft zu vergrößern. Eine vergrößerte Umschlingung hinter dem Spalt hat einen größeren Vorteil als eine vergrößerte Umschlingung vor dem Spalt, weil ein größerer Druck aufgrund elektrostatischer Klebkräfte vorhanden ist. Als weiteres Beispiel kann der durch die Felderzeugungsvorrichtung 42 aufgebrachte Druck weiter die Reibungskraft steigern. Schließlich sollte für solche Systeme der Reibungskoeffizient des Materials der obersten Schicht des Zwischenübertragungselements 12 vorzugsweise höher sein, um den Betriebsspielraum zu steigern.
Die mit Toner versehene Fläche wird dann zum nachfolgenden ersten Übertragungsspalt 40 bewegt. Zwischen den Tonerbilderzeugungsstationen befinden sich Bildkonditionierungsstationen 46. Die Ladungsübertragung im ersten Übertragungsspalt erfolgt normalerweise aufgrund Luftdurchschlag, und dieses kann zu ungleichförmigen Ladungsmustern auf dem Zwischenübertragungselement 12 zwischen den Tonerbilderzeugungsstationen 22, 24, 26 und 28 führen. Wie später erläutert, kann das Zwischenübertragungselement 12 ggf. isolierende oberste Schichten aufweisen, und in diesem Fall ergibt sich eine ungleichförmige Ladung in ungleichförmig angelegten Feldern in den nachfolgenden ersten Übertragungsspalten 40. Der Effekt akkumuliert sich, wenn das Zwischenübertragungselement 12 durch die aufeinander folgenden ersten Übertragungsspalte 40 wandert. Die Bildkonditionierstationen 46"ebnen" die Ladungsmuster auf dem Band zwischen den Tonerbilderzeugungsstationen 22, 24, 26, 28 ein, um die Gleichförmigkeit der Ladungsmuster auf dem Zwischenübertragungselement 12 vor den nachfolgenden ersten Übertragungsspalten 40 zu verbessern. Die Bildkonditionierstationen 46 sind vorzugsweise Skorotone und können alternativ zahlreiche Arten Koronavorrichtungen sein. Wie zuvor erläutert, werden die Ladungskonditionierstationen 46 außerdem zum Konditionieren der Tonerladung verwendet, um eine Rückübertragung von Toner zu den nachfolgenden Tonerbilderzeugungsstationen zu verhindern. Die Notwendigkeit von Bildkonditionierstationen 46 wird verringert, wenn das Zwischenübertragungselement 12 nur aus halbleitenden Schichten besteht, die innerhalb des gewünschten spezifischen Widerstandsbereichs liegen, der später erläutert wird. Wie weiter später erläutert wird, ist selbst dann, wenn das Zwischenübertragungselement 12 isolierende Schichten enthält, die Notwendigkeit von Bildkonditionierstationen 46 zwischen den Tonerbilderzeugungsstationen 22, 24, 26, 28 vermindert, wenn solche isolierenden Schichten ausreichend dünn sind.
Die Führungswalze 14 ist vorzugsweise zum Spannen des Zwischenübertragungselements 12 einstellbar. Außerdem kann die Führungswalze 14 in Kombination mit einem Sensor, der den Rand des Zwischenübertragungselements 12 abfühlt, eine aktive Steuerung des Zwischenübertragungselements 12 ergeben, um eine Querwanderung des Zwischenübertragungselements 12 zu vermindern, die die Passung der Komponententonerbilder zur Bildung des Komposittonerbildes verschlechtern würde.
Jede Tonerbilderzeugungsstation bringt ein Komponententonerbild auf die Tonerfläche des Zwischenübertragungselements 12, um ein vollständiges Komposittonerbild zu erzeugen. Das Zwischenübertragungselement 12 transportiert das Komposittonerbild von der letzten Tonerbilderzeugungsstation 28 zur Vor-Übertragung-Ladungskonditionierstation 52. Wenn das Zwischenübertragungselement 12 wenigstens eine isolierende Schicht enthält, gleicht die Vor-Übertragung-Ladungskonditionierstation 52 die Ladung an der Tonerfläche des Zwischenübertragungselements 12 aus. Außerdem wird die Vor-Übertragung-Ladungskonditionierstation 52 dazu verwendet, das Tonerbild für die Übertragung auf ein Übertragungs- und Einbrennteil 50 zu konditionieren. Es ist vorzugsweise ein Skoroton und kann alternativ eine von zahlreichen Arten Koronavorrichtungen sein. Ein zweiter Übertragungsspalt 48 ist zwischen dem Zwischenübertragungselement 12 und dem Übertragungs- und Einbrennteil 50 ausgebildet. Eine Felderzeugungsstation 42 und eine vor dem Übertragungsspalt befindliche Klinge 44 liegen am Zwischenübertragungselement 12 benachbart dem zweiten Übertragungsspalt 48 an und führen die gleichen Funktionen durch, die Felderzeugungsstationen und Vor-Übertragung-Klingen 44 benachbart den ersten Übertragungsspalten 40. Die Felderzeugungsstation am zweiten Übertragungsspalt 48 kann jedoch relativ schwieriger gleichförmige Übertragungs- und Einbrennteile 50 beaufschlagen. Das Komposittonerbild wird elektrostatisch und mit Wärmeunterstützung auf das Übertragungs- und Einbrennteil 50 übertragen.
Die elektrischen Eigenschaften des Zwischenübertragungselements 12 sind ebenfalls wichtig. Das Zwischenübertragungselement 12 kann nach Wahl aus einer einzelnen Schicht oder aus mehreren Schichten bestehen. In jedem Falle sind die elektrischen Eigenschaften des Zwischenübertragungselements 12 vorzugsweise so gewählt, dass hohe Spannungsabfälle über das Zwischenübertragungselement vermindert werden. Zur Verminderung hoher Spannungsabfälle hat der spezifische Widerstand der Rückseite des Zwischenübertragungselements 12 vorzugsweise einen ausreichend niedrigen spezifischen Widerstand. Die elektrischen Eigenschaften und die Übertragungsgeometrie müssen ebenfalls so gewählt werden, dass hohe elektrostatische Übertragungsfelder in Bereichen vor dem Spalt der ersten und zweiten Übertragungsspalte 40, 48 verhindert werden. Hohe Vor-Spalt-Felder in Luftspalten von etwa typischerweise > 50 μm zwischen den Komponententonerbildern und dem Zwischenübertragungselement 12 können zu einer Bildverschlechterung aufgrund von Tonerübertragung über einen Luftspalt führen und können außerdem Bildfehler zur Folge haben, die durch einen Durchschlag in Luft vor dem Spalt hervorgerufen werden. Dieses kann vermieden werden, indem man das Zwischenübertragungselement 12 in frühzeitigen Kontakt mit dem Komponententonerbild vor der Felderzeugungsstation 42 bringt, so lange wie der spezifische Widerstand jeder der Schichten des Zwischenübertragungselements 12 ausreichend hoch ist. Das Zwischenübertra gungselement 12 sollte auch ausreichend hohen spezifischen Widerstand in der obersten Schicht haben, um zu verhindern, dass ein sehr hoher Stromfluss in den ersten und zweiten Übertragungsspalten 40, 48 auftritt. Schließlich müssen das Zwischenübertragungselement 12 und die Systemkonstruktion den Effekt hohen und/oder ungleichförmigen Ladungsaufbaus minimieren, was am Zwischenübertragungselement 12 zwischen den ersten Übertragungsspalten 40 auftreten kann.
Das geeignetste Material für ein einschichtiges Zwischenübertragungselement 12 ist ein halbleitendes Material, das eine "Ladungserholungszeit" hat, die mit der Verweilzeit zwischen Tonerbilderzeugungsstationen vergleichbar oder geringer als diese ist, und ist noch besser ein Material mit einer "Spalterholungszeit", die vergleichbar oder geringer als die Übertragungsspaltverweilzeit ist. Wie verwendet, ist "Erholungszeit" die charakteristische Zeit des Spannungsabfalls über die Dicke der Schicht des Zwischenübertragungselements bis zum Verschwinden. Die Verweilzeit ist die Zeit, die ein Elementarabschnitt des Übertragungselements 12 verbringt, der sich durch einen gegebenen Bereich bewegt. Beispielsweise ist die Verweilzeit zwischen Bilderzeugungsstationen 22 und 24 die Distanz zwischen Bilderzeugungsstationen 22 und 24 geteilt durch die Bearbeitungsgeschwindigkeit des Zwischenübertragungselements 12. Die Übertragungsspaltverweilzeit ist die Breite des Berührungsspaltes, der während des Einflusses der Felderzeugungsstation 42 geschaffen wird, geteilt durch die Verarbeitungsgeschwindigkeit des Übertragungselements 12.
Die "Ladungserholungszeit" ist die Erholungszeit, wenn das Zwischenübertragungselement im Wesentlichen vom Einfluss der Kapazität oder anderer Elemente innerhalb der Übertragungsspalte 40 isoliert ist. Im Allgemeinen gilt die Ladungserholungszeit für Bereiche vor oder hinter den Übertragungsspalten 40. Sie ist die klassische "RC-Zeitkonstante", d.h. K_Lr_Le₀, das Produkt der Materialschichtmengen, für die der spezifische Widerstand eines Materials für das im Material anliegende Feld empfindlich sein kann. In diesem Falle sollte der spezifische Widerstand bei einer anliegenden Felddielektrizitätskonstante K_L mal spezifischer Widerstand r_L mal absolute Dielektrizitätskonstante des Vakuums e₀ sein, im Allgemeinen entsprechend etwa 25 bis 100 V über die Schichtdicke. Die "Spalterholungszeit" ist die Erholungszeit innerhalb Bereichen, wie den Übertragungsspalten 40. Wenn 42 eine Koronafelderzeugungsvorrichtung ist, dann ist die "Spalterholungszeit" im Wesentlichen die gleiche wie die Ladungserholungszeit. Wenn jedoch eine Vorspannungsübertragungsvorrichtung verwendet wird, dann ist die Spalterholungszeit im Allgemeinen länger als die Ladungserholungszeit. Der Grund hierfür ist, dass sie nicht nur die Kapazität des Zwischenübertragungselements 12 selbst beeinflusst wird, sondern auch durch Extrakapazität pro Flächeneinheit aller isolierenden Schichten, die in den Übertragungsspalten 40 vorhanden sind. Beispielsweise beeinflussen die Kapazität pro Flächeneinheit der Fotoleiter schicht auf dem Bildträgerelement 30 und die Kapazität pro Flächeneinheit des Tonerbildes die Spalterholungszeit. Für die Erläuterung stellt C_L die Kapazität pro Flächeneinheit der Schicht des Zwischenübertragungselements 12 dar, und C_tot ist die Gesamtkapazität pro Flächeneinheit aller isolierender Schichten in den ersten Übertragungsspalten 40, außer dem Zwischenübertragungselement 12. Wenn die Felderzeugungsstation 42 eine Vorspannwalze ist, dann ist die Spalterholungszeit die Ladungserholungszeit multipliziert mit der Größe (1+(C_tot/C_L)).
Der Bereich der spezifischen Widerstandsbedingungen, der in der obigen Beschreibung erläutert ist, vermeidet hohe Spannungsabfälle über dem Zwischenübertragungselement 12 während der Übertragungen der Komponententonerbilder an den ersten Übertragungsspalten 40. Um hohe Felder vor dem Spalt zu vermeiden, sollte der spezifische Gesamtwiderstand in Quer- oder Prozessrichtung des Zwischenübertragungselements nicht zu niedrig sein. Die Forderung ist, dass die Quererholungszeit für den Ladungsfluss zwischen der Felderzeugungsstation 42 im ersten Übertragungsspalt 40 länger sein sollte, als die Einlaufverweilzeit für den ersten Übertragungsspalt 40. Die Einlaufverweilzeit ist die Größe L/v. L ist die Distanz vom Vor-Spalt-Bereich des ersten Kontakts des Zwischenübertragungselements 12 mit dem Komponententonerbild bis zur Position des Starts der Felderzeugungsstation 42 innerhalb des ersten Übertragungsspalts 40. Die Größe v ist die Prozessgeschwindigkeit. Die Quererholungszeit ist proportional dem Querwiderstand längs des Bandes zwischen der Felderzeugungsstation 42 und dem Vor-Spalt-Bereich des ersten Kontakts und der Gesamtkapazität pro Fläche C_tot der isolierenden Schichten im ersten Übertragungsspalt 40 zwischen dem Zwischenübertragungselement 12 und dem Substrat des Bildträgers 30 der Tonerbilderzeugungsstation 22, 24, 26, 28. Ein nützlicher Ausdruck für die Abschätzung des bevorzugten spezifischen Widerstandsbereichs, der unerwünscht hohe Felder vor dem Spalt nahe den Felderzeugungsstationen 42 vermeidet, ist: (L v r_L C_tot) > 1. Die Größe wird als der "spezifischer Querwiderstand" des Zwischenübertragungselements 12 bezeichnet. Sie ist der spezifische Raumwiderstand des Elements geteilt durch die Dicke des Elements. In Fällen, wo die elektrischen Eigenschaften des Elements 12 nicht isotrop sind, ist der spezifische Raumwiderstand von Interesse zur Vermeidung hoher Felder vor dem Spalt jener spezifische Widerstand der Schicht in der Prozessrichtung. Auch in Fällen, wo der spezifische Widerstand vom anliegenden Feld abhängt, sollte der spezifische Querwiderstand bei einem Feld von zwischen etwa 500 und etwa 1500 V/cm bestimmt sein.
Der bevorzugte Bereich des spezifischen Widerstandes für das einschichtige Zwischenübertragungselement 12 hängt somit von vielen Faktoren ab, wie beispielsweise der Systemgeometrie, der Dicke des Übertragungselements, der Prozessgeschwindigkeit und der Kapazität pro Flächeneinheit der zahlreichen Materialien im ersten Übertragungsspalt 40. Für einen breiten Bereich typischer Systemgeometrie und Prozessgeschwindigkeiten ist der bevorzugte spezifische Widerstand für ein einschichtiges Übertragungsband typischerweise ein spezifischer Raumwiderstand von weniger als 10¹³ Ωcm, und ein bevorzugterer Bereich ist typischerweise <10¹¹ Ωcm spezifischer Raumwiderstand. Die untere Grenze des bevorzugten spezifischen Widerstands ist typischerweise ein spezifischer Querwiderstand von etwa 10⁸ Ω/cm² und besser typischerweise ein spezifischer Querwiderstand oberhalb etwa 10¹⁰ Ω/cm². Als ein Beispiel mit einer typischen Dicke des Zwischenübertragungselements 12 von etwa 0,01 cm entspricht ein spezifischer Querwiderstand von mehr als 10¹⁰ Ωcm² einem spezifischen Raumwiderstand von mehr als 10⁸ Ωcm.
Die nachfolgende Beschreibung gibt den bevorzugten Bereich der elektrischen Eigenschaften für das Übertragungs- und Einbrennteil 50 an, um eine gute Übertragung im zweiten Übertragungsspalt 40 zu ermöglichen. Das Übertragungs- und Einbrennteil 50 hat bevorzugt mehrere Schichten, und die für die oberste Schicht des Übertragungs- und Einbrennteils 50 gewählten elektrischen Eigenschaften beeinflussen den bevorzugten spezifischen Widerstand für das einschichtige Zwischenübertragungselement 12. Die unteren Grenzen für den bevorzugten spezifischen Widerstand des einschichichtigen Zwischenübertragungselements 12 der obigen Art gilt, wenn die oberste Oberflächenschicht des Übertragungs- und Einbrennteils 50 einen ausreichend hohen spezifischen Widerstand hat, typischerweise gleich oder mehr als etwa 10⁹ Ωcm. Wenn die oberste Oberflächenschicht des Übertragungs- und Einbrennteils 50 einen etwas niedrigeren spezifischen Widerstand als etwa 10⁹ Ωcm hat, dann sollte die untere Grenze für den bevorzugten spezifischen Widerstand des einschichtigen Zwischenübertragungselements 12 angehoben werden, um Übertragungsprobleme im zweiten Übertragungsspalt 48 zu vermeiden. Solche Probleme sind unerwünschter hoher Stromfluss zwischen dem Zwischenübertragungselement 12 und dem Übertragungs- und Einbrennteil 50 und eine Verschlechterung der Übertragung aufgrund einer Verminderung des Übertragungsfeldes. Im Falle, dass der spezifische Widerstand der obersten Schicht des Übertragungs- und Einbrennteils 50 geringer als etwa 10⁹ Ωcm ist, liegt der bevorzugte untere Grenzwert des spezifischen Raumwiderstandes für das einschichtige Zwischenübertragungselement 12 typischerweise bei etwa 10⁹ Ωcm oder mehr.
Außerdem sollte das Zwischenübertragungselement 12 eine ausreichende Quersteifheit haben, um Passerfehler zwischen Tonerbilderzeugungsstationen 22, 24, 26, 28 aufgrund elastischer Dehnung zu vermeiden. Steifheit ist die Summe der Produkte aus Young-Modulen mal Schichtdicke für alle Schichten des Zwischenübertragungselements. Der bevorzugte Bereich für die Steifheit hängt von zahlreichen Systemparametern ab. Der erforderliche Wert der Steifheit steigt mit zunehmender Größe des Reibungszuges an und/oder zwischen den Tonerbilderzeugungsstationen 22, 24, 26, 28 an. Die bevorzugte Steifheit nimmt auch mit zunehmender Länge des Zwischenübertragungselements 12 zwischen Tonerbilderzeugungsstationen zu und mit zunehmenden Farbpasserforderungen. Die Steifheit ist vorzugsweise größer 800 PSI-Zoll und noch besser 2000 PSI-Zoll.
Ein bevorzugtes Material für das einschichtige Zwischenübertragungselement 12 ist ein Polyamid, das eine gute elektrische Beeinflussung über die Leitfähigkeit beeinflussende Additive erzielt.
Das Zwischenübertragungselement 12 kann nach Wahl auch mehrschichtig sein. Die Rückenschicht, entgegengesetzt zur Tonerfläche, ist vorzugsweise halbleitend im erläuterten Bereich. Bevorzugte Materialien für die Rückenschicht eines mehrschichtigen Zwischenübertragungselements 12 sind die gleichen, wie für das einschichtige Übertragungsband 12 diskutiert. In Grenzen können die oberen Schichten nach Wahl "isolierend" oder halbleitend sein. Für beide gibt es gewisse Vorteile und Nachteile.
Eine Schicht auf dem Zwischenübertragungselement 12 kann als "isolierend" für die hiesige Diskussion angesehen werden, wenn die Erholungszeit für den Ladungsfluss sehr viel länger als die betreffende Verweilzeit ist. Beispielsweise verhält sich eine Schicht während der Verweilzeit im ersten Übertragungsspalt 40 als "isolierend", wenn die Spalterholungszeit dieser Schicht im ersten Übertragungsspalt 40 sehr viel länger als die Zeit ist, die ein Abschnitt der Schicht beim Durchgang durch den ersten Übertragungsspalt 40 verbringt. Eine Schicht verhält sich isolierend zwischen Tonerbilderzeugungsstationen 22, 24, 26, 28, wenn die Ladungserholungszeit für diese Schicht sehr viel länger als die Verweilzeit ist, die ein Abschnitt der Schicht benötigt, um zwischen den Tonerbilderzeugungsstationen zu wandern. Andererseits verhält sich eine Schicht halbleitend im hier gemeinten Sinne, wenn die Erholungszeiten den geeigneten Verweilzeiten vergleichbar oder kürzer als diese sind. Beispielsweise verhält sich eine Schicht halbleitend während der Verweilzeit des ersten Übertragungsspalts 40, wenn die Spalterholungszeit kürzer als die Verweilzeit im ersten Übertragungsspalt 40 ist. Weiterhin verhält sich eine Schicht auf dem Zwischenübertragungselement 12 halbleitend während der Verweilzeit zwischen Tonerbilderzeugungsstationen 22, 24, 26, 28, wenn die Erholungszeit der Schicht kürzer als die Verweilzeit zwischen Tonerbilderzeugungsstationen ist. Die Ausdrücke zur Bestimmung der Erholungszeiten jeder oberen Schicht des Zwischenübertragungselements 12 sind im Wesentlichen die gleichen wie jene, die zuvor für das einschichtige Zwischenübertragungselement erläutert wurden. Ob somit eine Schicht des mehrschichtigen Zwischenübertragungselements 12 sich "isolierend" oder "halbleitend" während einer speziellen Verweilzeit von Interesse verhält, hängt nicht nur von den elektrischen Eigenschaften der Schicht ab, sondern auch von der Prozessgeschwindigkeit, der Systemgeometrie und der Schichtdicke.
Eine Schicht des Übertragungsbandes verhält sich typischerweise "isolierend" in den meisten Übertragungssystemen, wenn der Raumwiderstand im Allgemeinen größer als etwa 10¹³ Ωcm ist. Isolierende obere Schichten des Zwischenübertragungselements 12 verursachen einen Spannungsabfall über der Schicht und vermindern somit den Spannungsabfall über die Komposittonerschicht im ersten Übertragungsspalt 40. Die Anwesenheit isolierender Schichten erfordert somit höhere angelegte Spannungen in den ersten und zweiten Übertragungsspalten 40, 48, um die gleichen elektrostatischen Felder zu erzeugen, die auf das geladene Komposittonerbild einwirken. Das Spannungserfordernis ist hauptsächlich von der "dielektrischen" Dicke solcher isolierender Schichten bestimmt, die die wirkliche Dicke einer Schicht geteilt durch die Dielektrizitätskonstante dieser Schicht ist. Ein möglicher Nachteil einer isolierenden Schicht ist, dass unerwünscht sehr hohe Spannungen am Zwischenübertragungselement 12 für eine gute elektrostatische Übertragung des Komponententonerbildes erforderlich sind, wenn die Summe der dielektrischen Dicke der isolierenden Schichten des Zwischenübertragungselements 12 zu hoch ist. Dies gilt insbesondere bei Farbabbildungssystemen mit Schichten, die sich "isolierend" über die Verweilzeit verhalten, die länger als eine Umdrehung des Zwischenübertragungselements 12 ist. Ladung baut sich auf solchen isolierenden oberen Schichten aufgrund von Ladungsübertragung in jeder der Felderzeuyungsstationen 42 auf. Dieser Ladungsaufbau erfordert eine höhere Spannung auf der Rückseite des Zwischenübertragungselements 12 in den nachfolgenden Felderzeugungsstationen 42, um eine gute Übertragung der nachfolgenden Komponententonerbilder zu erzielen. Diese Ladung kann zwischen ersten Übertragungsspalten 40 mit Koronavorrichtungen der Bildkonditionierungsstation 46 nicht vollständig neutralisiert werden, ohne auch eine unerwünschte Neutralisation oder sogar eine Umkehrung der Ladung des übertragenen Komposittonerbildes auf dem Zwischenübertragungselement 12 zu verursachen. Um daher die Notwendigkeit inakzeptabel hoher Spannungen an der Rückseite des Zwischenübertragungselements 12 zu vermeiden, sollte die gesamte dielektrische Dicke solcher isolierender Oberschichten auf dem Zwischenübertragungselement 12 vorzugsweise klein gehalten werden, um gute und stabile Übertragungsbedingungen zu erzielen. Eine akzeptable dielektrische Gesamtdicke kann bis zu etwa 50μm betragen, und ein bevorzugter Wert ist < 10μm.
Die oberste Schicht des Zwischenübertragungselements 12 hat vorzugsweise gute Tonerfreigabeeigenschaften, beispielsweise eine niedrige Oberflächenenergie, und hat vorzugsweise eine geringe Affinität gegenüber Ölen, wie beispielsweise Silikonölen. Materialien wie PFA, Teflon^® und zahlreiche Fluorpolymere sind Beispiele gewünschter Beschichtungsmaterialien, die gute Tonerfreigabeeigenschaften haben. Ein Vorteil einer isolierenden Schicht über halbleitenden Rückenschicht des Zwischenübertragungselements 12 besteht darin, dass solche Materia lien mit guten Tonerfreigabeeigenschaften leichter verfügbar sind, wenn die Forderung, dass sie auch halbleitend sein müssen, aufgegeben wird. Ein weiterer möglicher Vorteil von Schichten unspezifischen Widerstands gilt für Ausführungsformen, die ein Übertragungs- und Einbrennteil 50 verwenden wollen, das eine oberste Schicht geringen spezifischen Widerstandes, wie <<10⁹ Ωcm haben. Wie erläutert, ist der spezifische Widerstand für das Zwischenübertragungselement 12 mit Einzelschicht vorzugsweise auf typischerweise etwa >10⁹ Ωcm beschränkt, um Übertragungsprobleme im zweiten Übertragungsspalt 48 zu vermeiden, wenn der spezifische Widerstand der obersten Schicht des Übertragungs- und Einbrennteils 50 niedriger als etwa 10⁹ Ωcm ist. Für ein mehrschichtiges Zwischenübertragungselement 12, das eine oberste Schicht ausreichend hohen spezifischen Widerstandes, vorzugsweise >10⁹ Ωcm hat, kann der spezifische Widerstand der Rückenschicht niedriger sein.
Halbleitende Schichten auf dem Zwischenübertragungselement 12 haben den Vorteil, dass sie keinen Ladungsausgleich zur Vergleichmäßigung der Ladung auf dem Zwischenübertragungselement 12 vor und zwischen Tonerbilderzeugungsstationen 22, 24, 26, 28 benötigen. Halbleitende Schichten auf dem Zwischenübertragungselement haben auch den Vorteil, dass sehr viel dickere Oberschichten im Vergleich zu isolierenden Schichten zulässig sind. Die Ladungserholungsbedingungen und die entsprechenden Bereiche des spezifischen Widerstandes, die notwendig sind, um diese Vorteile zu ermöglichen, sind ähnlich den für die Rückenschicht bereits diskutierten Bedingungen. Allgemein ist der interessierende halbleitende Bereich ein spezifischer Widerstand der Größe, dass die Ladungserholungszeit kleiner als die Verweilzeit ist, die zwischen Tonerbilderzeugungsstationen 22, 24, 26, 28 verbracht wird. Eine Konstruktion mit mehr bevorzugtem spezifischem Widerstand ermöglicht dicke Schichten, und diese Konstruktion ist ein Bereich spezifischen Widerstandes solcher Größe, dass die Spalterholungszeit im ersten Übertragungsspalt 40 kleiner als die Verweilzeit ist, die ein Abschnitt des Zwischenübertragungselements 12 benötigt, um sich durch den ersten Übertragungsspalt 40 zu bewegen. In einem solchen bevorzugten Bereich des spezifischen Widerstandes ist der Spannungsabfall über der Schicht klein am Ende der Übertragungsspalt-Verweilzeit aufgrund des Ladungsflusses durch die Schicht.
Die Forderung hinsichtlich der unteren Grenze des spezifischen Widerstandes, der auf den spezifischen Querwiderstand bezogen ist, gilt für die halbleitende oberste Schicht, für jede halbleitende Mittelschicht und für die halbleitende Rückenschicht eines mehrschichtigen Zwischenübertragungselement 12. Der bevorzugte Bereich spezifischen Widerstandes für jede solcher Schichten ist im Wesentlichen der gleiche für das einschichtige Zwischenübertragungselement 12 erläutert. Auch die zusätzliche Forderung an den spezifischen Widerstand im Hinblick auf Übertragungsprobleme im zweiten Übertragungsspalt 48 gilt für die oberste Schicht eines mehrschichtigen Zwischenübertragungselements 12. Vorzugsweise sollte die oberste halbleitende Schicht des Zwischenübertragungselements 12 typischerweise >10⁹ Ωcm haben, wenn die oberste Schicht des Übertragungs- und Einbrennteils 50 typischerweise etwas weniger als 10⁹ Ωcm hat.
Die Übertragung des Komposittonerbildes im zweiten Übertragungsspalt 48 wird durch eine Kombination aus elektrostatischer und wärmeunterstützter Übertragung bewirkt. Die Felderzeugungsstation 42 und die Führungswalze 74 werden elektrostatisch auf die elektrostatische Übertragung des geladenen Komposittonerbildes vom Zwischenübertragungselement 12 zum Übertragungs- und Einbrennteil 50 elektrisch vorgespannt.
Die Übertragung des Komposittonerbildes am zweiten Übertragungsspalt 48 kann wärmeunterstützt sein, wenn die Temperatur des Übertragungs- und Einbrennteils 50 auf einem ausreichend hoch optimierten Pegel gehalten wird und die Temperatur des Zwischenübertragungselements 12 auf einem beträchtlich niedriger optimierten Pegel vor dem zweiten Übertragungsspalt 48 gehalten wird. Der Mechanismus für die wärmeunterstützte Übertragung ist vermutlich die Erweichung des Komposittonerbildes während der Kontaktverweilzeit des Toners im zweiten Übertragungsspalt 48. Die Tonererweichung tritt aufgrund der Berührung mit dem Übertragungs- und Einbrennteil 50 höherer Temperatur auf. Diese Erweichung des Komposittoners führt zu einer erhöhten Adhäsion des Komposittonerbildes am Übertragungs- und Einbrennteil 50 an der Grenzfläche zwischen dem Komposittonerbild und dem Übertragungs- und Einbrennteil. Dieses führt auch zu einer gesteigerten Kohäsion der übereinanderliegenden Toner des Komposittonerbildes. Die Temperatur des Zwischenübertragungselements 12 vor dem zweiten Übertragungsspalt 48 muss ausreichend niedrig sein, um eine zu hohe Tonererweichung und eine zu hohe daraus resultierende Adhäsion des Toners am Zwischenübertragungselement 12 zu vermeiden. Die Temperatur des Übertragungs- und Einbrennteils 50 sollte beträchtlich höher als der Tonererweichungspunkt vor dem zweiten Übertragungsspalt sein, um eine optimale Wärmeunterstützung im zweiten Übertragungsspalt 48 sicherzustellen. Weiterhin sollte die Temperatur des Zwischenübertragungselements unmittelbar vor dem zweiten Übertragungsspalt 48 beträchtlich niedriger als die Temperatur des Übertragungs- und Einbrennteils 50 sein, um eine optimale Übertragung im zweiten Übertragungsspalt 48 zu erzielen.
Die Temperatur des Zwischenübertragungselements 12 vor dem zweiten Übertragungsspalt 48 ist wichtig zur Aufrechterhaltung einer guten Übertragung des Komposittonerbildes. Eine optimale erhöhte Temperatur des Zwischenübertragungselements 12 kann die gewünschte Erweichung des Komposittonerbildes ermöglichen, die notwendig ist, um eine Wärmeunterstützung für die elektrostatische Übertragung am zweiten Übertragungsspalt 48 bei niedrigeren Tempe raturen auf das Übertragungs- und Einbrennteil 50 zu gestatten. Jedoch besteht ein Risiko, dass die Temperatur des Zwischenübertragungselements 12 zu hoch wird, so dass eine zu große Erweichung des Komposittonerbildes am Zwischenübertragungselement vor dem zweiten Übertragungsspalt 48 auftritt. Diese Situation kann eine unzulässig hohe Adhäsion des Komposittonerbildes am Zwischenübertragungselement 12 zur Folge haben, mit der sich daraus ergebenden verschlechterten zweiten Übertragung. Vorzugsweise wird die Temperatur des Zwischenübertragungselements 12 unter oder im Bereich von Tg (Glasübergangstemperatur) des Toners vor dem zweiten Übertragungsspalt 48 gehalten.
Das Übertragungs- und Einbrennteil 50 wird von Führungswalzen 74, 76, 78, 80 in einem zyklischen Weg geführt. Die Führungswalzen 74, 76 allein oder zusammen werden vorzugsweise erwärmt, um dadurch das Übertragungs- und Einbrennteil 50 zu erwärmen. Das Zwischenübertragungselement 12 und das Übertragungs- und Einbrennteil 50 sind vorzugsweise synchronisiert, um im Übertragungsspalt 48 im Wesentlichen die gleiche Geschwindigkeit zu haben. Ein zusätzliches Erwärmen des Übertragungselements wird durch eine Heizstation 82 bewirkt. Die Heizstation 82 wird vorzugsweise von Infrarotlampen gebildet, die innerhalb des Weges angeordnet sind, der durch das Übertragungs- und Einbrennteil 50 beschrieben wird. Alternativ kann die Heizstation 82 ein geheizter Schuh sein, der die Rückseite des Übertragungs- und Einbrennteils 50 berührt, oder können andere Wärmequellen sein, die innerhalb oder außerhalb des Übertragungs- und Einbrennteils 50 angeordnet sind. Das Übertragungs- und Einbrennteil 50 und eine Druckwalze 84 bilden zwischen sich einen dritten Übertragungsspalt 86.
Ein Ablösemittelapplikator 58 bringt eine gesteuerte Menge eines Ablösematerials, wie beispielsweise ein Silikonöl, auf die Oberfläche des Übertragungs- und Einbrennteils 50 auf. Das Ablösemittel dient der Unterstützung beim Ablösen des Komposittonerbildes vom Übertragungs- und Einbrennteil 50 im dritten Übertragungsspalt 86.
Das Übertragungs- und Einbrennteil 50 besteht vorzugsweise aus mehreren Schichten. Das Übertragungs- und Einbrennteil 50 muss geeignete elektrische Eigenschaften haben, damit im zweiten Übertragungsspalt 50 hohe elektrostatische Felder erzeugt werden können. Um die Notwendigkeit inakzeptabler hoher Spannungen zu vermeiden, hat das Übertragungs- und Einbrennteil 50 vorzugsweise elektrische Eigenschaften, die einen ausreichend niedrigen Spannungsabfall über dem Übertragungs- und Einbrennteil 50 im zweiten Übertragungsspalt 48 ermöglichen. Außerdem stellt das Übertragungs- und Einbrennteil 50 vorzugsweise einen befriedigend geringen Stromfluss zwischen dem Zwischenübertragungselement 12 und dem Übertragungs- und Einbrennteil 50 sicher. Die Forderungen an das Übertragungs- und Einbrennteil 50 hängen von den gewählten Eigenschaften des Zwischenübertragungselements 12 ab. Mit ande ren Worten, das Übertragungs- und Einbrennteil 50 und das Zwischenübertragungselement 12 haben im zweiten Übertragungsspalt 48 zusammen einen ausreichend hohen Widerstand.
Das Übertragungs- und Einbrennteil 50 hat vorzugsweise eine in Querrichtung steife Rückenschicht, eine dicke, anpassungsfähige Gummizwischenschicht und eine dünne Außenschicht. Vorzugsweise ist die Dicke der Rückenschicht größer als etwa 0,05 mm. Vorzugsweise sind die Dicke der anpassungsfähigen Zwischenschichten und der obersten Schicht zusammen größer als 0,25 mm und besser größer als etwa 1,0 mm. Die Rücken- und Zwischenschichten müssen einen ausreichend niedrigen spezifischen Widerstand haben, um die Notwendigkeit inakzeptabel hoher Spannungsforderungen der zweiten Übertragungszone 48 zu verhindern. Die bevorzugten Bedingungen für den spezifischen Widerstand folgen obigen Erläuterungen, die für das Zwischenübertragungselement 12 gegeben wurden. Der bevorzugte Bereich des spezifischen Widerstandes für die Rücken- und Zwischenschichten eines mehrschichtigen Übertragungs- und Einbrennteils 50 stellen somit sicher, dass die Spalterholungszeit für diese Schichten im Felderzeugungsbereich des zweiten Übertragungsspaltes 48 kleiner als die Verweilzeit ist, die im Felderzeugungsbereich des zweiten Übertragungsspaltes 48 verbracht wird. Die Ausdrücke für die Spalterholungszeiten und die Spaltverweilzeit sind im Wesentlichen die gleichen wie jene, die für das einschichtige Zwischenübertragungselement 12 beschrieben wurden. Der speziell bevorzugte Bereich spezifischen Widerstandes für die Rücken- und Zwischenschichten hängt von der Systemgeometrie, der Schichtdicke, der Prozessgeschwindigkeit und der Kapazität pro Flächeneinheit der isolierenden Schichten innerhalb des Übertragungsspaltes 48 ab. Allgemein müssen der spezifische Raumwiderstand der Rücken- und Zwischenschichten des mehrschichtigen Übertragungs- und Einbrennteils 50 typischerweise unter etwa 10¹¹ Ωcm und besser etwa unter 10⁸ Ωcm für die meisten Systeme liegen. Nach Wahl kann die Rückenschicht des Übertragungs- und Einbrennteils 50 hoch leitfähig sein, wie beispielsweise ein Metall.
Ähnlich dem mehrschichtigen Zwischenübertragungselement 12 kann sich die oberste Schicht des Übertragungs- und Einbrennteils 50 nach Wahl während der Verweilzeit im Übertragungsspalt 48 "isolierend" verhalten (typischerweise >10¹² Ωcm) oder halbleitend während des Übertragungsspalts 48 (typischerweise 10⁸ bis 10¹² Ωcm). Wenn sich jedoch die oberste Schicht isolierend verhält, ist die dielektrische Dicke einer solchen Schicht vorzugsweise ausreichend gering, um Notwendigkeit inakzeptabel hoher Spannungen zu vermeiden. Vorzugsweise sollte für solche sich isolierend verhaltenden obersten Schichten die dielektrische Dicke der isolierenden Schicht typischerweise weniger als etwa 50μm und weniger als etwa 10 μm sein. Wenn eine isolierende oberste Schicht sehr hohen spezifischen Widerstandes verwendet wird, so dass die Ladungserholungszeit größer als die Zykluszeit des Übertragungs- und Einbrennteils ist, bauen sich auf dem Übertragungs- und Einbrennteil 50 aufgrund Ladungsübertragung wäh rend des Übertragungsspaltes 48 Ladungen auf. Daher wird dann eine zyklisch entladende Station 77, wie beispielsweise ein Skorotron oder eine andere Ladungserzeugungsvorrichtung benötigt, um die Gleichförmigkeit zu kontrollieren und den Pegel des zyklischen Ladungsaufbaus zu reduzieren.
Das Übertragungs- und Einbrennteil 50 kann alternativ zusätzliche Zwischenschichten haben. Jede solche zusätzliche Zwischenschicht, die eine hohe dielektrische Dicke von typischerweise mehr als etwa 10 μm hat, hat einen ausreichend niedrigen spezifischen Widerstand, um so einen niedrigen Spannungsabfall über die zusätzlichen Zwischenschichten sicherzustellen.
Das Übertragungs- und Einbrennteil 50 hat vorzugsweise eine oberste Schicht, die aus einem Material besteht, das eine niedrige Oberflächenenergie hat, beispielsweise ein Silikonelastomer, Fluorelastomere wie Viton^®, Polytetrafluorethylen, Perfluoralkan oder andere fluorierte Polymere. Das Übertragungs- und Einbrennteil 50 hat vorzugsweise Zwischenschichten zwischen der obersten Schicht und der Rückenschicht aus Viton^® oder Silikon mit Kohlenstoff oder anderen, die Leitfähigkeit verbessernden Additiven, um die gewünschten elektrischen Eigenschaften zu erzielen. Die Rückenschicht besteht vorzugsweise aus einem Stoff, der modifiziert ist, um die gewünschten elektrischen Eigenschaften zu haben. Alternativ kann die Rückenschicht ein Metall sein, wie beispielsweise Edelstahl.
Das Übertragungs- und Einbrennteil 50 kann nach Wahl in Form einer Übertragungs- und Einbrennwalze (nicht gezeigt) gestaltet sein oder vorzugsweise in Form eines Übertragungs- und Einbrennbandes. Eine Übertragungs- und Einbrennwalze als Übertragungs- und Einbrennteil 50 kann kompakter sein, als ein Übertragungs- und Einbrennband, und es kann auch vorteilhafterweise weniger komplex hinsichtlich der Antriebs- und Steuerungsnotwendigkeiten sein, die für eine gute Bewegungsqualität in Farbsystemen erforderlich sind. Ein Übertragungs- und Einbrennband hat jedoch Vorteile gegenüber einer Übertragungs- und Einbrennwalze, als sie einen großen Umfang zur Verlängerung der Lebensdauer aufweist, eine bessere Substratabstreiffähigkeit und im Allgemeinen geringere Ersatzteilkosten.
Die Zwischenschicht des Übertragungs- und Einbrennteils 50 ist vorzugsweise dick, um ein höheres Maß an Anpassungsfähigkeit an rauhere Substrate 70 zu ergeben und somit den Bereich an Substratspielraum zu vergrößern, der zur Verwendung im Drucker 10 zulässig ist. Außerdem ermöglicht die Verwendung einer relativ dicken Zwischenschicht von mehr als etwa 0,2 mm und vorzugsweise mehr als 1,0 mm einen Kriechen für das verbesserte Abstreifen des Dokuments vom Ausgang des dritten Übertragungsspaltes. In einer weiteren Ausführungsform werden dikke, anpassungsfähige Zwischen- und Oberschichten geringer Härte, wie beispielsweise Silikon, um Übertragungs- und Einbrennteil 50 verwendet, um die Erzeugung geringen Bildglanzes durch das Übertragungs- und Einbrennsystem bei breitem Betriebsspielraum zu ermöglichen.
Die Verwendung einer relativ hohen Temperatur am Übertragungs- und Einbrennteil 50 vor dem zweiten Übertragungsspalt 48 schafft Vorteile für das Übertragungs- und Einbrennsystem. Der Übertragungsschritt im zweiten Übertragungsspalt 48 überträgt gleichzeitig einzelne und übereinanderliegende Mehrfarbentonerbilder des Komposittonerbildes. Die Tonerschichten nächst der Übertragungsbandgrenzfläche sind am schwierigsten zu übertragen. Eine gegebene Trennfarbtonerschicht kann der Oberfläche des Zwischenübertragungselements 12 am nächsten sein oder sie kann auch von der Oberfläche getrennt sein, je nach zu übertragender Farbtonerschicht in jedem speziellen Bereich. Wenn beispielsweise eine Magenta-Tonerschicht die letzte auf das Übertragungsband aufgebrachte gestapelte Schicht ist, dann kann die Magentaschicht direkt an der Oberfläche des Zwischenübertragungselements in manchen Farbdruckbereichen liegen oder sogar über Cyan- und/oder Gelb-Tonerschichten in anderen Farbbereichen liegen. Wenn die Übertragungsleistung zu gering ist, dann wird ein hoher Anteil der Farbtoner, die nahe dem Zwischenübertragungselement 12 sind, nicht übertragen, jedoch wird ein hoher Anteil der gleichen Farbtonerschichten, die auf eine weitere Farbtonerschicht gestapelt sind, übertragen. Wenn beispielsweise die Übertragungsleistung des Komposittonerbildes nicht sehr hoch ist, kann somit der Bereich des Komposittonerbildes, in dem Cyantoner direkt mit der Oberfläche des Zwischenübertragungselements 12 ist, weniger von der Cyan-Tonerschicht übertragen, als die Bereiche des Komposittonerbildes, in denen Cyan-Tonerschichten über Gelb-Tonerschichten liegen. Die Übertragungsleistung im zweiten Übertragungsspalt 48 ist 95%, was somit eine merkliche Farbverschiebung vermeidet.
Es wird nun auf 4 Bezug genommen, die Versuchsdaten bezüglich der Menge an Resttoner zeigt, der auf dem Zwischenübertragungselement 12 zurückbleibt, als Funktion der Temperatur des Übertragungs- und Einbrennteils 50. Kurve 90 ist mit elektrischem Feld, Druck- und Wärmeunterstützung, und Kurve 92 ohne elektrische Feldunterstützung aber mit Druck- und Wärmeunterstützung. Eine sehr geringe Menge an Resttoner bedeutet eine sehr hohe Übertragungsleitung. Der in den Experimenten verwendete Toner hat einen Glasübergangstemperaturbereich Tg von etwa 55°C. Eine wesentliche Wärmeunterstützung wird bei Temperaturen des Übertragungs- und Einbrennteils 50 oberhalb Tg beobachtet. Im Wesentlichen 100%ige Tonerübertragung tritt auf, wenn mit einem angelegten Feld und mit einer Temperatur des Übertragungs- und Einbrennteils 50 oberhalb von rund 165°C, gut oberhalb des Bereiches des Toner-Tg, gearbeitet wird. Bevorzugte Temperaturen schwanken in Abhängigkeit von Tonereigenschaften. Im Allgemeinen hat sich ein Betrieb von gut oberhalb Tg als vorteilhaft für die Wär meunterstützung der elektrostatischen Übertragung bei vielen unterschiedlichen Tonern und Systembedingungen erwiesen.
Eine zu hohe Temperatur des Übertragungs- und Einbrennteils 50 im zweiten Übertragungsspalt 48 kann Probleme wegen inakzeptabeler Tonererweichung der Komposittonerschicht auf Seiten des Zwischenübertragungselements hervorrufen. Die Temperatur des Übertragungs- und Einbrennteils 50 vor dem zweiten Übertragungsspalt 48 muss daher innerhalb eines optimalen Bereiches geregelt werden. Die optimale Temperatur des Komposittonerbildes im zweiten Übertragungsspalt 48 ist geringer als die optimale Temperatur des Komposittonerbildes im dritten Übertragungsspalt 86. Die gewünschte Temperatur des Übertragungs- und Einbrennteils 50 für die Wärmeunterstützung im zweiten Übertragungsspalt 48 kann leicht erhalten werden, wenn man die gewünschten höheren Tonertemperaturen erhält, die für ein vollständigeres Tonerschmelzen im dritten Übertragungsspalt 86 durch Verwendung von Vorheizung des Substrats 70 notwendig sind. Die Übertragung und Fixierung am Substrat 70 wird durch die Grenzflächentemperatur zwischen dem Substrat und dem Komposittonerbild kontrolliert. Eine thermische Analyse zeigt, dass die Grenzflächentemperatur zunimmt, wenn die Temperatur des Substrats 70 zunimmt und die Temperatur des Übertragungs- und Einbrennteils 50 zunimmt.
Bei einer im Allgemeinen konstanten Temperatur des Übertragungs- und Einbrennteils 50 in den zweiten und dritten Übertragungsspalten 48, 86 wird die optimale Temperatur für die Übertragung im zweiten Übertragungsspalt 48 durch Einstellung der Temperatur des Zwischenübertragungselements 12 gesteuert. Die Temperatur des Zwischenübertragungselements im zweiten Übertragungsspalt kann durch Wärmeaufteilung einstellt werden. Wärme im Abschnitt des Zwischenübertragungselements im Bereich hinter dem zweiten Übertragungsspalt kann zum Abschnitt des Zwischenübertragungselements im Bereich vor dem zweiten Übertragungsspalt übertragen werden. Die Übertragung und Einbrennung im dritten Übertragungsspalt 86 wird durch Vorheizen des Substrats 70 optimiert. Alternativ kann für einige Tonerzusammensetzungen oder Betriebsbereiche keine Vorheizung des Substrats 70 erforderlich sein.
Das Substrat 70 wird durch ein Materialförder und Ausrichtsystem 69 in einen Substratvorheizer 73 transportiert und ausgerichtet. Der Substratvorheizer 73 wird vorzugsweise von einem Transportband gebildet, das das Substrat 70 über eine geheizte Walze transportiert. Alternativ kann der Substratvorheizer 73 von geheizten Walzen gebildet sein, die zwischen sich einen Heizspalt ausbilden. Nach dem Erwärmen des Substrats 70 durch den Substratvorheizer 73 wird dieses in den dritten Übertragungsspalt 86 geleitet.
5 zeigt Experimentalkurven 94, 96 eines Fixmaßes zwischen dem Toner und dem Substrat, genannt Knitter als Funktion der Temperatur des Übertragungs- und Einbrennteils 50 für verschiedene Vorheiztemperaturen eines Substrats. Kurve 94 steht für ein vorgewärmtes Substrat und eine Kurve 96 für ein Substrat bei Raumtemperatur. Die Ergebnisse zeigen, dass die Temperatur des Übertragungs- und Einbrennteils 50 für einen ähnlichen Fixpegel merklich bei höherer Substratvorheizkurve 94 im Vergleich zu niedrigerer Substratvorheizkurve 96 abnimmt. Erwärmen des Substrats 70 durch den Substratvorheizer 73 vor dem dritten Übertragungsspalt 86 erlaubt eine Optimierung der Temperatur des Übertragungs- und Einbrennteils 50 für die verbesserte Übertragung des Komposittonerbildes im zweiten Übertragungsspalt 48. Die Temperatur des Übertragungs- und Einbrennteils 50 kann somit auf den gewünschten optimalen Temperaturbereich für optimale Übertragung im zweiten Übertragungsspalt 48 gesteuert werden, indem die Temperatur des Substrats auf die entsprechende erforderliche erhöhte Temperatur gesteuert wird, die notwendig ist, um eine gute Fixierung und Übertragung auf das Substrat 70 im dritten Übertragungsspalt 86 bei dieser gleichen gesteuerten Temperatur des Übertragungs- und Einbrennteils 50 zu schaffen. Eine Abkühlung des Übertragungs- und Einbrennteils 50 vor dem zweiten Übertragungsspalt 48 ist daher für eine optimale Übertragung im zweiten Übertragungsspalt 48 nicht notwendig. Mit anderen Worten, das Übertragungs- und Einbrennteil 50 kann im Wesentlichen auf der gleichen Temperatur sowohl im zweiten als auch im dritten Übertragungsspalt 48 bzw. 86 gehalten werden.
Weiterhin können die Oberschicht, die Zwischenschicht und die oberste Schicht des Übertragungs- und Einbrennteils 50 relativ dick sein, vorzugsweise mehr als etwa 1,0 mm, weil keine wesentliche Kühlung des Übertragungs- und Einbrennteils 50 vor dem zweiten Übertragungsspalt 48 erforderlich ist. Relativ dicke Zwischen- und oberste Schichten des Übertragungs- und Einbrennteils 50 ermöglichen eine vergrößerte Anpassungsfähigkeit. Die vergrößerte Anpassungsfähigkeit des Übertragungs- und Einbrennteils 50 erlaubt ein Drucken auf eine größere Bandbreite von Substraten 70 ohne wesentliche Verschlechterung der Druckqualität. Mit anderen Worten, das Komposittonerbild kann mit hohem Wirkungsgrad auf relativ rauhe Substrate 70 übertragen werden.
Außerdem ist das Übertragungs- und Einbrennteil 50 sowohl im zweiten als auch im dritten Übertragungsspalt 48 bzw. 86 im Wesentlichen auf der gleichen Temperatur. Das Komposittonerbild hat jedoch vorzugsweise eine höhere Temperatur im dritten Übertragungsspalt 86 im Vergleich zu der Temperatur des Komposittonerbildes im zweiten Übertragungsspalt 48. Das Substrat 70 hat daher eine höhere Temperatur im dritten Übertragungsspalt 86 im Vergleich z der Temperatur des Zwischenübertragungselements 12 im zweiten Übertragungsspalt 48. Alternativ kann das Übertragungs- und Einbrennteil 50 vor dem zweiten Übertragungsspalt 48 gekühlt werden, jedoch wird die Temperatur des Übertragungs- und Einbrennteils 50 oberhalb und vorzugsweise wesentlich oberhalb des Tg der Komposittonerschicht gehalten. Weiterhin kann unter gewissen Betriebsbedingungen die Oberfläche des Übertragungs- und Einbrennteils 50 kurz vor dem zweiten Übertragungsspalt 48 erwärmt werden.
Das Komposittonerbild wird im dritten Übertragungsspalt 86 auf das Substrat 70 übertragen und darauf eingebrannt, um ein fertiges Dokument 72 zu bilden. Wärme im dritten Übertragungsspalt 86 vom Substrat 70 und vom Übertragungs- und Einbrennteil 50 in Kombination mit dem durch die Druckwalze 84 gegen die Führungswalze 86 aufgebrachten Druck überträgt das Komposittonerbild auf das Substrat 70 und brennt es ein. Der Druck im dritten Übertragungsspalt 86 liegt vorzugsweise im Bereich von etwa 40 bis 500 psi (Pfund pro Quadratzoll), und noch besser im Bereich von 60 psi bis 200 psi. Das Übertragungs- und Einbrennteil 50 erzeugt durch Kombination des Drucks im dritten Übertragungsspalt 86 und der geeigneten Härte des Übertragungs- und Einbrennteils 50 im dritten Übertragungsspalt ein Kriechen, was das Lösen des Komposittonerbildes und des Substrats 70 vom Übertragungs- und Einbrennteil 50 unterstützt. Das bevorzugte Kriechen ist nicht größer als 4%. Das Abstreifen wird vorzugsweise weiter durch die Positionierung der Führungswalze 86 im Bezug auf die Führungswalze 76 und die Druckwalze 84 unterstützt. Die Führungswalze 78 ist so angeordnet, dass die ein geringes Maß an Umschlingung des Übertragungs- und Einbrennteils 50 auf der Druckwalze 84 erzeugt. Die Geometrie der Führungswalzen 76, 78 und der Druckwalze 84 bildet den dritten Übertragungsspalt 86, der eine Hochdruckzone und eine benachbarte Niederdruckzone in Prozessrichtung aufweist. Die Breite der Niederdruckzone ist vorzugsweise das Ein- bis Dreifache, oder noch besser, das etwa Zweifache der Breite der Hochdruckzone. Die Niederdruckzone fügt wirksam ein zusätzliches 2 bis 3%iges Kriechen hinzu und verbessert dadurch das Abstreifen. Zusätzliche Abstreifunterstützung kann durch ein Abstreifsystem 87 geschaffen werden, vorzugsweise ein Luftblassystem. Alternativ kann das Abstreifsystem 87 eine Abstreifklinge oder ein anderes gut bekanntes System sein, das Dokumente von einer Walze oder einem Band abstreift. Alternativ kann die Druckwalze durch andere Druckaufbringer, wie beispielsweise ein Druckband ersetzt sein.
Nach dem Abstreifen wird das Dokument 72 in eine wahlweise aktivierbare Glanzstation 110 und anschließend in einen Blattstapler oder ein anderes gut bekanntes Dokumentenhandhabungssystem (nicht gezeigt). Der Drucker kann außerdem doppelseitiges Drucken ermöglichen, indem er das Dokument 72 durch einen Wender 71 leitet, wo das Dokument 72 gewendet und in die Vorübertragung-Heizstation 73 wieder eingeleitet wird, um die gegenüberliegende Seite des Dokuments 72 zu bedrucken.
Eine Wärmeübertragungsstation 66 (siehe 3) kühlt das Zwischenübertragungselement 12 hinter dem zweiten Übertragungsspalt 48 in Prozessrichtung ab und erwärmt das Zwischenübertragungselement vor dem zweiten Übertragungsspalt 48. Die Wärmeübertragungsstation 66 überträgt einen Teil der Wärme auf dem Zwischenübertragungselement 12 von der Austrittsseite oder dem Bereich hinter der Übertragung des zweiten Übertragungsspaltes 48 zur Eintrittseite oder den Bereich vor der Übertragung des zweiten Übertragungsspaltes 48. Das Zwischenübertragungselement wird durch das Übertragungs- und Einbrennteil im zweiten Übertragungsspalt erwärmt. Das Zwischenübertragungselement wird vorzugsweise gekühlt, bevor es den Fotorezeptor der Tonerbilderstellungsstation berührt. Insbesondere können organische Fotorezeptoren eine verminderte Lebensdauer und andere Verschlechterungen in ihrem Verhalten erleiden, wenn sie über 50°C erwärmt werden. Die Übertragung von Wärme vom Zwischenübertragungselement vor dem zweiten Übertragungsspalt kann daher die Gesamtleistung des Druckgerätes verbessern.
Die Wärmeübertragungsstation 66 ist ein Wärmetauscher mit einer Kühlwalze 268, die das Zwischenübertragungselement hinter dem zweiten Übertragungsspalt in Prozessrichtung berührt. Die Heizwalze 270 wird mit dem Zwischenübertragungselement vor dem zweiten Übertragungsspalt in Prozessrichtung in Berührung gebracht. Wärme wird vorzugsweise zwischen den Heiz- und Kühlwalzen durch die Verdampfung und Kondensation einer Flüssigkeit 274 übertragen. Die Flüssigkeit 274 kann im Wesentlichen aus Wasser, Alkohol oder anderen leicht verdampfbaren Flüssigkeiten bestehen.
Wärmerohre 272 verbinden die Heiz- und Kühlwalzen, um Durchgänge für die Flüssigkeit 274 und die verdampfte Flüssigkeit 274 zu schaffen. Die Wärmerohre 272 sind vorzugsweise isoliert, um eine Kondensation der verdampften Flüssigkeit an den Wänden der Wärmerohre zu verhindern oder zu vermindern. Wärme wird durch Leitung vom Zwischenübertragungselement zur Kühlwalze 268 übertragen. Die Kühlwalze bestimmt eine innere Kammer, die ein Reservoir für die Flüssigkeit 274 bildet. Die Kühlwalze 268 erwärmt nach Absorption der Wärme vom Zwischenübertragungselement die Flüssigkeit 274, was zu einer Verdampfung der Flüssigkeit führt. Die verdampfte Flüssigkeit steigt dann durch Konvektion durch wenigstens ein Wärmerohr zur Heizwalze 270 auf. Die Heizwalze bildet eine Kammer zur Aufnahme der verdampften Flüssigkeit 274. Die verdampfte Flüssigkeit tritt in die Heizwalze 270 ein und kondensiert, um Wärme auf die Heizwalze zu übertragen. Das Zwischenübertragungselement wird dann durch Wärmeleitung durch die Heizwalze 270 erwärmt. Die kondensierte Flüssigkeit 274 läuft durch die innewohnende Schwerkraft nach unten durch die Wärmerohre 272, um sich wieder im Reservoir der Kühlwalze 268 zu sammeln.
In der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind keine beweglichen Bauelemente erforderlich, um Wärme zwischen den Heiz- und Kühlwalzen wirksam zu übertragen, und daher ergibt sich im Gesamtsystem eine Energieeinsparung. Wenn die Heiz- und Kühlwalzen zueinander nicht so positioniert werden können, dass sie eine Bewegung der verdampften Flüssigkeit ermöglichen, können Pumpen oder Dochte (nicht gezeigt) verwendet werden, um die verdampfte Flüssigkeit umzuwälzen, oder noch besser die Flüssigkeit ohne die Verwendung eines Verdampfungszyklus. In dieser Ausführungsform der Erfindung wird die Flüssigkeit 274 durch eine Pumpe zwischen den Heiz- und Kühlwalzen umgewälzt, um zwischen ihnen Wärme zu übertragen.
Eine mäßige Temperatur am zweiten Übertragungsspalt ermöglicht das Auftreten einer rheologischen Übertragung bei einer niedrigeren Temperatur des Übertragungs- und Einbrennteils. Eine rheologisch unterstützte Übertragung im zweiten Übertragungsspalt tritt bei einer niedrigeren Temperatur des Übertragungs- und Einbrennteils auf, wenn das Zwischenübertragungselement bei einer über der Umgebungstemperatur liegenden Temperatur betrieben wird. Als Beispiel zeigt die nachfolgende Tabelle, dass die rheologische Übertragung bei 120°C für eine lange Verweilzeit von 63 ms auftritt (eine lange Verweilzeit führt zu einer höheren Temperatur des Übertragungsbandes.
Die Werte in der Datentabelle sind die optische Dichte der zweiten Übertragungsrestmassendichte. Die Temperatur des Übertragungs- und Einbrennteils war 120°C, und die Verweilzeit im zweiten Übertragungsspalt war 63 ms. Wie die Daten für die lange Verweilzeit zeigen, trägt eine rheologische Übertragung (E = 0) merklich zur Gesamttonerübertragung bei, und eine rheologische Übertragung von 100% wurde für die Verarbeitung von Schwarz erzielt.
Die Erwärmung des Zwischenübertragungselements vor dem zweiten Übertragungsspalt erlaubt es, das Übertragungs- und Einbrennteil bei einer relativ niedrigeren Temperatur zu betreiben. Das Erwärmen des Zwischenelements über die Umgebungstemperatur ermöglicht die Erwärmung des Komposittonerbildes durch das Zwischenelement. Daher muss die Wärme, die für die rheologische Unterstützung im zweiten Übertragungsspalt erforderlich ist, nicht vollständig durch das Übertragungs- und Einbrennteil geliefert werden. Das Übertragungs- und Einbrennteil kann daher bei einer relativ niedrigeren Temperatur betrieben werden. Eine niedrigere Temperatur des Übertragungs- und Einbrennteils steigert die Lebensdauer des Übertragungs- und Einbrennteils. Außerdem ist der Gesamtenergieverbrauch des Druckgerätes durch die verminderte Heizung des Übertragungs- und Einbrennteils vermindert. Ferner ist die Wiedergewinnung von Wärme aus dem Abschnitt des Zwischenübertragungselements vor dem zweiten Übertragungsspalt und die Übertragung dieser Wärme auf den Abschnitt des Zwischenübertragungselements vor dem zweiten Übertragungsspalt durch die Wärmeübertragungsstation 66 eine Komponente in der gesamten Verminderung des Energieverbrauchs durch das gesamte Druckgerät. Die Wärmeübertragungsstation 66 ist sowohl bei Trockenpulvertoner als auch bei Flüssigfarbstoffentwicklungssystemen anwendbar.
Eine Reinigungsstation 54 bearbeitet das Zwischenübertragungselement 12. Die Reinigungsstation 54 entfernt vorzugsweise Öl, das vom Übertragungs- und Einbrennteil 50 am zweiten Übertragungsspalt auf das Zwischenübertragungselement 12 aufgebracht worden sein könnte. Wenn beispielsweise eine bevorzugte oberste Schicht aus Silikon für das Übertragungs- und Einbrennteil 50 verwendet wird, dann kann etwas Silikonöl, das in dem Silikonmaterial vorhanden ist, vom Übertragungs- und Einbrennteil 50 auf das Zwischenübertragungselement 12 übertragen werden und möglicherweise die Bildträger 30 verunreinigen. Außerdem entfernt die Reinigungsstation 54 Resttoner, der auf dem Zwischenübertragungselement 12 zurückgeblieben ist. Die Reinigungsstation 54 reinigt auch Öl ab, das durch das Ablösemittel-Bearbeitungssystem 88 auf dem Übertragungs- und Einbrennteil 50 aufgebracht worden sein kann und die Bildträger 30 verunreinigen kann. Die Reinigungsstation 54 ist vorzugsweise eine Reinigungsklinge allein oder in Kombination mit einem elektrostatischen Bürstenreiniger oder eine Reinigungsbahn.
Eine Reinigungsstation 58 bearbeitet die Oberfläche des Übertragungs- und Einbrennteils 50 hinter dem dritten Übertragungsspalt 86, um jeglichen Resttoner und Verunreinigungen von der Oberfläche des Übertragungs- und Einbrennteils 50 zu entfernen.
Das Übertragungs- und Einbrennteil 50 wird im zyklischen Weg durch die Druckwalze 84 angetrieben. Alternativ wird ein Antrieb durch die Antriebsführungswalze 74 geschaffen oder unterstützt. Das Zwischenübertragungselement 12 wird vorzugsweise durch den Druckkontakt mit dem Übertragungs- und Einbrennteil 50 angetrieben. Der Antrieb des Zwischenübertragungselements 12 wird vorzugsweise vom Antrieb des Übertragungs- und Einbrennteils 50 abgeleitet, indem der Haftkontakt zwischen dem Zwischenübertragungselement 12 und dem Übertragungs- und Einbrennteil 50 ausgenutzt wird. Der Haftkontakt bewirkt, dass sich das Übertragungs- und Einbrennteil 50 und das Zwischenübertragungselement 12 synchron miteinander im zweiten Übertragungsspalt 48 bewegen. Der Haftkontakt zwischen dem Zwischenübertragungselement 12 und den Tonerbilderzeugungsstationen 22, 24, 26, 28 kann dazu verwendet werden, sicherzustellen, dass das Zwischenübertragungselement 12 sich synchron mit den Tonerbilderzeugungsstationen 22, 24, 26, 28 in den ersten Übertragungszonen 40 bewegt. Die Tonerbilderzeugungsstationen 22, 24, 26, 28 können daher über das Zwischenübertragungselement 12 vom Übertragungs- und Einbrennteil 50 angetrieben sein. Alternativ wird das Zwischenübertragungselement 12 unabhängig angetrieben. Wenn das Zwischenübertragungselement unabhängig angetrieben ist, dann puffert ein Bewegungspuffer (nicht dargestellt), der am Zwischenübertragungselement 12 angreift, eine Relativbewegung zwischen dem Zwischenübertragungselement 12 und dem Übertragungs- und Einbrennteil 50 ab. Das Bewegungspuffersystem kann ein Spannsystem mit einem Rückkopplungs- und Steuersystem enthalten, um eine gute Bewegung des Zwischenübertragungselements 12 an den ersten Übertragungsspalten 40 unabhängig von Bewegungsunregelmäßigkeiten aufrechtzuerhalten, die am zweiten Übertragungsspalt 48 auf das Zwischenübertragungselement 12 übertragen werden. Das Rückkopplungs- und Regelsystem kann Ausrichtsensoren enthalten, die die Bewegung des Zwischenübertragungselements 12 erfassen und/oder die Bewegung des Übertragungs- und Einbrennteils 50 erfassen, um eine Ausrichtungszeitabstimmung der Übertragung des Komposittonerbildes auf das Substrat 70 zu ermöglichen.
Eine Glanzverbesserungsstation 110 ist vorzugsweise stromabwärts in Prozessrichtung vom dritten Übertragungsspalt 86 angeordnet, um die Glanzeigenschaften von Dokumenten 72 wahlweise zu verbessern. Die Glanzverbesserungsstation 110 hat gegenüberliegende Einbrennelemente 112, 114, die zwischen sich einen Glanzspalt 116 ausbilden. Der Glanzspalt 116 ist einstellbar, um die Wahl der Glanzverbesserung zu ermöglichen. Insbesondere sind die Einbrennelemente in Eingriff gebracht, wodurch der Übertragungs- und Einbrennspalt ausreichend groß ist, um den Durchlauf eines Dokuments ohne wesentlichen Kontakt mit einem der Einbrennelemente 112, 114 zu ermöglichen, das eine Glanzbildung verursachen würde. Wenn die Bedienperson eine Glanzverbesserung einstellt, dann werden die Einbrennelemente 112, 114 in Druckbeziehung verspannt und angetrieben, um dadurch eine Verbesserung des Glanzpegel an Dokumenten 72 hervorzubringen, die durch den Glanzspalt 116 geleitet werden. Der Umfang an Glanzverbesserung ist durch die Bedienperson durch Einstellung der Temperatur der Einbrennelemente 112, 114 wählbar. Höhere Temperaturen der Einbrennelemente 112, 114 führen zu einer gesteigerten Glanzverbesserung. Das US-Patent 5 521 688 "Hybrid Color Fuser" beschreibt eine Glanzverbesserungsstation mit einem strahlenden Einbrenner.
Die Trennung der Fixier- und Glanzbildungsfunktionen bietet Betriebsvorteile. Die Trennung der Fixier- und Glanzbildungsfunktion erlaubt eine Bedienerwahl des bevorzugten Glanzniveaus am Dokument 72. Die Erzielung hoher Glanzleistung für Farbsysteme erfordert im Allgemeinen relativ höhere Temperaturen im dritten Übertragungsspalt 86. Sie erfordert typischerweise auch Materialien am Übertragungs- und Einbrennteil 50, die höhere Wärme- und Abnutzungswiderstandsfähigkeit haben, wie VITON^®, um Abnutzungsschäden zu vermeiden, die zu unterschiedlichem Glanz führen, der durch Änderungen in der Oberflächenrauhigkeit des Übertragungs- und Einbrennteils aufgrund Abnutzung verursacht werden. Die Forderung nach höherer Temperatur und die Verwendung von Materialien höherer Wärme- und Abriebsfestigkeit führt zur Notwendigkeit von hohen Ölaufbringraten durch das Ablösemittel-Behandlungssystem 88. In Übertragungs- und Einbrennsystemen, wie dem Drucker 10, könnten erhöhte Temperaturen und erhöhte Ölmengen am Übertragungs- und Einbrennteil 50 möglicherweise Verunreinigungsprobleme an den Fotorezeptoren 30 aufwerfen. Drucker mit einem Übertragungs- und Einbrennsystem, die hohen Glanz benötigen, verwenden ein dickes, nicht anpassungsfähiges Übertragungs- und Einbrennteil oder ein relativ dünnes Übertragungs- und Einbrennteil. Ein relativ nicht anpassungsfähiges Übertragungs- und Einbrennteil und ein relativ dünnes Übertragungs- und Einbrennteil haben jedoch nicht das hohe Maß an Anpassungsfähigkeit, das für ein gutes Drucken auf beispielsweise rauheres Papiermaterial notwendig ist.
Der Einsatz der Glanzverbesserungsstation 110 vermindert wesentlich oder beseitigt die Notwendigkeit einer Glanzerzeugung im dritten Übertragungsspalt 86. Die Verminderung oder Beseitigung der Notwendigkeit der Glanzerzeugung im dritten Übertragungsspalt 86 minimiert daher Oberflächenabnutzungsprobleme für Farbübertragungs- und Einbrennteilmaterialien und ermöglicht eine hohe Lebensdauer des Übertragungs- und Einbrennteils 50 mit leicht verfügbarem Silikon oder anderen ähnlich weichen Übertragungs- und Einbrennmaterialien. Er erlaubt die Verwendung relativ dicker Schichten auf dem Übertragungs- und Einbrennteil 50 mit dem sich resultierenden Gewinn an Lebensdauer der Übertragungs- und Einbrennmaterialien der sich ergebenden hohen Anpassungsfähigkeit zur Abbildung auf rauheren Substraten. Er vermindert die Temperaturanforderungen der Übertragungs- und Einbrennteilmaterialien und verlängert die Lebensdauer des Übertragungs- und Einbrennteilmaterials, und es kann die Ölanforderungen im dritten Übertragungsspalt 86 wesentlich vermindert.
Die Glanzverbesserungsstation 110 ist vorzugsweise ausreichend dicht am dritten Übertragungsspalt 86 angeordnet, so dass die Glanzverbesserungsstation 110 die höhere Dokumententemperatur ausnutzen kann, die im dritten Übertragungsspalt 86 auftritt. Die erhöhte Temperatur des Dokuments 72 vermindert die Betriebstemperatur, die für die Glanzverbesserungsstation 110 notwendig ist. Die verminderte Temperatur der Glanzverbesserungsstation 110 vergrößert die Lebensdauer und Zuverlässigkeit der Glanzverbesserungsmaterialien.
Die Verwendung eines hoch anpassungsfähigen Übertragungs- und Einbrennteils 50 aus Silikon ist ein Beispiel, das als ein wichtiges Mittel zur Erreichung guter Betriebsfixbandbreite bei niedrigem Glanz sich erwiesen hat. Kritische Parameter sind ausreichend niedrige Härte der obersten Schicht des Übertragungs- und Einbrennteils 50, vorzugsweise aus Gummi, und relativ hohe Dicke der Zwischenschichten des Übertragungs- und Einbrennteils 50, vorzugsweise ebenfalls aus Gummi. Bevorzugte Härtebereiche hängen von der Dicke der Komposittonerschicht und der Dicke des Übertragungs- und Einbrennteils 50 ab. Der bevorzugte Bereich ist etwa 25 bis 50 Shore-A, mit einer allgemeinen Präferenz für etwa 35 bis 45 Shore-A. Daher umfassen bevorzugte Materialien viele Silikonmaterialzusammensetzungen. Dickenbereiche der Oberschicht des Übertragungs- und Einbrennteils 50 sind vorzugsweise nicht größer als etwa 0,25 mm und besser größer als 1,0 mm. Präferenz bezüglich niedrigem Glanz wird im Allgemeinen dickeren Schichten gegeben, um eine bessere Tonerablösungslebensdauer zu ermöglichen, eine Anpassungsfähigkeit an rauhe Substrate, eine verlängerte Spaltverweilzeit und ein verbessertes Dokumentenabstreifen. In einer optionalen Ausführungsform wird ein geringes Maß an Oberflächenrauhigkeit auf die Oberfläche des Übertragungs- und Einbrennteils 50 aufgebracht, um den Bereich der zulässigen Übertragungs- und Einbrennmaterialsteifheit für die Erzeugung geringen Übertragungs- und Einbrennglanzes zu verbessern. Speziell besteht bei Materialien größerer Härte und/oder bei Schichten geringer Dicke eine Tendenz, die Oberflächentextur des Übertragungs- und Einbrennteils zu reproduzieren. Somit tendiert eine gewisse Oberflächenrauhigkeit des Übertragungs- und Einbrennteils 50 zu geringem Glanz trotz hoher Steifheit. Bevorzugt ist eine Oberflächenglanzzahl des Übertragungs- und Einbrennteils von 30 GU.
Eine schmale Betriebstemperaturbandbreite für gute Fixierung bei geringem Glanz beim Übertragen und Einbrennen hat sich bei relativ hohen Tonermasse/Fläche-Bedingungen gezeigt. Toner einer Größe von etwa 7 μm, die Tonermassen von etwa 1 mg/cm² verlangen, benötigen eine Temperatur des Übertragungs- und Einbrennteils 50 zwischen 110 und 120°C und eine Vorheizung des Papiers auf etwa 85°C, um Glanzpegel von <30 GU zu erreichen, während gleichzeitig akzeptable Knitterpegel unter 40 erreicht werden. Niedrige Masse/Fläche-Tonerbedingungen haben jedoch einen erhöhten Betriebstemperaturbereich des Übertragungs- und Einbrennsystem für die Fixierung und geringen Glanz ergeben. Die Verwendung von kleinem Toner mit hohem Pigmentanteil in Kombination mit einem anpassungsfähigen Übertragungs- und Einbrennteil 50 ermöglicht eine geringe Tonermasse/Fläche für Farbsysteme und erweitern daher den Betriebstemperaturbereich für niedrigen Glanz im dritten Übertragungsspalt 86. Toner einer Größe von etwa 3 μm, der Tonermassen von etwa 0,4 mg/cm² erfordert, benötigt eine Temperatur des Übertragungs- und Einbrennteils 50 zwischen 110 und 150°C und eine Papier vorheizung auf etwa 85°C, um Glanzpegel von < 30 GU und gleichzeitig eine akzeptablem Knitterpegel von unter 40 zu erzielen.
Die Glanzverbesserungsstation 110 hat vorzugsweise Einbrennelemente 112, 114 aus Viton^®. Alternativ sind harte Einbrennelemente, wie beispielsweise dünne und dicke Hülsen/Überzüge aus Teflon^® auf starren Walzen oder auf Bändern oder sogar solche Überzüge über Gummiunterlagen, alternative Optionen für die Glanzverbesserung nach dem Übertragen und Einbrennen. Die Einbrennelemente 112, 114 haben vorzugsweise eine oberste Fixierschicht, die steifer als jene ist, die als oberste Schicht des Übertragungs- und Einbrennteils 50 verwendet wird, mit einem hohen Maß an Oberflächenglätte (Oberflächenglanz bevorzugt >50 GU und noch besser >70 GU). Die oberste Oberfläche kann alternativ texturiert sein, um den Dokumenten 72 eine Textur zu verschaffen. Die Glanzverbesserungsstation 110 enthält vorzugsweise ein Ablösemittel-Bearbeitungsaufbringsystem (nicht gezeigt). Die Glanzverbesserungsstation kann weiterhin Abstreifmechanismen enthalten, wie beispielsweise einen Luftpuffer, um das Abstreifen des Dokuments 72 von den Einbrennelementen 112, 114 zu unterstützen.
Ggf. kann die Tonerzusammensetzung Wachs enthalten, um die Ölanforderungen für die Glanzverbesserungsstation 110 zu vermindern.
Die Glanzverbesserungsstation 110 ist in Kombination mit dem Drucker beschrieben worden, der ein Zwischenübertragungselement 12 und ein Übertragungs- und Einbrennteil 50 hat. Die Glanzverbesserungsstation 110 ist jedoch bei allen Druckern anwendbar, die Übertragungs- und Einbrennsysteme haben, die Dokumente 72 mit geringem Glanz erzeugen. Insbesondere dieses kann Übertragungs- und Einbrennsysteme enthalten, die ein einziges Übertragungs/Übertragungs- und Einbrennteil verwenden.
Als ein Systembeispiel: das Übertragungs- und Einbrennteil 50 hat vorzugsweise 120°C im dritten Übertragungsspalt 86, und das Substrat 70 wird auf 85°C vorgeheizt. Das Ergebnis ist ein Dokument 72 mit einem Glanzwert von 20 bis 30 CU. Die Einbrennelemente werden vorzugsweise auf 120°C erwärmt. Die Temperatur der Einbrennelemente 112, 114 ist vorzugsweise einstellbar, so dass unterschiedliche Maße oder Pegel von Glanz auf unterschiedliche Druckläufe in Abhängigkeit von der Benutzerwahl angewendet werden können. Höhere Temperaturen der Einbrennelemente 112, 114 steigern die Glanzverbesserung, während niedrigere Temperaturen den Umfang an Glanzverbesserung am Dokument 72 vermindern.

Claims

Wärmeübertragungsstation (66) enthaltend: ein Übertragungs- und Einbrennteil (50); ein Zwischenübertragungselelement (12) zum Tragen eines Tonerbildes, welches Zwischenübertragungselement einen Übertragungsspalt (48) mit dem Übertragungs- und Einbrennteil (12) bildet und einen Vor-Übertragung-Spaltbereich und eine Nach-Übertragung-Spaltbereich aufweist; eine Kühlwalze (268), die das Zwischenübertragungselement (12) im Nach-Übertragung-Spaltbereich berührt und eine Fluidkammer zum Verdampfen einer Flüssigkeit bildet; eine verdampfbare Flüssigkeit (274) in der Fluidkammer zum Kühlen der Kühlwalze (268); eine Heizwalze (270), die das Zwischenübertragungselement im Vor-Übertragung-Spaltbereich berührt und eine Kondensationskammer zum Kondensieren eines Dampfes zum Heizen der Heizwalze bildet; und einen Dampfkanal (272), um den Durchgang einer verdampften Flüssigkeit (274) von der Kühlwalze zur Heizwalze zu ermöglichen.
Verfahren zum Übertragen von Wärme auf ein Tonerbildträgerelement (12), enthaltend: das in Berührung Bringen einer Kühlwalze (268), die eine Flüssigkeit (274) enthält, mit dem erwärmten Bildträgerelement (12); das Verdampfen der Flüssigkeit (174) zur Bildung eines Dampfes mit der Wärme von dem Bildträgerelement (12); das in Berührung bringen der Heizwalze (270) mit dem Bildträgerelement (12); und das Kondensieren des Dampfes auf der Heizwalze (270), um das Bildträgerlement (12) zu erwärmen.
Verfahren zum Erwärmen und Kühlen eines Tonerbildträgerelements (12), das einen Übertragungsspalt (48) mit einem Übertragungs- und Einbrennteil (50) bildet, enthaltend: Absorbieren von Wärme aus dem Nach-Übertragung-Spaltbereich des Tonerbildträgerelements (12), um das Tonerbildträgerelement (12) zu kühlen; und das Übertragen der Wärme in den Vor-Übertragung-Spaltbereich des Tonerbildträgerelements (12), um das Tonerbildträgerelement (12) zu erwärmen.
Verfahren nach Anspruch 3, bei dem das Absorbieren von Wärme aus dem Nach-Übertragung-Spaltbereich des Tonerbildträgerelements (12) das Verdampfen einer Flüssigkeit (274) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 4, bei dem das Übertragen der Wärme in den Vor-Übertragung-Spaltbereich des Tonerbildträgerelements 812) das Kondensieren eines Dampfes in einer Flüssigkeit (274) umfasst.