DE68921005T2

DE68921005T2 - Fixiervorrichtung und verfahren.

Info

Publication number: DE68921005T2
Application number: DE68921005T
Authority: DE
Inventors: Benzion Landa; Hanna Pinhas; Naseem Yacoub
Original assignee: Indigo BV
Current assignee: HP Indigo BV
Priority date: 1988-09-08
Filing date: 1989-09-07
Publication date: 1995-08-31
Anticipated expiration: 2009-09-08
Also published as: HK147295A; DE68928572T2; JPH04501921A; JP3054162B2; EP0433381B1; WO1990002977A2; DE68928572D1; EP0433381A1; HK1008757A1; WO1990002977A3; DE68921005D1

Description

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein ein Bilderzeugungsgerät und Bilderzeugungs-Techniken und speziell ein Gerät und Techniken zum Aufschmelzen von Bildern auf ein Substrat.

Hintergrund der Erfindung

Verschiedene Techniken zur Bildaufschmelzung sind aus der Patentliteratur bekannt. Der Hintergrund des Erfindungsabschnifts des US Patents 4 724 303 umfaßt einen Überblick über die Patentliteratur, welche die Verwendung von thermischer Energie zum Fixieren von Tonerbildern betrifft. Die Offenbarung des US Patents 4 724 303 beschreibt eine Momenteinschalt-Aufschmelzvorrichtung, die einen zylinderförmigen, relativ dünnen Metallzylinder enthält, der eine Widerstands-Heizfolie oder gedruckte Schaltung abstützt, die auf der Innenseitenfläche des Zylinders befestigt ist und zwar durch ein Hochtemperatur-Klebemittel. Das Innere des zylinderförmigen Rohres enthält Umgebungsluft. Die Heizfolie oder gedruckte Schaltung wird auf einem Faserglas-Substrat getragen und das Heizelement ist mit elektrischen Leitungen verbunden, die sich durch Kappen an den Enden der zylinderförmigen Halterung erstrecken. Die kombinierte Dicke des zylinderförmigen Teiles,der Heizschaltung und des Klebemittels ist beschrieben und soll zwischen 0,125 und 0,25 mm (0,005 und 0,01 inches) liegen.
Auch das US Patent 3 948 214 beschreibt ein momentan startendes Aufschmelzgerät. Hier umfaßt die Aufschmelzrolle ein zylinderförmiges Teil, welches aus Quarz oder einem anderen Material hergestellt ist und welches Strahlungsenergie von einer Quelle aus überträgt, die im Inneren des zylinderförmigen Teiles gelegen ist. Das zylinderförmige Teil besitzt eine erste Schicht, die aus einem Elastomer-Material hergestellt ist und welches Strahlungsenergie überträgt. Die erste Schicht ist mit einer zweiten Schicht aus einem Material bedeckt, welches Strahlungsenergie absorbiert. Eine dritte Schicht aus einem Material bedeckt die zweite Schicht aus dem wärmeabsorbierenden Material, um dadurch eine gute Tonerfreigabeeigenschaft an der Aufschmelzrollen- Oberfläche zu erzielen. Die Aufschmelzrollen-Schichten sind relativ dünn und besitzen eine Momentanstart-Fähigkeit, um Tonerbilder auf ein Auftragmaterial wie beispielsweise Papier aufzuschmelzen.
Das US Patent 3 471 683 beschreibt eine Heizrolle, die dafür geeignet ist, um als eine Aufschmelz-Heizrolle verwendet zu werden, bei der ein Aufheizen durch eine gedruckte Schaltung erzeugt wird, die in der Fläche der Rolle ausgebildet ist, welche über die Rollenwelle elektrische Energie empfängt.
Das US Patent 4 015 027 beschreibt ein elektrophotographisches Tonerübertragungs-und Aufschmelzverfahren, bei dem ein aufgeheiztes Bild durch eine Rolle oder einen Riemen abgestützt wird, die bzw. der als Zwischenübertragungsmedium dient und dazu verwendet wird, um Trockentonerbilder auf ein Papier durch Druck zu übertragen. In Spalte 11, Zeile 29 bis Spalte 12 Zeile 38 erscheint eine detallierte Erläuterung des Aufheizens von Bildern nach der Übertragung derselben, wie dies dort vorgeschlagen wird und wie dies beim Stand der Technik gelehrt wird, inklusive speziell dem US Patent 3 591 276 von Byrne.
Es wird nun auf die Figuren 5a-5c, 6a-6c, 7a und 7b des US Patents 5 015 027 eingegangen. Es kann ersehen werden, daß in nahezu allen beschriebenen Fällen der Toner bis wenigstens zu seinem Schmelzpunkt während der Übertragungsstufe aufgeheizt wird. Bei einer in dem US Patent 4 015 027 vorgeschlagenen Technik, die als Beispiel in Fig. 6(a) dargestellt ist, wird der Toner vor der Übertragungszone auf wenigstens seinen Schmelzpunkt erhitzt. In der Übertragungszone kühlt der Toner unter den Schmelzpunkt während des Übertragens und Aufschmelzens ab.
Eine Riemenkonstruktion ist dadurch gekennzeichnet, daß sie eine sehr niedrige Wärmekapazität und eine Dicke zwischen 15 und ca 200 Mikron (Mikrometer) aufweist, wie dies in dem US Patent 4 015 027 vorgeschlagen ist. Bei einer Ausführungsform umfaßt der Riemen eine 50 Mikron dicke Schicht aus aluminisiertem Kapton mit einer 25 Mikron dicken Beschichtung aus Siliziumgummi. Eine andere Ausführungsform verwendet eine 12,5 Mikron dicke Schicht aus rosffreiem Stahl anstelle von dem Kapton zusammen mit einer Siliziumgummibeschichtung. Die reflektierende Schicht ist in den Riemen integriert, um die Erwärmung desselben zu vermindern.
Es wir nun Bezug genommen auf die folgenden veröffentlichten Patentanmeldungen und erteilten Patente auf dem Gebiet der Elektrophotographie: GB veröffentlichte Patentanmeldungen mit den Nummern 2 169 416A und 2 176 904A und den erteilten US Patenten mit den Nummern: 3 990 696 4 233 381 4 253 656 4 256 820 4 269 504 4 278 884 4 288 039 4 302 093 4 326 644 4 326 792 4 334 762 4 350 333 4 355 883 4 362 297 4 364 460 4 364 657 4 364 661 4 368 881 4 378 422 4 392 742 4 396 187 4 400 079 4 411 976 4 412 383 4 413 048 4 418 903 4 420 244 4 435 068 4 439 035 4 454 215 4 460 667 4 473 865 4 480 825 4 501 486 4 522 484 4 531 824 4 538 899 4 582 774 4 585 329 4 586 810 4 589 761 4 598 992 4 603 766 4 620 766 4 627 705 4 678 317.

Zusammenfassung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, Aufschmelzvorrichtungen zu verbessern.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird somit eine Vorrichtung geschaffen, um ein Flüssigbild auf ein Substrat aufzuschmelzen, wobei ein Gerät vorhanden ist, um ein Flüssigbild auf einem Substrat zu erzeugen, ein Aufschmelzelement gegen das Bild auf dem Substrat gedrückt wird und eine Vorrichtung zum Aufheizen des Aufheizelementes vorhanden ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Flüssigbild eine Trägerflüssigkeit und Tonerteilchen enthält, die die Trägerflüssigkeit bei erhöhten Temperaturen solvatisieren, wobei das Aufschmelzelement und die Vorrichtung zum Aufheizen so angeordnet sind, um das Flüssigbild auf eine erhöhte Temperatur zu erhitzen, bei welcher die Teilchen die Trägerflüssigkeit solvatisieren, die jedoch unterhalb des Schmelzpunktes des trockenen Tonerteilchenmaterials liegt, derart, daß das Bild an dem Substrat anhaftet.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind das Aufschmelzelement und die Vorrichtung zum Aufheizen so ausgebildet, um das Aufschmelzelement, anschließend an den Aufheizvorgang des Flüssigbildes auf die erhöhte Temperatur, abzukühlen, derart, daß die Adhäsion des Bildes zu dem Aufschmelzelement geringer ist als die Kohäsion des Bildes.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird ferner eine Vorrichtung zum Aufschmelzen eines Flüssigbildes auf ein Substrat geschaffen, die eine Einrichtung zum Erzeugen eines Flüssigbildes auf dem Substrat umfaßt, ferner ein Aufschmelzelement, welches gegen das Bild auf dem Substrat gedrückt wird und eine Vorrichtung, um das Aufschmelzelement aufzuheizen, dadurch gekennzeichnet, daß das Flüssigbild eine Trägerflüssigkeit und Tonerteilchen enthält, welche die Trägerflüssigkeit bei erhöhten Temperaturen solvatisieren, wobei das Aufschmelzelement eine Wärmekapazität hat, die ausreichend bemessen ist, um das Bild auf eine erhöhte Temperatur zu erhitzen, bei der die Teilchen die Trägerflüssigkeit solvatisieren, die jedoch unterhalb des Schmelzpunktes des trockenen Tonerteilchenmaterials liegt, derart, daß die Adhäsion des Bildes an dem Substrat verbessert wird.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Wärmekapazität ausreichend niedrig bemessen, um ein wesentliches Abkühlen des Aufschmelzelementes während des Aufschmelzens zu bewirken, derart, daß die Adhäsion des Bildes an dem Aufschmelzelement geringer ist als die Kohäsion des Bildes.
Bei einer bevorzugten Ausführunsform der Erfindung besteht die erhöhte Temperatur wenigstens aus der Solvatisierungstemperatur und das Abkühlen des Aufschmelzelements kühlt das Aufschmelzelement auf eine Temperatur unterhalb der Solvatisierungstemperatur.
In bevorzugter Weise sind das Aufschmelzelement und die Vorrichtung zum Aufheizen dafür ausgebildet, um die Viskosität des Bildes während des Aufschmelzens desselben zu erhöhen.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung enthält die Vorrichtung auch eine Abstützrolle oder Walze benachbart dem Aufschmelzelement und eine Vorrichtung, um das Substrat zwischen dem Aufschmelzelement und der Abstützwalze hindurchzuleiten und zwar bei einer Aufschmelzzone, wobei das Aufschmelzelement gegen die Abstützwalze gedrückt wird, so daß dadurch Druck auf das Bild ausgeübt wird. ln bevorzugter Weise deformiert das Aufschmelzelement die Abstützwalze an der Aufschmelzzone.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung enthält das Aufschmelzelement in bevorzugter Weise Endabschnitte mit einem dünnwandigen Zylinder, der eine zylinderförmige Aufschmelzoberfläche dazwischen enthält, wobei der dünnwandige Zylinder eine Dicke besitzt, die kleiner ist als 125 Mikrometer, bevorzugt und verstärkt durch eine feste Abstützkonstruktion zwischen den Endabschnitten und in bevorzugter Weise durch Gasdruck gehaltert oder getragen. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besitzt der Zylinder eine Dicke von weniger als 50 Mikrometer und bevorzugter weniger als 30 oder 12 Mikrometer.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird auch ein Verfahren zum Aufschmelzen eines Flüssigbildes auf ein Substrat geschaffen mit den Schritten wie Schaffung eines Flüssigbildes auf einem Substrat, Andrücken eines Aufschmelzelements gegen das Bild auf dem Substrat und Aufheizen des Aufschmelzelements, dadurch gekennzeichnet, daß das Flüssigtonerbild eine Trägerflüssigkeit und Tonerteilchen enthält, welche die Trägerflüssigkeit bei derhöhten Temperaturen solvatisieren, wobei der Aufheizschritt dazu dient, um das Flüssigbild auf eine erhöhte Temperatur aufzuheizen, bei der die Teilchen die Trägerflüssigkeit solvatisieren, die jedoch unterhalb des Schmelzpunktes des trockenen Tonerteilchenmaterials liegt, derart, daß das Bild an dem Substrat anhaftet.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfaßt das Verfahren den Schritt einer Abkühlung des Aufschmelzelements anschließend an das Aufheizen des Flüssigbildes auf die erhöhte Temperatur, derart, daß die Adhäsion des Bildes an dem Aufschmelzelement kleiner ist als die Kohäsion des Bildes.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird ferner ein Verfahren zum Aufschmelzen eines Flüssigbildes auf ein Substrat mit den folgenden Schritten geschaffen: Erzeugen eines Flüssigbildes auf einem Substrat, Andrücken eines Aufschmelzelements gegen das Bild auf dem Substrat und Aufheizen des Aufschmelzelements, dadurch gekennzeichnet, daß das Flüssigbild eine Trägerflüssigkeit und Tonerteilchen enthält, welche die Trägerflüssigkeit bei erhöhten Temperaturen solvatisieren, wobei das Aufschmelzelement eine Wärmekapazität besitzt, die ausreichend bemessen ist, um das Bild auf eine erhöhte Temperatur zu erwärmen, bei der die Teilchen die Trägerflüssigkeit solvatisieren, die jedoch unterhalb des Schmelzpunktes des trockenen Tonerteilchenmaterials liegt, in solcher Weise, daß die Adhäsion des Bildes an dem Substrat verbessert wird.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Wärmekapazität ausreichend niedrig bemessen, um ein wesentliches Abkühlen des Aufschmelzelementes während des Aufschmelzvorganges zu bewirken, derart, daß die Adhäsion des Bildes an dem Aufschmelzelement geringer ist als die Kohäsion des Bildes.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung beträgt die erhöhte Temperatur wenigstens die Solvatisierungstemperatur und das Abkühlen des Aufschmelzelements kühlt das Aufschmelzelement auf eine Temperatur unterhalb der Solvatisierungstemperatur ab.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Die vorliegende Erfindung kann besser aus der folgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen verstanden werden, in welchen:
Fig. 1 eine verallgemeinerte schematische Schnittdarstellung der Aufschmelzvorrichtung ist, die gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung konstruiert ist und arbeitet;
Fig. 2A eine seitliche Schnittdarstellung eines aufgeheizten dünnwandigen Aufschmelzelementes ist, welches gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung konstruiert ist und arbeitet;
Fig. 2B eine Schnittdarstellung ist und zwar entlang der Linien IIB - IIB der Fig.2A;
Fig. 3A eine Seitenschnittansicht eines aufgeheizten dünnwandigen Aufschmelzelementes ist, welches gemäß einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung konstruiert ist und arbeitet;
Fig. 3B eine Schnittdarstellung ist und zwar entlang der Linien IIIB - IIIB der Fig, 3A;
Fig. 4A eine seitliche Schnittdarstellung eines aufgeheizten dünnwandigen Aufschmelzelementes ist, welches gemäß einer weiteren alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung konstruiert ist und arbeitet;
Fig. 4B eine Schnittdarstellung gemäß der Linien IVB - IVB der Fig.4A ist;
Fig. 5A eine Seiten-Schnittansicht eines aufgeheizten dünnwandigen Aufschmelzelementes ist, welches gemäß einer noch weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung konstruiert ist und arbeitet; und
Fig. 5B eine Schnittdarstellung gemäß der Linien VB - VB der Fig. 5A ist.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung

Gemäß Fig. 1 ist eine Aufschmelzvorrichtung gezeigt, die gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung konstruiert ist und arbeitet und die eine Aufschmelzwalze 10 umfaßt, die dafür ausgebildet ist, um ein Bild wie beispielsweise ein Tonerbild 12, auf ein Substrat 14 wie beispielsweise Papier aufzuschmelzen. Das ein Bild tragende Substrat 14 bewegt sich in einer Richtung, die durch einen Pfeil 16 angezeigt ist und zwar zwischen der Aufschmelzwalze 10 und einerAndrückwalze 18.
Toner, der für die vorliegende Erfindung geeignet ist, umfaßt Puder-Toner, Toner des Typs, der in den Beispielen der veröffentlichten Patentbeschreibung GB 2169416A beschrieben ist, oder Flüssigtoner mit pigmentierten Feststoffteilchen, die bei Temperaturen unterhalb des Schmelzpunktes der Feststoffteilchen solvatisieren, als auch Flüssigtoner, die nicht bei einer Temperatur unterhalb des Schmelzpunktes der pigmentierten Feststoffteilchen darin solvatisieren, wobei die Erfindung aber auf diese Toner nicht beschränkt ist.
Die Aufschmelzvorrichtung der Fig. 1 kann in Verbindung mit einem Bilderzeugungsgerät verwendet werden und einen Teil dieses Gerätes bilden wie beispielsweise einer elektrostatographischen Druckmaschine oder alternativ irgendeines anderen geeigneten Typs eines Bilderzeugungsgerätes. Beispiele von Systemen, bei denen die vorliegende Erfindung verwendet werden kann, umfassen die Elektrophotographie, Elektrographie, lonographie, das xerographische Drucken, gravurähnliches Drucken und elektrostatisches Drucken.
Der Einfachheit halber befaßt sich die folgende Beschreibung in ihrem Inhalt mit einem elektrophotographischen System, welches einen Flüssigtoner verwendet, ohne daß dadurch jedoch die Anwendbarkeit der vorliegenden Erfindung eingeschränkt wird.
Es wird nun auf die Figuren 2A - 5B eingegangen, die vier alternative Ausführungsformen von Aufschmelzwalzen veranschaulichen, die gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung konstruiert sind und arbeiten.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfaßt die Aufschmelzwalze einen dünnwandigen Zylinder 70. Der Zylinder 70 ist in bevorzugter Form mit zwei steifen Endabschnitten 72 und 74 und einer dünnen zylinderförmigen Schicht 76 ausgebildet, die in typischer Weise mit einer Freigabeschicht 78 bedeckt ist. Typische Materialien und Dicken sind wie folgt:
Schicht 76 - Material: Kapton (DuPont)
- Dicke: 20 Mikron
Freigabeschicht 78 -Material: Teflon (DuPont)
- Dicke: 10 Mikron
Gemäß einer alternativen Ausführungsform der Erfindung kann die Schicht 76 aus einer 10 Mikron dicken Schicht aus Nickel-Legierung wie beispielsweise Nickel-Kobalt oder Nickel-Chrom bestehen und die Freigabe-oder Abziehschicht kann aus einer zwei Mikron dicken Schicht aus Teflon bestehen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die dünne zylinderförmige Schicht 76 axial gespannt wie beispielsweise durch eine Federanordnung 80, was ausreichend ist, um die meisten Oberflächen- Unregelmäßigkeiten zu beseitigen. Für das oben beschriebene Beispiel, bei dem Kapton verwendet wird, beträgt eine geeignete Spannung gleich 200 Kg/cm².
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird eine erhöhte Steifigkeit und Oberflächeneinheitlichkeit des dünnwandigen Zylinders 70 dadurch erreicht, indem man das Innere des Zylinders pneumatisch mit Druck beaufschlagt und zwar durch irgendein geeignetes unter Druck gesetztes Gas. Ein Ventil 82 kann für diesen Zweck vorgesehen sein.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird der dünnwandige Zylinder 70 durch das Durchleiten eines elektrischen Stromes entlang der Schicht 76 über Leiter 84 und 86 aufgeheizt, die eine elektrische Schaltung über Endabsachnitt 72 und 74 bilden. ln diesem Fall muß die Schicht 76 entweder eine Schicht sein oder eine Schicht enthalten, die ein elektrischer Leiter ist und zwar mit geeigneten Eigenschaften.
Bei dem oben angegebenen Beispiel ist die elektrische Energie, die erforderlich ist, um das gewünschte Aufheizen des Aufschmelzelementes 70 zu bewirken, relativ niedrig.
Es wird nun auf die Figuren 3A und 3B eingegangen, die eine alternative Ausführungsform des aufgeheizten Aufschmelzelements veranschaulichen, wobei das Aufheizen durch Strahlung bewirkt wird. Hierbei ist eine Heizlampe 90 im Inneren eines Strahlungsübertragungsrohres 92 angeordnet wie beispielsweise einem Quarzrohr. Eine Aufschmelzschicht 96 ist allgemein koaxial zu und in umgebender oder umschließender Beziehung zu dem Quarzrohr 92 angeordnet und wird auf ringförmigen End-Halterung 94 gehaltert, wobei auf dieser Schicht eine Freigabe oder Abziehschicht 98 ausgebildet ist.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung können die Schichten 96 und 98 identisch den Schichten 76 und 78 bei der Ausführungsform der Figuren 2A und 2B sein. In einem solchen Fall wird eine Spannvorrichtung des Typs, wie er in Fig. 2A veranschaulicht ist, in bevorzugter Weise verwendet.
Es sei nun auf die Figuren 5A und 5B, die eine alternative Anordnung der Aufheiz-Aufschmelzwalze veranschaulichen,eingegangen. Die Walze 100 besteht in bevorzugter Weise aus einem dünnwandigen Typ, wie dies oben beschrieben wurde. Das Aufheizen der Walze 100 geschieht extern von der Walze durch eine Heizstation 102. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel verwendet die Heizstation 102 Strahlungs-Heizvorrichtungen, welche die Walze durch Strahlung aufheizen. Alternativ kann die Heizstation 102 die Walze 100 durch Leitfähigkeit über einen direkten Kontakt mit der Walze aufheizen.
Es wird nun Bezug genommen auf die Figuren 4A und 4B, die eine weitere Alternative der Heiz-Aufschmalzwalze veranschaulichen. Auch hier ist die Walze 110 in bevorzugter Weise wieder dünnwandig ausgebildet. Das Aufheizen der Walze 110 wird durch eine interne Strahlungsheizanordnung 112 bewirkt, die intern von der Walze 110 befestigt ist. Die Strahlungsheizvorrichtung 112 umfaßt eine längliche strahlende Heizquelle 114, die einem Reflektor 116 zugeordnet ist, der verhindert, daß von der Quelle 114 direkte Strahlung den Bereich erreicht, bei welchem das Aufschmelzen stattfindet, so daß dadurch ein differentielles Aufheizen der Walze 110 erreicht wird und ein Abkühlen des Bildes während des Aufschmelzens zugelassen wird, wie dies weiter oben beschrieben worden ist.
Das Gewicht des Reflektors 116 stellt sicher, daß dann, wenn der Reflektor 116 schwenkbar gegenüber der Walze befestigt ist, die Orientierung aufrecht erhalten wird, wie sie veranschaulicht ist, und zwar ungeachtet einer Drehung der Walze 110.
Es sei darauf hingewiesen, daß es ein spezifisches Merkmal der Erfindung darstellt, daß die heiße Aufschmelzwalze eine Wärmekapazität pro Einheitsfläche besitzt, die ausreichend bemessen ist, um das Tonermaterial auf die geeignete Schmelztemperatur während der Berührungsperiode aufzuheizen, wobei die effektive Wärmekapazität pro Flächeneinheit derart bemessen ist, daß die thermische Übertragung auf das Papier ausreichend hoch ist, um die Temperatur der Walzenoberfläche zu vermindern, so daß die Adhäsion des Bildes zu dieser Fläche verminert wird. Einfach ausgedrückt besitzt das dünne zylinderförmnige Teil eine effektive Wärmekapazität, die ausreichend ist, um das Tonermaterial während des Aufschmelzvorganges in ausreichender Weise zu erhitzen und dann selbst abzukühlen, bevor eine Abtrennung von der Papier- Bild-Kombination erfolgt. Funktionsmäßig gibt die Aufschmelzwalze eine bemessene Menge an Wärmeenergie ab, während sie dabei abkühlt.
Darüber hinaus erlauben die spezifischen Merkmale des Vorsehens der Spannung undloder die unter Drucksetz-Merkmale der Walze, das ein Material verwendet werden kann, welches ausreichend dünn ist, um dieses spezielle Maß an Wärmekapazität vorzusehen, und ausreichend dünn ist, so daß die seitliche Wärmeübertragung relativ gering ist, wobei ohne diese Merkmale der dünnwandige Zylinder nicht die erforderliche Steifigkeit haben würde.
Wenn das Bild abgekühlt wird, erhöhen sich dessen Viskosität und Kohäsion. Die Adhäsion des Bildes an dem Substrat ist größer als dessen Adhäsion zu der abzugsbeschichteten Aufschmelzwalze, so daß dadurch eine Übertragung des Bildes auf die Walze im wesentlichen verhindert wird. Natürlich hängt die Temperatur, auf die das Bild erhitzt werden muß und abgekühlt werden muß von den Eigenschaften des Materials ab. Für Feststoffloner und für nicht solvatisierende Flüssigtoner ist diese Temperatur in bevorzugter Weise dem Schmelzpunkt der Feststoffe angenähert und für solvatisierende Toner ist diese Temperatur in bevorzugter Weise der Solvatisierungstemperatur angenähert. Die Solvatisierungstemperatur ist als die Temperatur definiert, bei der eine maximale Menge der Trägerflüssigkeit durch die Tonerteilchen solvatisiert werden kann während sie noch als Feststoff gelten bzw. bleiben.
Darüber hinaus ist es gerade die Schaffung eines dünnwandigen Zylinders, welche das direkte Aufheizen der Oberfläche möglich macht.
Darüber hinaus ermöglicht die niedrige Wärmekapazität und die Quer-Wärmeleitfähigkeit in Kombination, daß die Aufschmelzvorrichtung sich während der relativ langen Periode vor der Aufschmelzoperation im wesentlichen aufheizen kann und zwar ohne hohe Heizanforderungen und ohne eine übermäßige Wärmeübertragung auf das Papier.
Es stellt somit ein besonderes Merkmal der vorliegenden Erfindung dar, daß ein Aufschmelzelement geschaffen wird, welches eine dünne Fläche oder Teil aufweist, das das Bild während der Übertragung abstützt, wobei die dünne Fläche eine effektive Wärmekapazität besitzt, die geringer ist als diejenige des Substrats.
Die dünne Fläche kann aus einer zylinderförmigen Fläche oder irgendeiner anderen geeigneten Konfiguration bestehen. Normalerweise ist aufgrund deren dünnen Ausführung die thermische Leitfähigkeit entlang der Fläche ausreichend gering und zwar in solcher Weise, daß die thermische Masse der Halterungen wie beispielsweise der Endrollen für eine zylinderförmige Oberfläche wie derjenigen, die in den Zeichnungen gezeigt ist, unbeachtet bleiben kann.
Die Vorteile der Verwendung eines Aufschmelzelements mit einer geeigneten effektiven thermischen Masse sind im folgenden zusammengefaßt:
a. Es wird die Möglichkeit geboten, daß sich ein aufgeschmolzenes Bild während der Übertragung abkühlen kann, wie dies bereits beschrieben worden ist;
b. es wird ein schnelles Abkühlen der Aufschmelzvorrichtung ermöglicht:
c. es wird das Ausmaß der thermischen Energie, die auf das Papier übertragen wird, begrenzt und es wird somit die Papierverformung eingeschränkt.
d. Es sind niedrige elektrische Stromversorgungsanforderungen möglich.
e. Es wird ein "Moment-Einschalt"-Anlaufen möglich.
Fachleute auf dem vorliegenden Gebiet können erkennen, daß die vorliegende Erfindung nicht auf das beschränkt ist, was speziell gezeigt und oben beschrieben worden ist. Vielmehr wird der Rahmen der vorliegenden Erfindung lediglich durch die folgenden Ansprüche festgelegt.

Claims

1. Vorrichtung zum Aufschmelzen eines Flüssigbildes auf ein Substrat, mit

einer Einrichtung zum Aufbringen eines Flüssigbildes auf das Substrat,

einem Aufschmelzelement, welches gegen das Bild auf dem Substrat gedrücktwird, und

einer Einrichtung zum Aufheizen des Aufschmelzelements, daduch gekennzeichnet, daß das Flüssigbild eine Trägerflüssigkeit und Tonerteilchen enthält, welche die Trägerflüssigkeit bei erhöhten Temperaturen solvatisieren, wobei das Aufschmelzelement und die Einrichtung zum Erhitzen so angeordnet sind, um das Flüssigbild auf eine erhöhte Temperatur zu erhitzen, bei welcher die Teilchen die Trägerflüssigkeit solvatisieren, die jedoch unter dem Schmelzpunkt des trockenen Tonerteilchenmaterials liegt, derart, daß das Bild an dem Substrat an haftet.

2. Vorrichtung zum Aufschmelzen eines Flüssigbildes auf ein Substrat, mit

einer Einrichtung zum Aufbringen eines Flüssigbildes auf das Substrat,

einem Aufschmelzelement, welches gegen das Bild auf dem Substrat gedrückt wird, und mit einer Einrichtung zum Aufheizen des Aufschmelzelements, dadurch gekennzeichnet, daß das Flüssigbild eine Trägerflüssigkeit und Tonerteilchen enthält, welche die Trägerflüssigkeit bei erhöhten Temperaturen solvatisieren, wobei das Aufschmelzelement eine Wärmekapazität hat, die ausreichend ist, um das Bild auf eine erhöhte Temperatur zu erhitzen, bei welcher die Teilchen die Trägerflüssigkeit solvatisieren, die jedoch unter dem Schmelzpunkt des trockenen Tonerteilchenmaterials liegt, derart, daß die Adhäsion des Bildes an dem Substrat verbessert wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der das Aufschmelzelement und die Einrichtung zum Erhitzen dafür ausgebildet sind, um das Aufschmelzelement nachfolgend auf das Erhitzen des Flüssigbildes auf die erhöhte Temperatur derart zu kühlen, daß die Adhäsion des Bildes an dem Aufschmelzelement geringer ist als die Kohäsion des Bildes.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, bei der die Wärmekapazität ausreichend niedrig ist, um im wesentlichen ein Abkühlen des Aufschmelzelementes während des Aufschmelzens zu bewirken, derart, daß die Adhäsion des Bildes an dem Aufschmelzelement geringer ist als die Kohäsion des Bildes.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder Anspruch 4, bei der die erhöhte Temperatur wenigstens die Solvatisierungstemperatur ist, und bei der der Abkühlvorgang des Aufschmelzelements das Aufschmelzelement auf eine Temperatur abkühlt, die unter der Solvatisierungstemperatur liegt.

6. Vorrichtung nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die erhöhte Temperatur die Solvatisierungstemperatur ist.

7. Vorrichtung nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das Aufschmelzelement und die Einrichtung zum Erhitzen dafür ausgebildet sind, um die Viskosität des Bildes während des Aufschmelzens desselben zu erhöhen.

8. Vorrichtung nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, die folgendes enthält:

eine Abstützwalze nahe dem Aufschmelzelement, und eine Einrichtung, um das Substrat zwischen dem Aufschmelzelement und der Abstützwalze bei einer Aufschmelzzone hindurch zu leiten, wobei das Aufschmelzelement gegen die Abstützwalze gedrückt wird, um dadurch Druck auf das Bild auszuüben.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, bei der das Aufschmelzelement die Abstützwalze an der Aufschmelzzone deformiert.

10. Vorrichtung nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das Aufschmelzelement einen Zylinder mit einer Dicke kleiner als 125 Mikrometer aufweist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, bei der der Zylinder Endabschnitte aufweist, und bei der der Zylinder durch eine feste Abstützkonstruktion zwischen den Endabschnitten unverstärkt ausgeführt ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, bei der der Zylinder durch Gasdruck abgestützt bzw. gehaltert ist.

13. Vorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 10 bis 12, bei der der Zylinder eine Dicke aufweist, die kleiner ist als ca 30 Mikrometer.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, bei der der Zylinder eine Dicke aufweist, die kleiner ist als ca 12 Mikrometer.

15. Verfahren zum Aufschmelzen eines Flüssigbildes auf ein Substrat, mit den folgenden Schritten:

Aufbringen eines Flüssigbilcies auf das Substrat,

Andrücken eines Aufschmelzelementes gegen das Bild auf dem Substrat,

und

Erhitzen des Aufschmelzelementes,

dadurch gekennzeichnet, daß das Flüssigbild eine Trägerflüssigkeit und Tonerteilchen enthält, welche die Trägerflüssikeit bei erhöhten Temperaturen solvatisieren, und daß der Schritt der Aufheizung dazu dient das Flüssigbild auf eine erhöhte Temperatur zu erhitzen, bei der die Teilchen die Trägerflüssigkeit solvatisieren, die jedoch unterhalb des Schmelzpunktes des trockenen Tonerteilchenmaterials liegt, derart, daß das Bild an dem Substrat an haftet.

16. Verfahren zum Aufschmelzen eines Flüssigbildes auf ein Substrat mit den Schritten:

Aufbringen eines Flüssigbildes auf das Substrat,

Andrücken eines Aufschmelzelements gegen das Bild auf dem Substrat,

und

Erhitzen des Aufschmelzelementes,

dadurch gekennzeichnet, daß das Flüssigbild eine Trägerflüssigkeit und Tonerteilchen enthält, welche die Trägerflüssigkeit bei erhöhten Temperaturen solvatisieren, wobei das Aufschmelzelement eine Wärmekapazität besitzt, die ausreichend ist, um das Bild auf die erhöhte Temperatur zu erhitzen, bei der die Teilchen die Trägerflüssigkeit solvatisieren, jedoch unterhalb des Schmelzpunktes des trockenen Tonerteilchenmaterials liegt, derart, daß das Bild an dem Substrat anhaftet.

17. Verfahren nach Anspruch 15, mit dem Schritt einer Abkühlung des Aufschmelzelements anschließend an das Aufheizen des Flüssigbildes auf die erhöhte Temperatur, in solcher Weise, daß die Adhäsion des Bildes an dem Aufschmelzelement geringer ist als die Kohäsion des Bildes.

18. Verfahren nach Anspruch 16, bei dem die Wärmekapazität ausreichend niedrig ist, um ein wesentliches Abkühlen des Aufschmelzelementes während des Aufschmelzens zu bewirken, derart, daß die Adhäsion des Bildes an dem Aufschmelzelement geringer ist als die Kohäsion des Bildes.

19. Verfahren nach Anspruch 17 oder Anspruch 18, bei dem die erhöhte Temperatur wenigstens die Solvatisierungstemperatur ist, und bei dem das Abkühlen des Aufschmelzelements dieses Aufschmelzelement auf eine Temperatur unterhalb der Solvatisierungstemperatur abkühlt.

20. Verfahren nach Anspruch 15 oder Anspruch 16, bei dem die erhöhte Temperatur die Solvatisierungstemperatur ist.