DE69305709T2

DE69305709T2 - Fixiervorrichtung für Thermotransferdrucker

Info

Publication number: DE69305709T2
Application number: DE69305709T
Authority: DE
Inventors: Stanley W Stephenson
Original assignee: Eastman Kodak Co
Current assignee: Eastman Kodak Co
Priority date: 1992-08-05
Filing date: 1993-07-28
Publication date: 1997-05-15
Anticipated expiration: 2013-07-29
Also published as: DE69305709D1; JPH06155827A; EP0582529A2; EP0582529A3; US5266970A; EP0582529B1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf das Thermodruckverfahren und genauer gesagt auf eine Vorrichtung zum Schmelzfixieren einer Thermokopie.
Bei typischen Thermodruckern wird ein Thermodruckkopf mit Widerstandselementen benutzt, um Farbstoff von einem mit Farbstoff behafteten Farbstoffgeber-Bandmaterial auf ein Farbstoffempfangsmedium zu übertragen. Der Kopf, der Farbstoffgeber und der Farbstoffempfänger werden in Kontakt gebracht, und die Elemente des Thermodruckkopfs werden wahlweise mit Energie versorgt, um veränderliche Mengen von Thermofarbstoff vom Geber auf den Empfänger zu übertragen. Der Empfänger wird auf kontrollierte Art am Thermodruckkopf vorbeibewegt, so daß aufeinanderfolgende Zeilen von Bildelementen erzeugt werden, bis auf dem Farbstoffempfänger ein vollständiges Bild entstanden ist. Der übertragene Farbstoff bleibt dicht auf der Oberfläche des Empfängers und ist anfällig für mechanische, chemische und thermische Alterung und Verschlechterung. Eine erhöhte Druckgeschwindigkeit ist stets wünschenswert, sie bewirkt jedoch, daß das Farbstoffbild dann noch empfindlicher gegenüber Beschädigungen ist. Darüber hinaus findet in der Kopie bei zunehmender Geschwindigkeit und Farbstoffmenge eine mechanische Verformung statt. Folglich wird anerkannt werden, daß es äußerst wünschenswert wäre, die Beschädigung zu beheben und eine größere Stabilität des entstehenden Bildes zu bewirken.
Es gibt verschiedene Möglichkeiten, die Bildstabilität nach dem Drucken zu verbessern. Bei einigen Druckverfahren werden die Farbstoffe von Walzen nochmals erwärmt, die eine kontrollierte Wärmemenge an die bildtragende Oberfläche abgeben. Die Erwärmung bewirkt, daß die Thermofarbstoffe weiter in die Oberfläche des Farbstoffempfängers eindringen und die Bildstabilität verbessert wird. Obwohl die Farbstoffstabilität durch dieses Verfahren gewöhnlich verbessert wird, werden Beschädigungen der Kopienoberfläche nicht behoben.
In US-A-4,666,320 wird offenbart, daß durch eine Wiederholung des Thermodruckprozesses unter Verwendung eines nicht mit Tinte behafteten Bandmaterials in der Druckstation die Farbstoffstabilität verbessert und Oberflächenfehler verringert werden, und daß auf die farblose Fläche eine Schutzbeschichtung aufgetragen werden kann, um die mit Tinte behaftete Fläche mit einer Oberflächenbeschichtung zu versehen. In US-A-5,027,160 wird eine Bildfixiervorrichtung mit einer Heizeinrichtung und einem Endlosfilm offenbart, durch die ein Tonerbild auf einem Aufzeichnungsmaterial durch die von der Heizeinrichtung erzeugte Wärme erwärmt wird. Leider ist es schwierig, die konstanten Temperaturen aufrechtzuerhalten, die für eine qualitativ hochwertige Schmelzfixierung erforderlich sind. Folglich wird anerkannt werden, daß eine Schmelzfixiervorrichtung, die eine gleichmäßige Wärme konstanter Temperatur für die Schmelzfixierung bereitstellt, äußerst wünschenswert wäre.
WO 91/09740 beschreibt eine Schmelzfixiervorrichtung für Thermoübertragungseinheiten, die eine massive Walze und eine an der massiven Walze angeordnete verschiebbare Walze aufweist. Die massive Walze wird erwärmt, um das Farbstoffbild durch Schmelzfixierung auf Empfangsblätter zu übertragen, und die verschiebbare Walze übt einen gleichmäßigen Druck auf alle Bereiche des Bildes aus.
Die vorliegende Erfindung soll eines oder mehrere der oben dargelegten Probleme lösen. Kurz zusammengefaßt behandelt eine Vorrichtung gemäß eines Aspekts der vorliegenden Erfindung einen Thermofarbstoffempfänger mit einem Bild auf der Vorderseite. Die Vorrichtung nach Anspruch 1 weist ein Bandmaterial mit einer thermisch aktivierten, übertragbaren Beschichtung und eine Walze zur Unterstützung des Empfängers und dessen Ausrichtung in bezug zu der dem Bandmaterial gegenüberliegenden Vorderseite auf. Ein massiver Stab ist gegenüber Empfänger und Band angeordnet und zwischen einer ersten Stellung, in der er vom Band beabstandet ist, und einer zweiten Stellung, in der er das Band kontaktiert und sowohl das Band als auch den Empfänger auf die Walze drückt, bewegbar. In der zweiten Stellung berührt die übertragbare Schicht die Vorderseite des Empfängers. Der massive Stab wird auf eine Temperatur erwärmt, bei der die übertragbare Schicht vom Band auf die Vorderseite des Empfängers übertragen wird.
Durch die vorliegende Erfindung werden durch höhere Druckgeschwindigkeiten und höhere Farbstoffdichten verursachte Beschädigungen behoben. Sie stellt eine gleichmäßige Wärme mit einer konstanten Temperatur zur Verfügung.
Diese und weitere Aspekte, Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung sind aus der folgenden detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungen und den beigefügten Ansprüchen und Zeichnungen besser ersichtlich.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen
Fig. 1 eine schematische Ansicht einer bevorzugten Ausführung eines Thermodruckers mit einer Heizstab-Schmelzfixiervorrichtung;
Fig. 2 eine Ansicht im Querschnitt des Heizstabs in Fig. 1;
Fig. 3 eine Ansicht im Querschnitt ähnlich Fig. 1, die jedoch eine andere bevorzugte Ausführung darstellt;
Fig. 4 eine perspektivische Ansicht mit einem angeschnittenen Abschnitt, die eine weitere bevorzugte Ausführung mit interner Erwärmung darstellt;
Fig. 5 eine schematische Schnittansicht des Heizstabs, in der die Beschichtungen dargestellt sind.
Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung wie zum Beispiel einen Thermodrucker 10 zum Behandeln eines Thermofarbstoffempfängers 12 mit einem Bild auf der Vorderseite 14. Um den Schmelzfixiervorgang auszuführen, wird der Empfänger 12 von einer Druckwalze 16 durch die Vorrichtung bewegt. Die Walze 16 ist vorzugsweise mit einem wärmebeständigen Material wie zum Beispiel Silikongummi beschichtet. Ein Bandmaterial 18 weist auf einer Seite eine thermisch aktivierte, übertragbare Beschichtung auf und wird an einem Ende von einer Abspulwalze 20 und am anderen Ende von einer Aufwickelwalze 22 unterstützt. Das Band 18 wird auf einer Bahn durch die Vorrichtung in die Nähe der Druckwalze 16 bewegt, so daß seine beschichtete Seite der Bildseite 14 des Empfängers 12 in der Nähe der Druckwalze 16 gegenüberliegt.
Ein massiver Stab 24 ist gegenüber Empfänger 12 und Band 18 angeordnet, wobei sich das Band 18 zwischen dem Empfänger 12 und dem massiven Stab 24 befindet. Der Stab 24 ist zwischen einer ersten Stellung, in der der Stab 24 vom Band 18 beabstandet ist, und einer zweiten Stellung, in der der Stab 24 das Band 18 kontaktiert und sowohl das Band 18 als auch den Empfänger 12 auf die Druckwalze 16 drückt, bewegbar. In der zweiten Stellung berührt die übertragbare Schicht des Bands 18 die Vorderseite 14 des Empfängers 12.
Wie in Fig. 1 dargestellt wird der massive Stab 24 durch die Heizeinrichtung 26 auf eine Temperatur erwärmt, bei der die übertragbare Schicht vom Band 18 auf die Vorderseite 14 des Empfängers 12 übertragen wird. Die Heizeinrichtung 26 kann sich in Berührungskontakt mit dem massiven Stab 24 befinden (Fig. 1) oder in dem massiven Stab 24 enthalten sein (Fig. 4). Durch Verwendung eines massiven Stabs 24 wird die Wärme gleichmäßig verteilt, und der Stab 24 speichert Wärme, so daß eine konstante Temperatur für die Schmelzfixierung aufrechterhalten wird. Der Stab 24 kann aus einem massiven Aluminiumblock hergestellt werden oder, wenn die Heizeinrichtung intern angeordnet ist, aus einem Hohlblock bestehen, der mit einem Wärmeleiter mit einer ähnlichen Wärmeleitfähigkeit wie das Aluminium gefüllt ist.
Ein Temperaturfühler 28 ist vorzugsweise an dem massiven Stab 24 angeordnet, um die Temperatur des massiven Stabs 24 zu erfassen. Eine Temperaturregelung 30 spricht auf die erfaßte Temperatur an, um eine vorgewählte Temperatur des massiven Stabes 24 aufrechtzuerhalten.
In Fig. 2 weist der massive Stab 24 einen gewölbten Vorsprung 32 auf einer Kontaktfläche 34 auf, um den Anpreßdruck des massiven Stabes 24 an das Band 18, den Empfänger 12 und die Druckwalze 16 zu erhöhen. Der erhöhte Druck bewirkt, daß die Vorderseite 14 des Empfängers 12 fließen kann und dadurch eine Beschädigung verhindert wird.
In Fig. 3 weist der massive Stab 24' eine konkave Fläche 36 in einer Kontaktfläche 38 auf. Die konkave Fläche 36 trägt das Band 18, den Empfänger 12 und die Druckwalze 16 frei, um dadurch gleichzeitig den durch den massiven Stab 24' erwärmten Abschnitt des Empfängers 12 zu verlängern.
Der in Fig. 5 dargestellte massive Stab 24 besteht vorzugsweise aus Aluminium, das mit Kupfer und Nickel beschichtet ist. Die Nickelschicht ist abschließend mit Chrom beschichtet. Alternativ kann der massive Stab 24 auf der Kontaktfläche mit TEFLON beschichtet sein, um die Gleitbedingungen zwischen Heizfläche und Thermoelementen zu verbessern.
Es wird angenommen, daß der Betrieb der vorliegenden Erfindung aus der vorangegangenen Beschreibung ersichtlich wird, er soll jedoch durch einige Ausführungen näher erläutert werden. Die Druckwalze stellt die Antriebskraft bereit, um den Empfänger durch die Schmelzfixiervorrichtung zu bewegen. Der erwärmte Stab befindet sich in einem Gehäuse mit geringer Leitfähigkeit, das schwenkbar gelagert ist, so daß es mit dem Empfänger auf der Druckwalze kontaktierbar ist. Das Schmelzfixiermaterial ist zwischen zwei Spulen angeordnet, so daß sich das Band zwischen dem Heizstab und dem Empfänger befindet. Das Band befindet sich normalerweise nicht auf der Druckwalze und dem Empfänger, wenn der Heizstab jedoch nach unten bewegt wird, wird das Schmelzfixierband nach unten in Berührung mit dem Empfänger bewegt. Um zu verhindern, daß Wärme vom Heizstab das Band beschädigt, wenn keine Schmelzfixierung stattfindet, kann die Öffnung im Heizstabgehäuse durch eine oder mehrere Schutzabdeckungen abgedeckt werden, wenn sich der Heizstab nicht in der Schmelzfixierstellung befindet.
Der Schmelzfixierstab ist ausreichend groß, um einen Wärmespeicher zu bilden, aus dem kontinuierlich Wärme an den Schmelzfixierprozeß abgeführt werden kann, ohne daß die Temperatur erheblich abfällt. Ein massiver Stab wurde mit einer Länge von mehr als elf Zoll hergestellt, um eine ganzseitige Kopie zu fixieren. Auf der von der Schmelzfixierfläche am weitesten entfernten Seite des Stabes wurde ein Heizelement angeordnet. Die Wärme verteilte sich gleichmäßig über den Stab, als sie sich von der erwärmten Seite zur Schmelzfixierseite des Stabes ausbreitete. Ein oder mehrere Temperaturfühler liefern einen Schätzwert für die Temperatur des Stabes. Diese Schätzwerte werden in den elektronischen Regler rückgeführt, der die Wärmeabgabe des Heizelements reguliert.
Es ist nun erkennbar, daß die Heizkontaktfläche verändert werden kann, um den Schmelzfixierprozeß zu verbessern. Mit Hilfe eines gewölbten Vorsprungs kann der Druck im Spalt erhöht und bewirkt werden, daß das Oberflächenmaterial fließen kann und eine Oberflächenbeschädigung des Empfängers verhindert. Die Zeit, während der sich die Kopie im Spalt befindet, kann durch eine konkave Fläche am Heizstab verlängert werden, die den Empfänger frei über der Druckwalzenoberfläche trägt. Durch die konkave Ausbildung wird die Länge des Empfängers, die den Heizstab kontaktiert, vergrößert und damit die Kontaktzeit für eine bestimmte Empfängerzuführgeschwindigkeit verlängert.
Obwohl die Erfindung insbesondere in bezug auf die bevorzugten Ausführungen beschrieben wurde, ist für Personen mit Fachkenntnissen offensichtlich, daß verschiedene Änderungen vorgenommen und Elemente der bevorzugten Ausführung durch gleichwertige Elemente ersetzt werden können, ohne von der Erfindung abzuweichen. Darüber hinaus können zahlreiche Änderungen vorgenommen werden, um eine bestimmte Situation und ein bestimmtes Material an eine Lehre der Erfindung anzupassen.
Es ist außerdem erkennbar, daß eine Beschichtung für die Kontaktfläche des Heizstabs beschrieben wurde. Durch eine harte Oberfläche können Beschädigungen durch Schmutzteilchen verringert werden, die durch den Spalt gelangen. Ein Aluminiumheizstab wird mit einem Kupferüberzug beschichtet, auf den dann eine Nickel- und anschließend eine Chromschicht aufgebracht wird, um auf der Kontaktfläche eine harte Oberfläche zu bilden. Die Gleitbedingungen zwischen der Kontaktfläche und dem Schmelzfixierband können durch eine auf die Kontaktfläche aufgebrachte Beschichtung zum Beispiel aus TEFLON , einem Tetrafluoräthylen-Fluorkohlenstoff-Harz, verbessert werden.
Wie aus der vorangegangenen Beschreibung hervorgeht, sind bestimmte Aspekte der Erfindung nicht auf die besonderen Einzelheiten der veranschaulichten Beispiele beschränkt, und es wird deshalb davon ausgegangen, daß für Personen mit Fachkenntnissen weitere Änderungen und Anwendungen ersichtlich sind.

Claims

1. Vorrichtung (10) zum Behandeln eines Thermofarbstoffempfängers (12) mit einem Bild auf der Vorderseite, wobei die Vorrichtung folgende Komponenten aufweist:

- ein Bandmaterial (18) mit einer thermisch aktivierten, übertragbaren Beschichtung;

- eine Walze zur Unterstützung des Empfängers und dessen Ausrichtung in bezug zu der dem Bandmaterial gegenüberliegenden Vorderseite;

- einen massiven Stab (24), der gegenüber Empfänger und Band angeordnet ist und zwischen einer ersten Stellung, in der er vom Band beabstandet ist, und einer zweiten Stellung, in der er das Band kontaktiert und sowohl das Band als auch den Empfänger auf die Walze drückt, bewegbar ist, wobei in der zweiten Stellung die übertragbare Schicht die Vorderseite des Empfängers berührt; und

- Mittel (26, 28, 30) zum Erwärmen des Stabes auf eine Temperatur, bei der die übertragbare Schicht vom Band auf die Vorderseite des Empfängers übertragen wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch

- ein Mittel (28) zum Erfassen der Temperatur des massiven Stabes; und

- ein auf das Temperaturerfassungsmittel ansprechendes Mittel (30) zum Aufrechthalten einer vorgewählten Temperatur des Stabes.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Temperaturerfassungsmittel an dem massiven Stab angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel zum Erwärmen innerhalb des Stabes angeordnet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel zum Erwärmen neben dem Stab angeordnet ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Stab einen gewölbten Vorsprung auf einer Kontaktfläche aufweist, um den Anpreßdruck des Stabes an Band, Empfänger und Walze zu erhöhen.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der erhöhte Druck bewirkt, daß die Vorderseite fließen kann und dadurch eine Oberflächenbeschädigung verhindert.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 5, dadurch gekennzeichnet, daß der massive Stab eine konkave Fläche aufweist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die konkave Fläche das Band, den Empfänger und die Walze frei trägt, um dadurch gleichzeitig den durch den Stab erwärmten Abschnitt des Empfängers zu verlängern.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Stab auf der Kontaktfläche beschichtet ist, um die Gleitbedingungen zwischen Heizfläche und Thermoelementen zu verbessern.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung aus Tetrafluoräthylen-Fluorkohlenstoff-Harz (Teflon ) besteht.

12. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der massive Stab aus Aluminium besteht, das mit Kupfer, Nickel und Chrom beschichtet ist.

13. Thermodrucker, gekennzeichnet durch

- Mittel zum Erzeugen eines Bildes auf der Vorderfläche eines Thermofarbstoffempfängers; und

- eine Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche.