EP1217458A2 - Verfahren zur Steuerung des Glanzes eines Tonerbildes und digitale Bildaufzeichnungsvorrichtung - Google Patents

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EP1217458A2
EP1217458A2 EP01127117A EP01127117A EP1217458A2 EP 1217458 A2 EP1217458 A2 EP 1217458A2 EP 01127117 A EP01127117 A EP 01127117A EP 01127117 A EP01127117 A EP 01127117A EP 1217458 A2 EP1217458 A2 EP 1217458A2
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EP
European Patent Office
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toner image
radiation
image
toner
carrier substrate
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EP01127117A
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EP1217458B1 (de
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Gerhard Dr. Bartscher
Frank Morgenweck
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Eastman Kodak Co
Original Assignee
Eastman Kodak Co
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    • G03G2215/0081—Gloss level being selectable

Definitions

  • the invention relates to a method for controlling the gloss of an image carrier substrate transferred and fixed toner image according to claim 1, and a digital image recording device according to the preamble of claim 15.
  • a well-known digital image recording method is electrostatic printing which a latent electrostatic image is developed by charged toner particles. These are transferred to an image receiver substrate, hereinafter substrate for short. Subsequently, the developed and transferred image on the substrate is fixed by the Toner particles are melted by applying heat.
  • Dry toners are often used, the particles of which have an average diameter of 10 ⁇ m.
  • hot rolls are often used, which are brought into contact with the toner image.
  • a release agent for example silicone oil
  • a release agent for example silicone oil
  • each of the toner layers made of a polymer material has a thickness of 30 ⁇ m can have.
  • the gloss of these toner layers which is very important for the image quality, is determined by many factors, for example by the surface structure of the hot rollers, the fixing temperature and the toner properties.
  • a heated one is used instead of the hot one Ribbon used to melt the toner image.
  • the toner image is - after it has passed the heating area - cool down and harden before moving on from the previous one hot surface of the tape is separated.
  • This enables simple and reliable Detach the toner image from the belt.
  • the structure of the toner image surface is by melting identical to the surface of the tape. To be a very smooth To be able to realize a toner surface that is accompanied by a high gloss is therefore a must very smooth tape can be used.
  • a high gloss of the toner image is not necessary for all applications. For example is only a little gloss on an image carrier substrate formed from a matte paper of the toner image required.
  • One way to change the shine is to use only a few heated rollers with a defined surface roughness.
  • the Rollers touch the surface of the toner image and shape their surface structure in it Toner image.
  • To change gloss rolls with different roughness must be used.
  • Another disadvantage of the hot rollers is that they are subject to wear and after a period of time need to be replaced, which involves costs is.
  • the mechanical contact between the toner image or the Image carrier substrate and the rollers also leads to the fact that the toner image often on the outer surface the rolls stick. In most cases, therefore, is a cleaning system required for the roles.
  • Another object of the invention is to provide a digital image recording device specify at which a precise setting of a desired toner image gloss is possible.
  • the cost of the image recorder is said to preferably only be small.
  • a method is proposed that has the features of the claim 1 has.
  • This is characterized by the fact that the toner image is initially known Is transferred to the image carrier substrate and fixed thereon and only subsequently in a second step on its surface or near its surface Area either completely or at least partially melted.
  • This takes place according to the invention in that at least the already fixed toner image a further time heat is supplied, which is preferably contactless by means of a Radiation device takes place.
  • the melting of that fixed on the image carrier substrate Toner image on its surface causes the liquid toner to start flowing, so that - when it has completely melted - it is a very smooth surface and therefore a high one Has shine.
  • the degree of melting that is, to what extent the toner image its surface is melted, and by the duration of the melting, so how as long as the toner layer is kept in a liquid state so that it can flow away, enables precise influencing of the toner image gloss.
  • the already fixed toner image does not have to be completely melted again to influence its gloss, but only the top layer, so that the energy required for this is only low is.
  • What is particularly advantageous about the method according to the invention is that it is practical every gloss level is adjustable, i.e. from matt to high gloss, without having to add one Replacement of parts of the fuser is required.
  • the fixing device for fixing the toner image on the image carrier substrate for the first time has a heating device with at least one hot roller, this can be hot Roll to be used for the first fixing of practically all toner images, independently of what gloss the respective toner image should have when it is finished is.
  • the gloss of the hot rollers on the image carrier substrate If the toner image is to be changed, the surface of the Aftertreated toner image in the desired manner, ie melted and then cooled down again, so that depending on how high the degree of melting is and the Time period for how long the toner layer is kept in the liquid phase, then the toner image has a higher or reduced gloss compared to the initial state.
  • the already fixed toner image is preferably reheated with With the help of a contactless heating / melting process.
  • the advantages of the invention Procedures are of course also established when the actual Fix the toner image on the image carrier substrate instead of using hot Rolling or the like takes place by means of a radiation device, that is to say without contact, because the radiation device only applies electromagnetic radiation to the toner image and is not brought into mechanical contact with the toner image.
  • the gloss of the is already set on the image carrier substrate fixed toner image by means of a preferably non-contact Heating process.
  • the "degree” of remelting of the surface of the one already out of the image carrier substrate fixed toner image can be up to 100%. In this case, the toner image surface is completely melted and can flow away, leaving a very smooth Surface and thus a very high gloss results.
  • the degree of melting can also be less than 100%, that is, the surface of a toner layer is only partially melted, so that there are still solid parts of this toner layer in the "Melt" are located. If this state of the toner image is frozen by the For example, if the toner image is cooled rapidly, a toner surface with a certain roughness and thus a correspondingly lower gloss than a smoother one Toner image surface.
  • the Two successive electromagnetic radiation pulses are applied to the toner image is, the duration of the first radiation pulse greater than the duration of the second radiation pulse.
  • a "radiation pulse” a flash of light that only briefly the toner image acts.
  • the radiation of the flash of light lies in a certain, preferably adjustable wavelength range, especially in the UV range.
  • the first The radiation pulse can be very short, for example, and a very high energy intensity have, so that the surface of the toner image is melted while by the second, preferably very short-lasting radiation pulse, a reduction in Gloss of the toner image surface is reached.
  • the intensity of the two radiation pulses can therefore be varied to influence the gloss. At least a high intensity of the first radiation pulse can initially lead to a high gloss, whereby this gloss can be specifically changed by the second radiation pulse.
  • the toner image by means of a the toner image is fixed mechanically contacting heating device and that in one subsequent processing step, the fixed toner image with electromagnetic radiation or more radiation pulses is applied.
  • the toner image has different areas Shine on.
  • a pulsed or Continuous electromagnetic radiation is emitted in the areas of the toner image have a higher toner density, the gloss reduces more than in the areas with lower toner density. The reason for this is that a toner layer with higher density better absorbs electromagnetic radiation. Because of the different, toner densities dependent gloss reduction is more even over the entire toner image Adjustable gloss.
  • the gloss is influenced of the toner image fixed on the image carrier substrate with pulsed or continuous electromagnetic radiation in the UV range.
  • the radiation from color toners is absorbed essentially uniformly, while, for example, the image carrier substrate made of paper radiation in UV range absorbed very little. Due to the restricted wavelength range The radiation can thus be ensured that the paper by this radiation, the can have a high intensity, is not damaged.
  • paper absorbs the radiation very well, so that with high radiation intensity damage to the paper cannot be ruled out can be.
  • the electromagnetic Radiation is filtered such that the toner image is only exposed to radiation in the UV range becomes.
  • An embodiment of the method which is characterized by that the toner image with several successive electromagnetic radiation pulses is applied, the time duration and / or intensity of the radiation pulses is different in length or height.
  • each of the radiation pulses has sufficient energy, around the toner image or the region of the toner image close to the surface to heat so that it melts and the toner can flow away.
  • Another one An embodiment variant provides that the energy of each individual one of the radiation pulses is not sufficient to melt the toner and that the toner image only then melted becomes when it has been exposed to several radiation pulses. Every single one the radiation impulses can therefore only a part of the total amount of energy in the Enter the toner required to melt the toner. It is more advantageous Embodiment the energy of each radiation pulse equal.
  • the first radiation pulse is the largest Has energy and that the energy of each further radiation pulse is less than that of the previous radiation pulse.
  • At least two successive ones Radiation pulses are applied successively to the toner image become. So there is a pause between the radiation pulses, so that the Scatter heat introduced into the toner image by the first radiation pulse can before the second radiation pulse is applied to the toner image.
  • three radiation pulses with an energy of 0.5 J / cm 2 are applied to the toner image with a duration of 0.5 ms and a pause between two successive radiation pulses of 5 ms.
  • the first radiation pulse heats a toner layer with a thickness of approximately 3 ⁇ m in the region of the toner image near the surface, which leads to a limited smoothing of the toner image surface.
  • the at least partially liquefied toner layer changes to the solid state and in approximately 5 ms after the first radiation pulse, most of the heat has dissipated in the toner image.
  • the second radiation pulse is applied to the toner image, which has sufficient energy to melt the uppermost toner layer again, and then the third radiation pulse, which melts the toner layer again if necessary. Additional radiation pulses can be applied to the toner image if necessary. It is important that the top toner layer is heated to a sufficiently high temperature for a sufficiently long time to achieve a high gloss, so that this toner layer smoothes to the desired extent and thus a high gloss is obtained.
  • the energy is each individual of the radiation pulses only so large that damage to the toner image as a result overheating of the toner, causing thickening or oxidation of the toner material leads, is avoided.
  • At least one, preferably several short and low-energy radiation pulses are applied to the toner image.
  • Short means a time period of less than 0.5 ms and “low-energy” means an energy of less than 0.5 J / cm 2 , with a pause preferably between two successive radiation pulses.
  • An exemplary embodiment of the method is furthermore preferred which is characterized by that the toner image melted so far in a first processing step is that there is a relatively high gloss, and that in a subsequent, second Processing step, the toner image with so much heat energy that at least Parts of the toner material, in particular the surface layer of the toner image, overheated and thereby deliberately damaged.
  • the toner material evaporated or there is an oxidation, which in both cases leads to a rougher Surface and thus leads to a reduced gloss.
  • the degree of damage to the The toner image surface can be influenced by various measures.
  • a The first possibility is a very thin, near-surface toner layer of the toner image to heat, which creates tensions in this toner layer that cause wrinkles or cause the toner image surface to ripple. This will make the surface uneven or rough, which leads to a reduction in the gloss.
  • a another option is to heat the entire toner image while the Image carrier substrate, which consists for example of paper, remains cold and possibly too is cooled for this purpose. Due to excessive heating of the toner material bubbles form in the toner image, which in turn is the surface roughness of the toner image let rise. With this variant for controlling the toner image gloss, it can be too a reduction in the color saturation level, with a targeted process control the influence on the color saturation level can be minimized.
  • an image recording device with the features is also used of claim 15 proposed.
  • This includes a fixing device for fixing of a toner image on an image carrier substrate, the fixing device at least has a role over which the image carrier substrate is guided.
  • the image recorder is characterized in that the role is drum-shaped and at least whose jacket is made of a transparent material and that inside the Roll a radiation device for applying the toner image with electromagnetic Radiation is arranged on the substrate for the purpose of fixing the toner image is.
  • the radiation device arranged in the interior of the roll thus provides the melting point the upper toner layer or the entire toner image optionally available, while the image carrier substrate with the Toner image on the outer surface of the roll.
  • the device is characterized by a compact and space-saving design.
  • the device according to the invention is also at high process speeds can be used reliably.
  • the device according to the invention is both for fixing the toner image on the image carrier substrate for the first time also to adjust the gloss of one in a previous step on the Image carrier substrate fixed toner image can be used.
  • the radiation device emits electromagnetic radiation and / or radiation pulses whose wavelength range is chosen so that they penetrate the shell of the roll, at least for the most part.
  • the clocked or continuous radiation is therefore not from the roll shell material absorbed, so that the roll is at least largely not heated.
  • the radiation warms up thus only the toner image lying on the outer surface of the roller.
  • the toner image is subjected to at least one radiation pulse which is shorter than the contact time between the roller and the toner image.
  • the energy of the radiation pulse preferably heats only the uppermost toner layer of the toner image, which thereby melts at least partially, so that the structure of the roll outer jacket is impressed.
  • the roller, the unmelted part of the toner image and the image carrier substrate then cool the heated top toner layer to below its glass transition temperature T g in a very short time. This time is shorter than the contact time between the toner image and the roller.
  • the previously liquefied toner layer therefore changes into a solid state before the toner image together with the substrate is lifted off the outer jacket of the roll.
  • An important advantage is that, because of the solid toner, the separation between the toner image and the roller is easily possible without the toner sticking to the roller.
  • a release agent can optionally be dispensed with here. Because the melted upper toner layer of the toner image lies against the outer surface of the roller, its structure is quasi-embossed into the toner image. This advantageously results in the possibility of setting a desired gloss of the toner image by using a roller whose outer jacket has a corresponding roughness.
  • the role or the jacket of the role made of a material that has a high thermal conductivity.
  • the fixing roller is made of quartz glass.
  • Image carrier substrate understood all objects and materials on which a liquid or dry toner, preferably smudge-proof, can be fixed.
  • the image carrier substrate can for example, a sheet of paper or a paper web.
  • the image recording device described below can be used in general. she can, for example, as one after the electrographic or electrophotographic Process working printing or copying machine can be designed. Image recording devices of the type mentioned here are known in principle, so that their construction and function is not discussed here.
  • Figure 1 shows a section of an embodiment of the image recording device 1, namely a fixing device 3, which can be driven to rotate about an axis 5
  • Roll 7 includes.
  • a transport device not shown, here is a arcuate image carrier substrate 9 out on the outside of the shell 11 of the roller 7.
  • the image carrier substrate 9 lies with its toner image, not shown Flat side 13 on the outer surface 15 of the roller 7.
  • the image carrier substrate 13 is transferred from an acceptance area to a transfer area, past a radiation device 17 for influencing or controlling the gloss of the toner image on the image carrier substrate 9 out.
  • the jacket 11 of the roller 7 consists of a transparent, that is translucent material, which preferably has a high thermal conductivity.
  • the jacket 11 be made of quartz glass.
  • the roller 7 can not by means of their front ends illustrated lid to be closed.
  • the radiation device 17 is arranged fixed in the interior 19 of the roller 7, the means, while the radiation device 17 is in a constant position, the jacket 11 of the roller 7 moves relative to the radiation device 17.
  • the radiation device 17 has a light source 21, for example from a Xenon flash lamp, xenon mercury flash lamp, a laser or the like is formed is.
  • the light source 21 is arranged here purely by way of example in a deflector 23 which closes has an opening towards a fixing area.
  • the light source 21 when the light source 21 is switched on, this becomes on the outer lateral surface 15 of the roll 7 adjacent image carrier substrate 9 with electromagnetic radiation 25 applied, which penetrates the translucent sheath 11 - at least for the most part and that located on the flat side 13 of the image carrier substrate 9 on the outer lateral surface 15 of the roller 7 adjacent toner image heated.
  • the radiation device 17 is formed such that the electromagnetic radiation 25 is clocked, which follows is referred to as a radiation pulse, or continuously applied to the image carrier substrate 9 become.
  • a constantly shining light source can be used, if in the Closes the radiation path between the light source and the toner image, for example openable flaps or panels.
  • the light source 21 is preferably designed such that it only emits radiation in the UV range emitted. If the light source 21 is also radiation in addition to UV emitted in the visible infrared range, for example, a radiation filter can be used are arranged in the radiation path between the light source and the toner image is, which filters the radiation emitted by the light source, so that only radiation strikes the toner image in the UV range.
  • a radiation filter can be used are arranged in the radiation path between the light source and the toner image is, which filters the radiation emitted by the light source, so that only radiation strikes the toner image in the UV range.
  • the fixing device 3 also has a pressure roller 27 which is rotatable about an axis 29 is trained. At least the outer surface 31 of the pressure roller 27 consists of a flexible, especially soft and deformable material.
  • the pressure roller 27 is -As indicated by a double arrow 33- in the direction of the outer surface 15 of the Roll 7 and in the opposite direction by means of an actuator, not shown displaced.
  • the pressure roller 27 is with an adjustable force on the outer surface 15 of the roll 7 can be pressed. By pressing the outer surface 31 of the pressure roller 27 flattened due to its flexibility and covers a certain scope the roller 7 on its outer surface 15. This creates a nip which is for example 5 mm long and through which the image carrier substrate 9 is guided.
  • the role of the pressure roller 27 is, at least with the help of the radiation device 17 partially melted toner image on the flat side 13 of the image carrier substrate 9 to press against the outer surface 15 of the roller 7.
  • the toner image is on the Image carrier substrate 9 already fixed in a previous process step before it the radiation device 17 is guided past.
  • the method according to the invention is readily apparent from the description of FIG. 1.
  • This provides that after the toner image has been heated on the image carrier substrate 9 has been fixed, the toner image at least one more time Heat is supplied that the toner image on its surface or in its surface Area either completely or at least partially melted becomes.
  • this is done with the aid of the radiation device 17, while the image carrier substrate 9 rests on the outer lateral surfaces 15 thereof or is pressed against it with a defined force by the pressure roller 27.
  • the degree and / or the duration of the melting is according to the invention depending on the desired toner image gloss.
  • the structure of the outer surface 15 is at least partially liquefied toner image 9 quasi embossed. Because the gloss of the toner image is largely determined by the roughness of the toner image on its surface the toner image gloss is due to the structure or surface roughness of the outer surface 15 of the role 7 determined.
  • the outer surface 15 of the roller 7 must be correspondingly smooth, while one less glossy, for example matt toner image, the outer surface 15 a has corresponding roughness.
  • the toner image After the uppermost toner layer of the toner image with the aid of the radiation device 17 melted, the toner image cools down in a very short time so that it completely changes to a solid state and before the image carrier substrate 9 of the Roll 7 is lifted and transferred to a subsequent part of the device 1.
  • the liquefied, near-surface layer of the toner image is thereby by the underlying, solid toner layer, the image carrier substrate 9 and cooled by the roller 7.
  • FIG. 2 shows a schematic representation of another embodiment of the image recording device 1, namely a radiation device 17, as shown in the figure 1 is described.
  • the radiation device 17 has a constant, fixed position within the image recording device 1.
  • the image carrier substrate 9 is by means of a transport device, not shown, is guided past the radiation device 17.
  • An imaginary transport plane E, in which the image carrier substrate 9 is located, is included dashed line indicated.
  • the radiation device 17 is according to the invention trained and aligned with the transport plane E that the electromagnetic Radiation 25 or the radiation pulses (light flashes) at an angle ⁇ the surface 35 already on the flat side 13 of the image carrier substrate 9 fixed toner image 37 that is less than 90 °.
  • Fixing device 3 easily chosen due to its design and mode of operation for the first fixing of a toner image transferred onto an image carrier substrate and to influence or control the gloss of a previous one Method step used on an image carrier substrate fixed toner image can be.
  • the fixing device 3 can thus be melted for the first time of the toner image as well as an alternative to the targeted influencing of the top one Toner layer of the already fixed toner image for the purpose of targeted influencing of the toner image gloss can be used.
  • references used in the subclaims point to the further training of the Subject of the main claim by the features of the respective sub-claim back; they are not a waiver of achieving an independent, objective To understand protection for the combinations of features of the related subclaims.

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Abstract

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

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung des Glanzes eines auf ein Bildträgersubstrat übertragenen und fixierten Tonerbildes, gemäß Anspruch 1, und eine digitale Bildaufzeichnungsvorrichtung gemäß Oberbegriff des Anspruchs 15.
Ein bekanntes digitales Bildaufzeichnungsverfahren ist das elektrostatische Drucken, bei dem ein latentes elektrostatisches Bild durch aufgeladene Tonerpartikel entwickelt wird. Diese werden auf ein Bildempfängersubstrat, im Folgenden kurz Substrat, übertragen. Nachfolgend wird das entwickelte und auf das Substrat übertragene Bild fixiert, indem die Tonerpartikel durch Wärmezuführung aufgeschmolzen werden.
Es werden häufig Trockentoner eingesetzt, deren Partikel einen mittleren Durchmesser von 10 µm aufweisen. Zum Aufschmelzen der Tonerpartikel auf dem Bildträgersubstrat werden häufig heiße Rollen eingesetzt, die mit dem Tonerbild in Berührungskontakt gebracht werden. Nachteilig hierbei ist, dass ein Trennmittel, beispielsweise Silikonöl erforderlich ist, um ein Anhaften des Tonerbildes an der Rolle zu vermeiden. Für ein Vierfarbenbild werden mindesten drei Tonerschichten übereinander auf das Bildträgersubstrat aufgebracht, wobei jede der aus einem Polymermaterial bestehenden Tonerschichten eine Dicke von 30 µm aufweisen kann. Der Glanz dieser Tonerschichten, der sehr wichtig ist für die Bildqualität, wird durch viele Faktoren bestimmt, beispielsweise durch die Oberflächenstruktur der heißen Rollen, die Fixiertemperatur und die Tonereigenschaften.
Bei einem anderen bekannten Verfahren werden anstelle der heißen Rollen ein beheiztes Band eingesetzt, um das Tonerbild zu schmelzen. Mit diesen Verfahren ist ein hoher Glanz erzielbar. Da das Band nur über eine gewisse Länge beheizt wird, kann sich das Tonerbild - nachdem es den Heizbereich passiert hat- abkühlen und hart werden, bevor es von der zuvor heißen Oberfläche des Bandes getrennt wird. Dies ermöglicht ein einfaches und zuverlässiges Trennen des Tonerbildes vom Band. Die Struktur der Tonerbildoberfläche ist durch das Aufschmelzen identisch mit der Oberfläche des Bandes. Um eine sehr glatte Toneroberfläche realisieren zu können, mit der ein hoher Glanz einhergeht, muss daher ein sehr glattes Band verwendet werden.
Ein hoher Glanz des Tonerbildes ist nicht für alle Anwendungen notwendig. Zum Beispiel ist bei einem von einem matten Papier gebildeten Bildträgersubstrat nur ein geringer Glanz des Tonerbildes erforderlich. Eine Möglichkeit, um den Glanz zu verändern, besteht darin, nur wenig beheizte Rollen mit einer definierten Oberflächenrauigkeit einzusetzen. Die Rollen berühren die Oberfläche des Tonerbildes und prägen ihre Oberflächenstruktur in das Tonerbild ein. Um bei diesem Verfahren die Rauigkeit des Tonerbildes und somit dessen Glanz zu verändern, müssen also Rollen mit unterschiedlicher Rauigkeit verwendet werden. Ein weiterer Nachteil der heißen Rollen besteht darin, dass sie einem Verschleiß unterliegen und nach einer gewissen Zeit ausgetauscht werden müssen, was mit Kosten verbunden ist. Der mechanische Kontakt zwischen dem Tonerbild beziehungsweise dem Bildträgersubstrat und den Rollen führt ferner dazu, dass das Tonerbild häufig an der Außenmantelfläche der Rollen festklebt. In den meisten Fällen ist daher ein Reinigungssystem für die Rollen erforderlich.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Steuerung des Glanzes eines auf ein Bildträgersubstrat übertragenen und fixierten Tonerbildes anzugeben, bei dem eine gezielte Beeinflussung des Tonerbildglanzes, vorzugsweise in einfacher und kostengünstiger Weise, möglich ist. Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, eine digitale Bildaufzeichnungsvorrichtung anzugeben, bei der eine präzise Einstellung eines gewünschten Tonerbildglanzes möglich ist. Darüber hinaus sollen die Kosten der Bildaufzeichnungsvorrichtung vorzugsweise nur gering sein.
Zur Lösung der Aufgabe wird ein Verfahren vorgeschlagen, das die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist. Dieses zeichnet sich dadurch aus, dass zunächst das Tonerbild in bekannter Weise auf das Bildträgersubstrat übertragen und darauf fixiert wird und erst nachfolgend in einem zweiten Schritt an seiner Oberfläche oder in seinem oberflächennahen Bereich entweder vollständig oder zumindest bereichsweise aufgeschmolzen wird. Dies erfolgt erfindungsgemäß dadurch, dass dem bereits fixierten Tonerbild mindestens noch ein weiteres Mal Wärme zugeführt wird, was vorzugsweise berührungslos mittels einer Strahlungseinrichtung erfolgt. Die Aufschmelzung des auf dem Bildträgersubstrat fixierten Tonerbilds an seiner Oberfläche führt dazu, dass der flüssige Toner beginnt zu verfließen, so dass er -wenn er vollständig zerflossen ist- eine sehr glatte Fläche und somit einen hohen Glanz aufweist. Durch den Grad der Aufschmelzung, also inwieweit das Tonerbild an seiner Oberfläche aufgeschmolzen wird, und durch die Dauer der Aufschmelzung, also wie lange die Tonerschicht im flüssigen Zustand gehalten wird, so dass sie zerfließen kann, ermöglicht eine präzise Beeinflussung des Tonerbildglanzes. Das bereits fixierte Tonerbild muss zur Beeinflussung seines Glanzes nicht nochmals vollständig aufgeschmolzen werden, sondern nur dessen oberste Schicht, so dass die dafür aufzuwendende Energie nur gering ist. Besonders vorteilhaft an dem erfindungsgemäßen Verfahren ist, dass praktisch jede Glanzstufe einstellbar ist, also von Matt bis Hochglanz, ohne dass dazu jeweils ein Austausch von Teilen der Fixiereinrichtung erforderlich ist.
Wenn die Fixiereinrichtung zum erstmaligen Fixieren des Tonerbildes auf dem Bildträgersubstrat eine Heizeinrichtung mit mindestens einer heißen Rolle aufweist, kann diese heiße Rolle zum erstmaligen Fixieren von praktisch allen Tonerbildern verwendet werden, unabhängig davon, welchen Glanz das jeweilige Tonerbild aufweisen soll, wenn es fertiggestellt ist. Sofern der Glanz des mittels der heißen Rollen auf dem Bildträgersubstrat fixierten Tonerbildes verändert werden soll, wird dann in einem zweiten Schritt die Oberfläche des Tonerbildes in gewünschter Weise nachbehandelt, also aufgeschmolzen und anschließend wieder abgekühlt, so dass je nachdem wie hoch der Grad der Aufschmelzung ist und die Zeitdauer, wie lange die Tonerschicht in flüssiger Phase gehalten wird, das Tonerbild anschließend einen gegenüber dem Ausgangszustand höheren oder verringerten Glanz aufweist. Das erneute Erwärmen des bereits fixierten Tonerbildes erfolgt vorzugsweise mit Hilfe eines berührungslos arbeitenden Heiz-/Aufschmelzverfahrens. Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens stellen sich selbstverständlich auch dann ein, wenn das eigentliche Fixieren des Tonerbildes auf dem Bildträgersubstrat anstelle mit Hilfe von heißen Rollen oder dergleichen mittels einer Strahlungseinrichtung erfolgt, also berührungslos, da die Strahlungseinrichtung das Tonerbild lediglich mit elektromagnetischer Strahlung beaufschlagt und nicht in mechanischen Kontakt mit dem Tonerbild gebracht wird. Auch hier erfolgt in einem nachfolgenden Bearbeitungsschritt die Einstellung des Glanzes des bereits auf dem Bildträgersubstrat fixierten Tonerbildes mittels eines vorzugsweise berührungslosen Heizverfahrens.
Der "Grad" der erneuten Aufschmelzung der Oberfläche des bereits aus dem Bildträgersubstrat fixierten Tonerbildes kann bis zu 100 % betragen. In diesem Fall ist die Tonerbildoberfläche vollständig aufgeschmolzen und kann zerfließen, so dass sich eine sehr glatte Fläche und somit ein sehr hoher Glanz ergibt. Der Aufschmelzungsgrad kann auch weniger als 100 % betragen, das heißt, die Oberfläche einer Tonerschicht ist nur teilweise aufgeschmolzen, so dass sich noch in fester Form liegende Teile dieser Tonerschicht in der "Schmelze" befinden. Wenn dieser Zustand des Tonerbildes eingefroren wird, indem das Tonerbild beispielsweise rasch abgekühlt wird, ergibt sich eine Toneroberfläche mit einer gewissen Rauigkeit und somit einem entsprechend niedrigeren Glanz, als bei einer glatteren Tonerbildoberfläche.
Bei einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist vorgesehen, dass das Tonerbild mit zwei aufeinanderfolgenden elektromagnetischen Strahlungsimpulsen beaufschlagt wird, wobei die Zeitdauer des ersten Strahlungsimpulses größer als die Zeitdauer des zweiten Strahlungsimpulses sein kann. Im Zusammenhang mit der hier vorliegenden Erfindung wird unter einem "Strahlungsimpuls" ein Lichtblitz verstanden, der nur kurz auf das Tonerbild einwirkt. Die Strahlung des Lichtblitzes liegt in einem bestimmten, vorzugsweise einstellbaren Wellenlängenbereich, insbesondere im UV-Bereich. Der erste Strahlungsimpuls kann beispielsweise sehr kurz sein und eine sehr hohe Energieintensität aufweisen, so dass die Oberfläche des Tonerbildes aufgeschmolzen wird, während durch den zweiten, vorzugsweise sehr kurz andauernden Strahlungsimpuls eine Reduzierung des Glanzes der Tonerbildoberfläche erreicht wird. Die Intensität der beiden Strahlungsimpulse kann daher zur Beeinflussung des Glanzes variiert werden. Eine hohe Intensität zumindest des ersten Strahlungsimpulses kann also zunächst zu einem hohen Glanz führen, wobei dieser Glanz gezielt durch den zweiten Strahlungsimpuls veränderbar ist.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Tonerbild mittels einer das Tonerbild mechanisch kontaktierenden Heizeinrichtung fixiert wird und dass in einem nachfolgenden Bearbeitungsschritt das fixierte Tonerbild mit elektromagnetischer Strahlung oder mehreren Strahlungsimpulsen beaufschlagt wird. Durch das Fixieren des Toners mittels des mindestens einen, mit dem Tonerbild in Kontakt tretenden Elements, beispielsweise eine heiße Rolle oder ein beheizbares Band, weist das Tonerbild Bereiche unterschiedlichen Glanzes auf. Durch die Beaufschlagung des Tonerbildes mit getakteter oder kontinuierlicher elektromagnetischer Strahlung wird in den Bereichen des Tonerbildes, die eine höhere Tonerdichte aufweisen, der Glanz stärker reduziert als in den Bereichen mit geringerer Tonerdichte. Der Grund hierfür ist, dass eine Tonerschicht mit höherer Dichte die elektromagnetische Strahlung besser absorbiert. Aufgrund der unterschiedlichen, Tonerdichten abhängigen Glanzreduzierung ist über das gesamte Tonerbild ein gleichmäßiger Glanz einstellbar.
Bei einem besonders vorteilhaften Ausführungsbeispiel wird zur Beeinflussung des Glanzes des auf dem Bildträgersubstrat fixierten Tonerbildes dieses mit gepulster oder kontinuierlicher elektromagnetischer Strahlung im UV-Bereich beaufschlagt. In diesem Wellenlängenbereich wird die Strahlung von Farbtonern im Wesentlichen gleichmäßig absorbiert, während beispielsweise das aus Papier bestehende Bildträgersubstrat Strahlung im UV-Bereich nur sehr wenig absorbiert. Durch den eingeschränkten Wellenlängenbereich der Strahlung kann also sichergestellt werden, dass das Papier durch diese Strahlung, die eine hohe Intensität aufweisen kann, nicht beschädigt wird. Es werden häufig Strahlungsquellen eingesetzt, die nicht ausschließlich Strahlung im UV-Bereich emittieren, sondern auch im sichtbaren Bereich, in dem die unterschiedlichen Farben (Cyan, Magenta, Schwarz, Gelb oder Mischfarbe) aufweisenden Farbtoner die Strahlung unterschiedlich gut absorbieren. Im sichtbaren Wellenlängenbereich absorbiert Papier die Strahlung sehr gut, so dass bei einer hohen Strahlungsintensität eine Beschädigung des Papiers nicht ausgeschlossen werden kann. Zu diesem Zweck ist vorgesehen, dass die elektromagnetische Strahlung derart gefiltert wird, dass das Tonerbild nur mit Strahlung im UV-Bereich beaufschlagt wird.
Bevorzugt wird auch eine Ausführungsform des Verfahrens, das sich dadurch auszeichnet, dass das Tonerbild mit mehreren aufeinanderfolgenden elektromagnetischen Strahlungsimpulsen beaufschlagt wird, wobei die Zeitdauer und/oder Intensität der Strahlungsimpulse unterschiedlich lang beziehungsweise hoch ist. Nach einer ersten Ausführungsvariante ist vorgesehen, dass jeder der Strahlungsimpulse ausreichende Energie aufweist, um das Tonerbild beziehungsweise den oberflächennahen Bereich des Tonerbildes soweit zu erwärmen, dass er schmilzt und der Toner zerfließen kann. Nach einer anderen Ausführungsvariante ist vorgesehen, dass die Energie jedes einzelnen der Strahlungsimpulse nicht ausreicht, um den Toner zu schmelzen und dass das Tonerbild erst dann aufgeschmolzen wird, wenn es mit mehreren Strahlungsimpulsen beaufschlagt wurde. Jeder einzelne der Strahlungsimpulse kann also nur einen Teil der Gesamtenergiemenge in den Toner eintragen, die erforderlich ist, um den Toner zu schmelzen. Dabei ist in vorteilhafter Ausführungsform die Energie eines jeden Strahlungsimpulses gleich groß. Nach einer weiteren Ausführungsvariante ist vorgesehen, dass der erste Strahlungsimpuls die größte Energie aufweist und dass die Energie jedes weiteren Strahlungsimpulses geringer ist als die des jeweils vorhergehenden Strahlungsimpulses.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsvariante ist vorgesehen, dass mindestens zwei aufeinanderfolgende Strahlungsimpulse zeitlich nacheinander auf das Tonerbild aufgebracht werden. Es besteht also eine Pause zwischen den Strahlungsimpulsen, so dass sich die mittels des ersten Strahlungsimpulses in das Tonerbild eingebrachte Wärme zerstreuen kann, bevor der zweite Strahlungsimpuls auf das Tonerbild aufgebracht wird.
Bei einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel des Verfahrens werden drei Strahlungsimpulse mit einer Energie von 0,5 J/cm2 mit einer Zeitdauer von 0,5 ms und einer Pause zwischen zwei aufeinanderfolgenden Strahlungsimpulsen von 5 ms auf das Tonerbild aufgebracht. Der erste Strahlungsimpuls erwärmt im oberflächennahen Bereich des Tonerbildes eine Tonerschicht mit einer Dicke von in etwa 3 µm, was zu einer begrenzten Glättung der Tonerbildoberfläche führt. Nach in etwa 1 ms geht die zumindest teilweise verflüssigte Tonerschicht in den festen Zustand über und in etwa 5 ms nach dem ersten Strahlungsimpuls hat sich die meiste Wärme im Tonerbild zerstreut. Dann wird der zweite Strahlungsimpuls auf das Tonerbild aufgebracht, der ausreichend Energie aufweist, um die oberste Tonerschicht erneut zu schmelzen, und dann der dritte Strahlungsimpuls, der die Tonerschicht gegebenenfalls ein weiteres Mal aufschmilzt. Es können noch weitere Strahlungsimpulse auf das Tonerbild aufgebracht werden, falls erforderlich. Wichtig ist, dass zur Erzielung eines hohen Glanzes die oberste Tonerschicht eine ausreichend lange Zeit auf eine ausreichend hohe Temperatur erwärmt ist, so dass sich diese Tonerschicht in gewünschtem Maße glättet und sich somit ein hoher Glanz einstellt.
Bei den vorstehend genannten Ausführungsvarianten des Verfahrens ist die Energie jedes einzelnen der Strahlungsimpulse nur so groß, dass eine Beschädigung des Tonerbildes infolge von Überhitzung des Toners, was zu einer Eindickung oder Oxidation des Tonermaterials führt, vermieden wird.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist vorgesehen, dass mindestens ein, vorzugsweise mehrere kurze und energiearme Strahlungsimpulse auf das Tonerbild aufgebracht werden. Unter "kurz" wird eine Zeitdauer von weniger als 0,5 ms und unter "energiearm" eine Energie von weniger als 0,5 J/cm2 verstanden, wobei vorzugsweise zwischen zwei aufeinanderfolgenden Strahlungsimpulsen eine Pause liegt.
Bevorzugt wird weiterhin ein Ausführungsbeispiel des Verfahrens, dass sich dadurch auszeichnet, dass das Tonerbild in einem ersten Bearbeitungsschritt so weit aufgeschmolzen wird, dass sich ein relativ hoher Glanz einstellt, und dass in einem nachfolgenden, zweiten Bearbeitungsschritt, das Tonerbild mit so viel Wärmeenergie beaufschlagt wird, dass zumindest Teile des Tonermaterials, insbesondere die Oberflächenschicht des Tonerbildes, überhitzt und dadurch gezielt beschädigt wird. Durch das Überhitzen wird das Tonermaterial eingedampft oder es findet eine Oxidation statt, was in beiden Fällen zu einer raueren Oberfläche und somit zu einem reduzierten Glanz führt. Der Grad der Beschädigung der Tonerbildoberfläche kann durch verschiedene Maßnahmen gezielt beeinflusst werden. Eine erste Möglichkeit besteht darin, eine sehr dünne, oberflächennahe Tonerschicht des Tonerbildes zu erwärmen, wodurch Spannungen in dieser Tonerschicht entstehen, die zu Falten beziehungsweise zu einem Wellen der Tonerbildoberfläche führen. Dadurch wird die Oberfläche unebener beziehungsweise rauer, was zu einer Reduzierung des Glanzes führt. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, das gesamte Tonerbild zu erwärmen, während das Bildträgersubstrat, das beispielsweise aus Papier besteht, kalt bleibt und gegebenenfalls zu diesem Zwecke gekühlt wird. Aufgrund der übermäßigen Erwärmung des Tonermaterials bilden sich Blasen im Tonerbild, welche wiederum die Oberflächenrauigkeit des Tonerbildes ansteigen lassen. Bei dieser Variante zur Steuerung des Tonerbildglanzes kann es zu einer Reduzierung der Farbsättigungsstufe kommen, wobei durch eine gezielte Prozessführung der Einfluss auf die Farbsättigungsstufe minimierbar ist.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen des Verfahrens ergeben sich aus den übrigen Unteransprüchen.
Zur Lösung der Aufgabe wird ferner eine Bildaufzeichnungsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 15 vorgeschlagen. Diese umfasst eine Fixiereinrichtung zum Fixieren eines Tonerbildes auf einem Bildträgersubstrat, wobei die Fixiereinrichtung mindestens eine Rolle aufweist, über die das Bildträgersubstrat geführt ist. Die Bildaufzeichnungsvorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass die Rolle trommelförmig ausgebildet ist und zumindest deren Mantel aus einem transparenten Material besteht und dass im Inneren der Rolle eine Strahlungseinrichtung zur Beaufschlagung des Tonerbildes mit elektromagnetischer Strahlung zum Zwecke des Fixierens des Tonerbildes auf dem Substrat angeordnet ist. Die im Inneren der Rolle angeordnete Strahlungseinrichtung stellt also die zum Aufschmelzen der oberen Tonerschicht oder des gesamten Tonerbildes erforderliche Energie wahlweise zur Verfügung, während das Bildträgersubstrat mit dem darauf befindlichen Tonerbild am Außenmantel der Rolle anliegt. Die Vorrichtung zeichnet sich durch eine kompakte und platzsparende Bauweise aus. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist auch bei hohen Prozessgeschwindigkeiten zuverlässig einsetzbar. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist sowohl zum erstmaligen Fixieren des Tonerbildes auf dem Bildträgersubstrat als auch zur Einstellung des Glanzes eines bereits in einem vorhergehenden Schritt auf dem Bildträgersubstrat fixierten Tonerbildes einsetzbar.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Strahlungseinrichtung elektromagnetische Strahlung und/oder Strahlungsimpulse ausstrahlt, deren Wellenlängenbereich so gewählt ist, dass sie den Mantel der Rolle, zumindest größtenteils, durchdringen. Die getaktete oder kontinuierliche Strahlung wird also nicht vom Rollenmantelmaterial absorbiert, so dass die Rolle zumindest weitgehend nicht erwärmt wird. Die Strahlung erwärmt also lediglich das an der Außenmantelfläche der Rolle anliegende Tonerbild.
In bevorzugter Ausführungsform wird das Tonerbild mit mindestens einem Strahlungsimpuls beaufschlagt, der kürzer ist als die Kontaktzeit zwischen dem Roller und dem Tonerbild. Die Energie des Strahlungsimpulses erwärmt vorzugsweise nur die oberste Tonerschicht des Tonerbildes, die dadurch zumindest teilweise schmilzt, so dass sich die Struktur des Rollenaußenmantels einprägt. Die Rolle, der nicht aufgeschmolzene Teil des Tonerbildes und das Bildträgersubstrat kühlen dann die erwärmte oberste Tonerschicht bis unter ihre Glastemperatur Tg in einer sehr kurzen Zeit ab. Diese Zeit ist kürzer als die Kontaktzeit zwischen dem Tonerbild und der Rolle. Die zuvor verflüssigte Tonerschicht geht daher in eine feste Zustandsform über, bevor das Tonerbild gemeinsam mit dem Substrat vom Außenmantel der Rolle abgehoben wird. Ein wichtiger Vorteil besteht darin, dass aufgrund des festen Toners die Trennung zwischen dem Tonerbild und der Rolle in einfacher Weise möglich ist, ohne dass dabei der Toner an der Rolle festklebt. Auf ein Trennmittel kann hier gegebenenfalls verzichtet werden. Dadurch, dass das die aufgeschmolzene obere Tonerschicht des Tonerbildes an der Außenmantelfläche der Rolle anliegt, wird deren Struktur in das Tonerbild quasi eingeprägt. Dadurch ergibt sich in vorteilhafter Weise die Möglichkeit, einen gewünschten Glanz des Tonerbildes einzustellen, indem eine Rolle verwendet wird, deren Außenmantel eine entsprechende Rauigkeit aufweist.
In bevorzugter Ausführungsform besteht die Rolle beziehungsweise der Mantel der Rolle aus einem Material, das eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweist. Dies hat den Vorteil, dass der Toner sehr schnell abgekühlt werden kann, so dass eine gute Trennung des Tonerbilds von der Rolle erreicht und ein Festkleben des Tonerbildes an der Rolle -vorzugsweise ohne Zuhilfenahme eines Trennmittels- verhindert werden kann. Bei einem anderen vorteilhaften Ausführungsbeispiel besteht die Fixierrolle aus Quarzglas.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Bildaufzeichnungsvorrichtung ergeben sich aus den übrigen Unteransprüchen.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1
eine Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Bildaufzeichnungsvorrichtung und
Figur 2
ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Strahlungseinrichtung zum Fixieren eines Tonerbildes auf ein Bildträgersubstrat.
Im Zusammenhang mit der hier vorliegenden Erfindung werden unter dem Begriff "Bildträgersubstrat" alle Gegenstände und Materialien verstanden, auf denen ein flüssiger oder trockener Toner, vorzugsweise wischfest, fixierbar ist. Das Bildträgersubstrat kann beispielsweise ein Papierbogen oder eine Papierbahn sein.
Die im Folgenden beschriebene Bildaufzeichnungsvorrichtung ist allgemein einsetzbar. Sie kann beispielsweise als eine nach dem elektrographischen oder elektrophotographischen Prozess arbeitende Druck- oder Kopiermaschine ausgestaltet sein. Bildaufzeichnungsvorrichtungen der hier angesprochenen Art sind grundsätzlich bekannt, so dass auf deren Aufbau und Funktion hier nicht näher eingegangen wird.
Figur 1 zeigt einen Ausschnitt eines Ausführungsbeispiels der Bildaufzeichnungsvorrichtung 1, nämlich eine Fixiereinrichtung 3, die eine um eine Achse 5 zur Drehung antreibbare Rolle 7 umfasst. Mit Hilfe einer nicht dargestellten Transporteinrichtung wird hier ein bogenförmiges Bildträgersubstrat 9 auf die Außenseite des Mantels 11 der Rolle 7 geführt. Das Bildträgersubstrat 9 liegt mit seiner ein nicht dargestelltes Tonerbild aufweisenden Flachseite 13 an der Außenmantelfläche 15 der Rolle 7 an. Durch eine Drehung der Rolle 7 wird das Bildträgersubstrat 13 von einem Übemahmebereich in einem Übergabebereich, vorbei an einer Strahlungseinrichtung 17 zur Beeinflussung beziehungsweise Steuerung des Glanzes des Tonerbildes auf dem Bildträgersubstrat 9 geführt.
Der Mantel 11 der Rolle 7 besteht aus einem transparenten, also lichtdurchlässigen Material, das vorzugsweise eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweist. Alternativ kann der Mantel 11 aus Quarzglas hergestellt sein. Die Rolle 7 kann an ihren stimseitigen Enden mittels nicht dargestellter Deckel verschlossen sein.
Die Strahlungseinrichtung 17 ist im Innenraum 19 der Rolle 7 feststehend angeordnet, das heißt, während sich die Strahlungseinrichtung 17 in einer gleichbleibenden Position befindet, bewegt sich der Mantel 11 der Rolle 7 relativ gegenüber der Strahlungseinrichtung 17. Die Strahlungseinrichtung 17 weist eine Lichtquelle 21 auf, die beispielsweise von einer Xenon-Blitzlampe, Xenon-Quecksilber-Blitzlampe, einem Laser oder dergleichen gebildet ist. Die Lichtquelle 21 ist hier rein beispielhaft in einem Deflektor 23 angeordnet, der zu einem Fixierbereich hin eine Öffnung aufweist.
Wie aus Figur 1 ersichtlich, wird bei eingeschalteter Lichtquelle 21 das an der Außenmantelfläche 15 der Rolle 7 anliegende Bildträgersubstrat 9 mit elektromagnetischer Strahlung 25 beaufschlagt, die den lichtdurchlässigen Mantel 11 -zumindest größtenteils- durchdringt und das auf der Flachseite 13 des Bildträgersubstrats 9 befindliche, an der Außenmantelfläche 15 der Rolle 7 anliegende Tonerbild erwärmt. Aufgrund des aus einem lichtdurchlässigen Material bestehenden Mantels 11 wird -wenn überhaupt- nur ein geringer Teil der elektromagnetischen Strahlung von der Rolle 7 absorbiert. Die Strahlungseinrichtung 17 ist derart ausgebildet, dass die elektromagnetische Strahlung 25 getaktet, was im Folgenden als Strahlungsimpuls bezeichnet wird, oder kontinuierlich auf das Bildträgersubstrat 9 aufgebracht werden. Um Strahlungsimpulse, die auch als Lichtblitze bezeichnet werden, zu erzeugen, kann auch eine konstant scheinende Lichtquelle verwendet werden, wenn sich im Strahlungspfad zwischen der Lichtquelle und dem Tonerbild beispielsweise verschließund öffenbare Klappen oder Blenden befinden.
Die Lichtquelle 21 ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass sie lediglich Strahlung im UV-Bereich emittiert. Sofern die Lichtquelle 21 außer Strahlung im UV-Bereich auch noch beispielsweise im sichtbaren Infrarotbereich emittiert, so kann ein Strahlungsfilter eingesetzt werden, der im Strahlungspfad zwischen der Lichtquelle und dem Tonerbild angeordnet ist, der die von der Lichtquelle emittierte Strahlung filtert, so dass nur noch Strahlung im UV-Bereich auf das Tonerbild auftrifft.
Die Fixiereinrichtung 3 weist ferner eine Anpressrolle 27 auf, die um eine Achse 29 rotierbar ausgebildet ist. Zumindest die Außenmantelfläche 31 der Anpressrolle 27 besteht aus einem flexiblen, insbesondere weichen und verformbaren Material. Die Anpressrolle 27 ist -wie mit einem Doppelpfeil 33 angedeutet- in Richtung der Außenmantelfläche 15 der Rolle 7 und in entgegengesetzter Richtung mittels einer nicht dargestellten Stelleinrichtung verlagerbar. Die Anpressrolle 27 ist mit einer einstellbaren Kraft an die Außenmantelfläche 15 der Rolle 7 anpressbar. Durch Anpressen wird die Außenmantelfläche 31 der Anpressrolle 27 aufgrund ihrer Flexibilität quasi abgeplattet und legt sich über einen gewissen Umfangsbereich der Rolle 7 an deren Außenmantelfläche 15 an. Dadurch ist ein Nip gebildet, der beispielsweise 5 mm lang ist und durch den das Bildträgersubstrat 9 geführt wird. Die Aufgabe der Anpressrolle 27 besteht darin, das mit Hilfe der Strahlungseinrichtung 17 zumindest teilweise aufgeschmolzene Tonerbild auf der Flachseite 13 des Bildträgersubstrats 9 gegen die Außenmantelfläche 15 der Rolle 7 zu pressen. Das Tonerbild ist auf dem Bildträgersubstrat 9 bereits in einem vorhergehenden Verfahrensschritt fixiert, bevor es an der Strahlungseinrichtung 17 vorbeigeführt wird.
Mit Hilfe einer nicht dargestellten Steuerungseinrichtung ist der Anpressdruck der Anpressrolle 27 an die Rolle 7, die Umfangsgeschwindigkeit der Rolle 7, die Zeitdauer der Einwirkung der elektromagnetischen Strahlung 25 auf das Tonerbild sowie deren Intensität einstellbar.
Aus der Beschreibung zu Figur 1 ergibt sich das erfindungsgemäße Verfahren ohne weiteres. Dieses sieht vor, dass nachdem das Tonerbild durch Erwärmen auf dem Bildträgersubstrat 9 fixiert worden ist, dem Tonerbild mindestens noch ein weiteres Mal so viel Wärme zugeführt wird, dass das Tonerbild an seiner Oberfläche oder in seinem oberflächennahen Bereich entweder vollständig oder zumindest bereichsweise aufgeschmolzen wird. Dies erfolgt bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 mit Hilfe der Strahlungseinrichtung 17, während das Bildträgersubstrat 9 an deren Außenmantelflächen 15 anliegt beziehungsweise mit definierter Kraft durch die Anpressrolle 27 daran angepresst ist. Der Grad und/oder die Dauer der Aufschmelzung wird erfindungsgemäß in Abhängigkeit des gewünschten Tonerbildglanzes eingestellt. Durch das Aufschmelzen der obersten Tonerschicht des Tonerbildes bei gleichzeitigem Anpressen des Bildträgersubstrats 9 an die Auβenmantelfläche 15 der Rolle 7 wird die Struktur der Außenmantelfläche 15 in das zumindest teilweise verflüssigte Tonerbild 9 quasi eingeprägt. Da der Glanz des Tonerbildes maßgeblich durch die Rauigkeit des Tonerbildes an seiner Oberfläche bestimmt wird, wird der Tonerbildglanz also durch die Struktur beziehungsweise Oberflächenrauigkeit der Auβenmantelfläche 15 der Rolle 7 bestimmt. Wenn das Tonerbild einen hohen Glanz erhalten soll, muss die Außenmantelfläche 15 der Rolle 7 entsprechend glatt sein, während bei einem weniger glänzenden, beispielsweise matten Tonerbild die Außenmantelfläche 15 eine entsprechende Rauigkeit aufweist.
Nachdem die oberste Tonerschicht des Tonerbildes mit Hilfe der Strahlungseinrichtung 17 aufgeschmolzen ist, kühlt das Tonerbild in einer sehr kurzen Zeit so weit ab, dass es vollständig in einen festen Zustand übergeht und zwar bevor das Bildträgersubstrat 9 von der Rolle 7 abgehoben und an einen nachfolgenden Teil der Vorrichtung 1 überführt wird. Die verflüssigte, oberflächennahe Schicht des Tonerbildes wird dabei durch die darunter liegende, feste Tonerschicht, das Bildträgersubstrat 9 sowie durch die Rolle 7 gekühlt.
Figur 2 zeigt in schematischer Darstellung ein weiteres Ausführungsbeispiel der Bildaufzeichnungsvorrichtung 1, nämlich eine Strahlungseinrichtung 17, wie sie anhand der Figur 1 beschrieben ist. Die Strahlungseinrichtung 17 weist eine gleichbleibende, fixe Position innerhalb der Bildaufzeichnungsvorrichtung 1 auf. Das Bildträgersubstrat 9 wird mittels einer nicht dargestellten Transporteinrichtung an der Strahlungseinrichtung 17 vorbeigeführt. Eine gedachte Transportebene E, in der sich das Bildträgersubstrat 9 befindet, ist mit gestrichelter Linie angedeutet. Die Strahlungseinrichtung 17 ist erfindungsgemäß derart ausgebildet und gegenüber der Transportebene E ausgerichtet, dass die elektromagnetische Strahlung 25 beziehungsweise die Strahlungsimpulse (Lichtblitze) in einem Winkel α auf die Oberfläche 35 eines auf der Flachseite 13 des Bildträgersubstrats 9 aufgebrachten, bereits fixierten Tonerbildes 37 auftreffen, der kleiner 90° ist. Es hat sich gezeigt, dass ein schräger Einfallswinkel der elektromagnetischen Strahlung 25 auf die Tonerbildoberfläche 35 zu einem höheren Energieeintrag in das Tonerbild 37 führt, als wenn die elektromagnetische Strahlung 25 senkrecht auf die Tonerbildoberfläche 35 auftreffen würde. Dabei steigt der Wirkungsgrad des Energieeintrags um einen Faktor von 1/sin(α). Der Einfallswinkel α kann jedoch nicht beliebig klein werden, da ab einem bestimmten Grenzwert die Reflektion der elektromagnetischen Strahlung 25 ansteigt.
Zusammenfassend bleibt festzuhalten, dass die anhand der Figuren 1 und 2 beschriebene Fixiereinrichtung 3 aufgrund ihrer Ausgestaltung und Funktionsweise ohne weiteres wahlweise zum erstmaligen Fixieren eines auf ein Bildträgersubstrat übertragenen Tonerbildes und zur Beeinflussung beziehungsweise Steuerung des Glanzes eines bereits in einem vorhergehenden Verfahrensschritt auf ein Bildträgersubstrat fixiertes Tonerbild eingesetzt werden kann. Mit anderen Worten, die Fixiereinrichtung 3 kann also zum erstmaligen Aufschmelzen des Tonerbildes als auch alternativ zur gezielten Beeinflussung der obersten Tonerschicht des bereits fixierten Tonerbildes zum Zwecke der gezielten Beeinflussung des Tonerbildglanzes verwendet werden.
Die mit der Anmeldung eingereichten Patentansprüche sind Formulierungsvorschläge ohne Präjudiz für die Erzielung weitergehenden Patentschutzes. Die Anmelderin behält sich vor, noch weitere, bisher nur in der Beschreibung und/oder Zeichnungen offenbarte Merkmalskombination zu beanspruchen.
In Unteransprüchen verwendete Rückbeziehungen weisen auf die weitere Ausbildung des Gegenstandes des Hauptanspruches durch die Merkmale des jeweiligen Unteranspruches hin; sie sind nicht als ein Verzicht auf die Erzielung eines selbständigen, gegenständlichen Schutzes für die Merkmalskombinationen der rückbezogenen Unteransprüche zu verstehen.
Die Ausführungsbeispiele sind nicht als Einschränkung der Erfindung zu verstehen. Vielmehr sind im Rahmen der vorliegenden Offenbarung zahlreiche Abänderungen und Modifikationen möglich, insbesondere solche Varianten, Elemente und Kombinationen und/oder Materialien, die zum Beispiel durch Kombination oder Abwandlung von einzelnen in Verbindung mit den in der allgemeinen Beschreibung und Ausführungsformen sowie den Ansprüchen beschriebenen und in den Zeichnungen enthaltenen Merkmalen beziehungsweise Elementen oder Verfahrensschritten für den Fachmann im Hinblick auf die Lösung der Aufgabe entnehmbar sind und durch kombinierbare Merkmale zu einem neuen Gegenstand oder zu neuen Verfahrensschritten bzw. Verfahrensschrittfolgen führen.
Bezugszeichenliste
1
Bildaufzeichnungsvorrichtung
3
Fixiereinrichtung
5
Achse
7
Rolle
9
Bildträgersubstrat
11
Mantel
13
Flachseite
15
Außenantelfläche
17
Strahlungseinrichtung
19
Innenraum
21
Lichtquelle
23
Deflektor
25
Strahlung
27
Anpressrolle
29
Achse
31
Außenmantelfläche
33
Doppelpfeil
35
Oberfläche
37
Tonerbild

Claims (20)

  1. Verfahren zur Steuerung des Glanzes eines auf ein Bildträgersubstrat (9) übertragenen und fixierten Tonerbildes, dadurch gekennzeichnet, dass nachdem das Tonerbild durch Erwärmen auf dem Bildträgersubstrat (9) bereits fixiert ist, dem Tonerbild mindestens noch ein weiteres mal soviel Wärme zugeführt wird, dass das Tonerbild an seiner Oberfläche oder in seinem oberflächennahen Bereich entweder vollständig oder zumindest bereichsweise aufgeschmolzen wird, wobei der Grad und/oder die Dauer der Aufschmelzung in Abhängigkeit des gewünschten Tonerbildglanzes eingestellt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Tonerbild mittels einer das Tonerbild mechanisch kontaktierenden Heizeinrichtung fixiert wird und dass in einem nachfolgenden Bearbeitungsschritt das fixierte Tonerbild mit elektromagnetischer Strahlung oder mehreren Strahlungsimpulsen beaufschlagt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Bildträgersubstrat (9) über eine in ihrem Inneren (19) eine Strahlungseinrichtung (17) aufweisende, transparente Rolle (7) geführt ist, wobei an der Außenmantelfläche (15) der Rolle (7) das bereits fixierte Tonerbild anliegt, und dass das Tonerbild mittels der Strahlungseinrichtung (17) mit elektromagnetischer Strahlung (25) und/oder mehreren Strahlungsimpulsen (25) beaufschlagt wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Bildträgersubstrat (9) an die Außenmantelfläche (15) der Rolle (7) mit definierter Kraft angedrückt ist.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeitdauer der Bestrahlung und/oder der Anpressung des Bildträgersubstrats (9) an die Rolle (7) einstellbar ist.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Tonerbild mit mehreren aufeinanderfolgenden elektromagnetischen Strahlungsimpulsen beaufschlagt wird, wobei die Zeitdauer und/oder Intensität der Strahlungsimpulse unterschiedlich lang beziehungsweise hoch ist.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei aufeinanderfolgende Strahlungsimpulse zeitlich nacheinander auf das Tonerbild aufgebracht werden.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Energie und/oder Zeitdauer jedes einzelnen der Strahlungsimpulse so gering sind, dass eine gewünschte Aufschmelzung des Tonerbildes erst dann erfolgt, wenn alle Strahlungsimpulse auf das Tonerbild aufgebracht worden sind.
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein kurzer und energiearmer Strahlungsimpuls auf das Tonerbild aufgebracht wird.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass Zeitdauer des Strahlungsimpulses weniger als 0,5 ms und die Strahlungsenergie weniger als 0,5 J/cm2 beträgt.
  11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Energie des ersten Strahlungsimpulses am größten ist, und dass die Energie jedes weiteren, nachfolgenden Strahlungsimpulses geringer ist als die Energie des jeweils zuvor auf das Tonerbild aufgebrachten Strahlungsimpulses.
  12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Tonerbild in einem ersten Bearbeitungsschritt soweit aufgeschmolzen wird, dass sich ein relativ hoher Glanz einstellt, und dass in einem nachfolgenden, zweiten Bearbeitungsschritt das Tonerbild mit soviel Wärmeenergie beaufschlagt wird, dass zumindest Teile des Tonermaterials, insbesondere die Oberflächenschicht des Tonerbildes, überhitzt und dadurch gezielt beschädigt wird.
  13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die kontinuierliche oder in Form von Impulsen auf das Tonerbild aufgebrachte elektromagnetische Strahlung (25) in einem Winkel (α) auf die Tonerbildoberfläche auftrifft, der kleiner als 90° ist.
  14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die gepulste oder kontinuierliche elektromagnetische Strahlung, mit der das Tonerbild beaufschlagt wird, im ultravioletten Wellenlängenbereich (UV-Bereich) liegt.
  15. Digitale Bildaufzeichnungsvorrichtung (1), insbesondere elektrographische oder elektrophotographische Druck- oder Kopiermaschine, mit einer Fixiereinrichtung (3) zum Fixieren eines Tonerbildes auf einem Bildträgersubstrat (9), wobei die Fixiereinrichtung (3) mindestens eine Rolle (7) aufweist, über die das Bildträgersubstrat (9) geführt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Rolle (7) trommelförmig ausgebildet ist und zumindest deren Mantel (11) aus einem transparentem Material besteht, und dass im Inneren (19) der Rolle (7) eine Strahlungseinrichtung (17) zur Beaufschlagung des Tonerbildes mit elektromagnetischer Strahlung angeordnet ist.
  16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlungseinrichtung (17) elektromagnetische Strahlung (25) und/oder Strahlungsimpulse (25) ausstrahlt, deren Wellenlängenbereich so gewählt ist, dass sie den Mantel (11) der Rolle (7), zumindest größtenteils, durchdringen.
  17. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 15 und 16, dadurch gekennzeichnet, dass die elektromagnetische Strahlung, mit der das Tonerbild beaufschlagt wird, im UV-Bereich liegt.
  18. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Material des Rollenmantels (11) eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweist.
  19. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenrauigkeit des Rollenmantels (11) auf seiner dem Bildträgersubstrat (9) zugewandten Seite an den gewünschten Glanz des Tonerbildes angepasst ist.
  20. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlungseinrichtung (17) mindestens eine Xenon-Blitzlampe und/oder Xenon-Quecksilber-Blitzlampe umfasst.
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