DE60015027T2

DE60015027T2 - Reinigungsgerät für ein Schmelzfixierelement

Info

Publication number: DE60015027T2
Application number: DE60015027T
Authority: DE
Inventors: John S. Berkes; Gerald M. Fletcher
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 1999-07-26
Filing date: 2000-07-20
Publication date: 2005-03-03
Anticipated expiration: 2020-07-21
Also published as: EP1072961B1; CA2313769A1; US6215975B1; DE60015027D1; EP1072961A3; CA2313769C; EP1072961A2; JP2001056614A

Description

Feld der Erfindung
Diese Erfindung bezieht sich auf ein Reinigungssysteme für elektrostatografische Druckmaschinen und insbesondere bezieht sich diese Erfindung auf eine Reinigungsstation, welche mit einer Schmelzeinheit einer Druckmaschine zusammenarbeitet.
Hintergrund der Erfindung
Es sind elektrostatische Drucker bekannt, in welchen ein Tonerbild auf ein Substrat aufgeschmolzen oder auf diesem fixiert wird, um ein fertiges Dokument zu schaffen. Das Aufschmelzen kann nach der Übertragung des Tonerbildes auf das Substrat stattfinden oder im Allgemeinen gleichzeitig mit dem Aufschmelzen in einem Übertragungsschmelzprozess. Bei jeder dieser Anordnungen wird das Substrat in eine Schmelzspalte eingeführt, wo eine Kombination von Schmelzelementen, wie etwa Schmelz- oder Übertragungs-Schmelzbänder Hitze und Druck auf das Tonerbild und das Substrat ausüben, um das Tonerbild auf das Substrat aufzuschmelzen oder zu fixieren. Die Tonerpartikel von dem Tonerbild können an dem Schmelzelement festhaften. Diese Tonerpartikel können sich von dem Schmelzelement auf nachfolgende Substrate übertragen und Druckdefekte verursachen. Weiterhin kann der Aufbau von Tonerpartikeln auf dem Schmelzelement die Qualität des Schmelzens des Tonerbildes auf nachfolgende Substrate verschlechtern.
Daher ist es vorzuziehen, das Schmelzelement zu reinigen, um Tonerpartikel und andere Rückstände, wie etwa Schmutz, und Fasern zu entfernen, welche die endgültige Druckqualität beeinflussen.
Ein bekannter Reiniger wendet eine Reinigerwalze an, welche mit der Oberfläche einer Schmelzwalze im Eingriff steht, um Tonerpartikel zu entfernen. Tonerpartikel haften vorzugsweise an der Walze an. Die überschüssigen Tonerpartikel akkumulieren sich jedoch auf der Reinigerwalze, die Oberfläche kann uneben werden mit der Folge einer un gleichmäßigen Reinigung der Schmelzwalze. Die Tonerschicht auf der Reinigerwalze kann übermäßig dick werden, was eine Wartung erfordert, um den überschüssigen Toner der Tonerschicht zu entfernen.
In einem alternativen Aufbau wird die Reinigerwalze aus einem hohlen Zylinder ausgebildet und Öffnungen in dem Zylinder vorgesehen, um zu ermöglichen, dass überschüssiger Toner durch die Öffnungen nach innen befördert werden kann. Daher wird überschüssiger Toner auf der Innenfläche des Zylinders gesammelt, wodurch das Intervall zwischen Wartungen ausgedehnt werden kann. Die Öffnungen können jedoch Zwischenräume in der Reinigerfläche der Walze verursachen, wodurch mehrfache Zyklen der Reinigerwalze erforderlich werden, um die gesamte Oberfläche der Schmelzwalze zu reinigen. Daher können Tonerpartikel auf dem Schmelzelement immer noch das Aufschmelzen unterbrechen, oder vor deren Entfernung auf das Substrat übertragen werden.
Zusammenfassung der Erfindung
Es ist das Ziel der vorliegenden Erfindung, die Reinigung in einer Druckmaschine zu verbessern. Dieses Ziel wird durch Bereitstellung einer Reinigerstation für eine Druckvorrichtung gemäß Anspruch 1 erreicht. Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen niedergelegt.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine schematische Seitenansicht eines elektrostatografischen Duplexdruckers für geschnittene Blätter mit einer Reinigungsstation gemäß der vorliegenden Erfindung;
2 ist eine vergrößerte schematische Seitenansicht einer Übertragungsspalte des Druckers der 1;
3 ist eine vergrößerte schematische Querschnittsansicht einer Reinigungsstation der 2;
4 ist eine grafische Darstellung von restlichem Toner als eine Funktion der Temperatur des Übertragungsschmelzelementes; und
5 ist eine grafische Darstellung des Fixierungspegels von übertragenem Toner als eine Funktion der Temperatur der Übertragungsschmelzeinheit für eine gegebene Darstellung der verbleibenden Substrattemperatur.
Eingehende Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Mit Bezug auf die 1 und 2 ist ein elektrostatografischer Duplexdrucker für Mehrfachfarben und für geschnittene Blätter mit einem Zwischenübertragungsband 12 ausgestattet. Das Zwischenübertragungsband 12 wird über die Führungswalzen 14, 16, 18 und 20 geleitet. Das Zwischenübertragungsband 12 bewegt sich in einer Prozessrichtung, wie mit dem Pfeil A gezeigt. Für die Erörterung legt die Zwischenübertragungseinheit 12 einen einzelnen Abschnitt des Zwischenübertragungselements 12 als einen Tonerbereich fest. Ein Tonerbereich ist derjenige Teil des Zwischenübertragungselements, welcher die verschiedenen Prozesse durch Stationen empfängt, welche um das Zwischenübertragungselement 12 herum angeordnet sind. Das Zwischenübertragungselement 12 kann eine Vielzahl von Tonerbereichen aufweisen; jeder Tonerbereich wird jedoch auf die gleiche Weise bearbeitet.
Der Tonerabschnitt wird entlang einer Gruppe von vier tonerbilderzeugenden Stationen 22, 24, 26 und 28 bewegt. Jede tonerbilderzeugende Station 22, 24, 26, 28 wird eingesetzt, um ein Farbtonerbild auf dem Tonerbild des Zwischenübertragungselementes 12 anzuordnen. Jede Station 22, 24, 26, 28 zur Erzeugung eines Tonerbildes arbeitet auf dieselbe Weise, um ein entwickeltes Tonerbild für die Übertragung auf das Zwischenübertragungselement 12 auszubilden.
Die bilderzeugenden Stationen 22, 24, 26, 28 werden in Begriffen eines Fotoaufnehmersystems beschrieben, aber der Fachmann wird erkennen, dass ionografische Systeme oder andere Markierungssysteme ebenso eingesetzt werden können, um entwickelte Tonerbilder auszubilden. Jede tonerbilderzeugende Station 22, 24, 26, 28 ist mit einem bildtragenden Element 30 ausgestattet. Die bildtragende Einheit 30 ist eine Trommel oder ein bandgestützter Fotoaufnehmer.
Das bildtragende Element 30 wird bei der Ladestation 32 gleichmäßig aufgeladen. Die Ladestation weist einen bekannten Aufbau auf mit ladungserzeugenden Einrichtungen, wie etwa Corotrons oder Scorotrons für die Verteilung einer gleichmäßigen Ladung auf der Oberfläche der bildtragenden Einheit 30. Eine Belichtungsstation 34 belichtet die geladene bildtragende Einheit 30 in einer abbildenden Technik, um ein elektrostatisches verborgenes Bild in dem Bildbereich auszubilden. Zum Zwecke der Erörterung legt die bildtragende Einheit einen Bildbereich fest. Der Bildbereich ist derjenige Teil der bildtragenden Einheit, welcher die verschiedenen Prozesse bei den um die bildtragende Einheit 30 herum angeordneten Stationen empfängt. Die bildtragende Einheit 30 kann eine Vielzahl von Bildbereichen aufweisen. Jeder Bildbereich wird jedoch auf dieselbe Weise bearbeitet.
Die Belichtungsstation 34 weist vorzugsweise einen Laser auf, welcher einen modulierten Laserstrahl aussendet. Die Belichtungsstation 34 rastert den modulierten Laserstrahl auf den geladenen Bildbereich auf. Die Belichtungsstation 34 kann alternativerweise ein LED-Feld oder andere Anordnungen, welche im Stand der Technik bekannt sind, anwenden, um eine Lichtdarstellung des Bildes zu erzeugen, welche auf den Bildbereich der bildtragenden Einheit 30 projiziert wird. Die Belichtungsstation 34 belichtet eine Lichtdarstellung des Bildes von einer Farbkomponente eines zusammengesetzten Farbbildes auf den Bildbereich, um ein erstes elektrostatisches verborgenes Bild auszubilden. Jede der tonerbilderzeugenden Stationen 22, 24, 26, 28 wird ein elektrostatisches verborgenes Bild ausbilden, welches einer bestimmten Farbkomponente eines zusammengesetzten Farbbildes entspricht.
Der Bildbereich wird zu einer Entwicklungsstation 36 fortbewegt. Die Entwicklungsstation 36 weist einen Entwickler auf, welcher der Farbkomponente des zusammengesetzten Farbbildes entspricht. Daher werden typischerweise individuelle tonerbilderzeugende Stationen 22, 24, 26 und 28 individuell cyan, magenta, gelb und schwarz entwickeln, welche ein typisches zusammengesetztes Tonerbild aufbauen. Weiterhin können tonerbilderzeugende Stationen bereitgestellt werden für zusätzliche oder alternative Farben, einschließlich Hervorhebungsfarben oder andere Kundenfarben. Daher entwickelt jede der tonerbilderzeugenden Stationen 22, 24, 26, 28 eine Tonerbildkomponente für die Übertragung auf den Tonerbereich des Zwischenübertragungselementes 12. Die Entwicklerstation 36 entwickelt vorzugsweise das verborgene Bild mit einem geladenen trockenen Tonerpulver, um die entwickelte Tonerbildkomponente auszubilden. Der Entwickler kann eine magnetische Tonerbürste oder andere bekannte Entwickleranordnungen anwenden.
Der Bildbereich mit der Tonerbildkomponente bewegt sich nachfolgend zu der Vorübertragungsstation 38. Die Vorübertragungsstation 38 weist vorzugsweise eine Vorübertragungsladeeinrichtung auf, um die Tonerbildkomponente zu laden, und einen gewissen Ausgleich der Oberflächenspannung über der bildtragenden Einheit 30 zu erreichen, um die Übertragung der Tonerbildkomponente von der bildtragenden Einheit 30 zu dem Zwischenübertragungselement 12 zu verbessern. Alternativ dazu kann die Vorübertragungsstation 38 ein Vorübertragungslicht verwenden, um die Oberflächenspannung über der bildtragenden Einheit 30 auszugleichen. Weiterhin kann diese im Zusammenwirken mit einer Vorübertragungs-Ladeeinrichtung verwendet werden. Der Bildbereich bewegt sich daraufhin zu einer ersten Übertragungsspalte, welche zwischen der bildtragenden Einheit 30 und dem Zwischenübertragungselement 12 festgelegt ist. Die bildtragende Einheit 30 und das Zwischenübertragungselement 12 sind derart synchronisiert, dass jede im Wesentlichen die gleiche lineare Geschwindigkeit an der ersten Übertragungsspalte 40 aufweist. Die Tonerbildkomponente wird elektrostatisch von der bildtragenden Einheit 30 auf das Zwischenübertragungselement 12 unter Verwendung einer Felderzeugungsstation 42 übertragen. Die Felderzeugungsstation 42 ist vorzugsweise eine Vorspannungswalze, welche elektrisch vorgespannt ist, um ein ausreichendes elektrostatisches Feld einer Polarität zu erzeugen, welche derjenigen der Tonerbildkomponente entgegengesetzt ist, um hierdurch die Tonerbildkomponente auf das Zwischenübertragungselement 12 zu übertragen. Alternativ kann die Felderzeugungsstation 42 eine Koronaeinrichtung oder verschiedene andere Typen von Felderzeugungssystemen sein, wie sie im Stand der Technik bekannt sind. Eine vor der Spalte angeordnete Übertragungsklinge 41 spannt das Zwischenübertragungselement 12 mechanisch gegen die bildtragende Einheit 30 für eine verbesserte Übertragung der Tonerbildkomponente. Der Tonerbereich des Zwischenübertragungselementes 12 mit der Tonerbildkomponente von der tonerbilderzeugenden Station 22 bewegt sich daraufhin in der Prozessrichtung voran.
Nach der Übertragung der Tonerbildkomponente bewegt sich die bildtragende Einheit 30 weiter, um den Bildbereich an einer Vorreinigungsstation 39 vorbeizubewegen. Die Vorreinigungsstation wendet ein Vorreinigungs-Corotron an, um die Tonerladung und die Ladung der bildtragenden Einheit 30 zu konditionieren, um eine verbesserte Reinigung des Bildbereichs zu ermöglichen. Der Bildbereich bewegt sich nachfolgend zu der Reinigungsstation 41 weiter. Die Reinigungsstation 41 entfernt restlichen Toner oder Verschmutzung von dem Bildbereich. Die Reinigungsstation 41 weist vorzugsweise Klingen auf, um restliche Tonerpartikel von dem Bildbereich zu wischen. Alternativ dazu kann die Reinigungsstation 41 eine elektrostatische Reinigungsbürste oder andere bekannte Reinigungssysteme verwenden. Der Betrieb der Reinigungsstation 41 schließt die Tonerbilderzeugung für jede der tonerbilderzeugenden Stationen 22, 24, 26 und 28 ab.
Die erste Tonerbildkomponente wird auf dem Bildbereich von der ersten Übertragungsspalte 40 der bilderzeugenden Station 22 zu der ersten Übertragungsspalte 40 der tonerbilderzeugenden Station 24 weiterbewegt. Vor dem Eintritt in die Übertragungsspalte 40 der tonerbilderzeugenden Station 24 lädt eine Bildaufbereitungsstation 46 die Tonerbildkomponente gleichmäßig auf, um Streuung, niedrig- oder entgegengesetzt geladenen Toner zu vermindern, welcher eine Rückübertragung von Teilen der ersten Bildkomponente auf die nachfolgende tonerbilderzeugende Station 24 bewirken würde. Die Bildaufbereitungsstationen, insbesondere die Bildaufbereitungsstation vor der ersten tonerbilderzeugenden Station 22, bereitet ebenso die Oberflächenladung des Zwischenübertragungselements 12 auf. An jeder der ersten Übertragungsspalten 40 wird die nachfolgende Tonerbildkomponente zu der vorausgehenden Tonerbildkomponente ausgerichtet, um ein zusammengesetztes Tonerbild nach der Übertragung des letzten Tonerbildes durch die tonerbilderzeugende Station 28 auszubilden.
Die Geometrie der Nahtstelle des Zwischenübertragungselements 12 mit der bildtragenden Einheit 30 spielt eine wichtige Rolle, um eine gute Übertragung der Tonerbildkomponente sicherzustellen. Das Zwischenübertragungselement 12 sollte die Oberfläche der bildtragenden Einheit 30 vor dem Gebiet der Erzeugung des elektrostatischen Feldes durch die felderzeugende Station 42 berühren, vorzugsweise mit einem bestimmten Druck, um eine enge Berührung sicherzustellen. Im Allgemeinen wird ein bestimmtes Ausmaß von Umwicklung des Zwischenübertragungselementes 12 in dem Vorspalten bereich gegen die bildtragende Einheit 30 bevorzugt. Alternativ dazu kann die Druckklinge 41 vor der Spalte oder eine andere mechanische Spannstruktur bereitgestellt werden, um eine derartige enge Berührung vor der Spalte zu erzeugen. Diese Berührung ist ein wesentliches Merkmal, um die Ausbildung von hohen elektrostatischen Feldern an dem Luftspalt zwischen dem Zwischenübertragungselement 12 und der Tonerbildkomponente in dem Gebiet vor dem Spalt zu reduzieren. Beispielsweise sollte mit einem Corotron als einer felderzeugenden Station 42 das Zwischenübertragungselement 12 vorzugsweise das Tonerbild in dem Gebiet vor der Spalte vor dem Beginn des Koronastrahlprofils berühren. Mit einer Felderzeugungsstation 42 einer Vorspannungsladungswalze sollte das Zwischenübertragungselement 12 vorzugsweise das Tonerbild in dem Gebiet vor der Spalte berühren, ausreichend vor der Kontaktspalte der Vorspannungsladungswalze. Der Ausdruck "ausreichend vor" für jede felderzeugende Einrichtung soll bedeuten, vor dem Vorspaltengebiet, in welchem das Feld in jedem Luftspalt, welcher größer als 50 μm zwischen dem Zwischenübertragungselement 12 und dem zusammengesetzten Tonerbild ist, unter ungefähr 4 Volt/Mikrometer abgefallen ist, aufgrund des Abfalls des Feldes mit dem Vorspaltensabstand von der ersten Übertragungsspalte 40. Der Abfall des Feldes beruht teilweise auf Kapazitätseffekten und diese werden von verschiedenen Faktoren abhängen. Beispielsweise wird dieser Abfall bei einer Vorspannungswalze mit dem Abstand am flachsten sein bei einem größeren Durchmesser der Vorspannungswalzen, und/oder bei Vorspannungswalzen mit höherem spezifischen Widerstand, und/oder wenn die Kapazität pro Fläche der isolierenden Schichten in der ersten Übertragungsspalte 40 am niedrigsten ist. Seitliche Leitvermögen entlang des Zwischenübertragungselements 12 kann das Gebiet des Übertragungsfeldes vor der Spalte sogar weiter ausdehnen, abhängig von dem spezifischen Widerstand des Übertragungsbandes und anderen physikalischen Faktoren. Bei der Verwendung von Zwischenübertragungselementen 12 mit einem spezifischen Widerstand, welcher näher an dem unteren Ende des nachstehend erörterten bevorzugten Bereiches sich befindet und/oder Systeme, welche große Vorspannungswalzen verwenden, etc., wird größeren Berührungsabständen in der Vorspalte der Vorzug gegeben. Im Allgemeinen ist die gewünschte Vorspaltenberührung zwischen ungefähr 2 und 10 mm für spezifische Widerstände innerhalb des gewünschten Bereiches und mit Vorspannungswalzen von einem Durchmesser zwischen ungefähr 12 mm und 50 mm.
Die Felderzeugungsstation 42 wird vorzugsweise sehr anschmiegbare Vorspannungswalzen für die ersten Übertragungsspalten 40 verwenden, wie etwa Schaum- oder andere Walzenmaterialien, welche eine sehr niedrige, wirksame Durometer aufweisen, idealerweise weniger als ungefähr 30 Shore A. Bei Systemen, welche Bänder für die bilderzeugenden Module verwenden, kann die erste Übertragungsspalte 40 optionalerweise akustische Ablösung der Tonerbildkomponente einschließen, um die Übertragung zu unterstützen.
In einem bevorzugten Aufbau wird "streifende Übertragung" für die Aufzeichnung von Farbbildern verwendet. Für die streifende Übertragung wird der Berührungsbereich zwischen dem Zwischenübertragungselement 12 und dem bildtragenden Element 30 vorzugsweise minimiert aufgrund von Vorspalteneinschränkungen. Die Berührungszone nach der Übertragung nach der felderzeugenden Station 42 ist für diese Anordnung vorzugsweise klein. Im Allgemeinen kann sich das Zwischenübertragungselement 12 entlang der bevorzugten Vorspannungswalze der felderzeugenden Station 42 in dem Gebiet nach der Spalte trennen, wenn eine geeignete Struktur bereitgestellt wird, um sicherzustellen, dass die Vorspannungswalze die Oberfläche der bildtragenden Einheit nicht abhebt aufgrund von Spannungskräften des Zwischenübertragungselementes 12. Für Systeme mit streifender Übertragung sollte der Druck der Vorspannungswalze, welcher in der felderzeugenden Station 42 angewandt wird, minimalisiert werden. Eine minimalisierte Berührungszone und ein minimalisierter Druck minimalisieren die Reibungskräfte, welche auf das bildtragende Element 30 wirken und dieses minimalisiert Fragen des elastischen Zuges des Zwischenübertragungselementes 12 zwischen den ersten Übertragungsspalten 40, welche die Farbregistrierung verschlechtern können. Dies wird ebenso Interaktionen der Bewegung zwischen dem Antrieb des Zwischenübertragungselementes 12 und dem Antrieb des bildtragenden Elementes 30 minimieren.
Für Systeme mit streifender Übertragung sollte der spezifische Widerstand des Zwischenübertragungselementes 12 als hoch ausgewählt werden, im Allgemeinen innerhalb oder sogar gegen die mittleren oder oberen Grenzen des am meisten bevorzugten, später erörterten Bereiches, so dass die erforderlichen Berührungsabstände vor der Spalte minimiert werden können. Weiterhin sollte der Reibungskoeffizient des Oberflächenmaterials auf dem Zwischenübertragungselement vorzugsweise minimiert werden, um die Betriebsbreite für die streifende Übertragungsregistrierung und die Vorgehensweise für Bewegungsqualität zu vergrößern.
In einer alternativen Ausführungsform weist das bildtragende Element 30, wie etwa fotoleitende Walzen, keine getrennten Antriebe auf und es wird anstelle dessen durch die Reibung in den ersten Übertragungsspalten 40 angetrieben. Mit anderen Worten, werden die bildtragenden Elemente 30 durch das Zwischenübertragungselement 12 angetrieben. Daher liefert die erste Übertragungsspalte 40 ausreichende Reibungskraft auf das bildtragende Element, um jedwelchen Schlupf zu verhindern, welcher durch die Entwicklungsstation 36, die Reinigungsstation 41, weitere Untersysteme und durch Lagerreibung erzeugt wird. Für ein mit Reibung angetriebenes bildtragendes Element 30 sind die optimalen Überlegungen für eine Übertragungsauslegung im Allgemeinen entgegengesetzt zu dem Fall der streifenden Übertragung. Beispielsweise kann der Einzug des Zwischenübertragungselementes 12 zu der ersten Übertragungszone vorzugsweise groß sein, um die Reibungskraft aufgrund der Spannung des Zwischenübertragungselementes 12 zu maximieren. In der Nachübertragungszone wird das Zwischenübertragungselement 12 entlang dem bildübertragenden Element 30 gewickelt, um die Berührungszone weiterhin zu vergrößern, und um hierdurch den Reibungsantrieb zu vergrößern. Eine verstärkte Umwicklung in der Nachspaltenzone bringt einen größeren Vorteil mit sich als eine vergrößerte Umwicklung in der Vorspaltenzone, weil dort ein vergrößerter Druck aufgrund von elektrostatischen anziehenden Kräften herrschen wird. Als weiteres Beispiel kann der Druck, welcher durch die felderzeugende Einrichtung 42 angewandt wird, weiterhin die Reibungskraft vergrößern. Schließlich sollte für derartige Systeme der Reibungskoeffizient des Materials der obersten Schicht auf dem Zwischenübertragungselement 12 vorzugsweise höher sein, um die Betriebsbreite zu vergrößern.
Der Tonerbereich wird daraufhin zu der nachfolgenden ersten Übertragungsspalte 40 bewegt. Zwischen den tonerbilderzeugenden Stationen befinden sich die Bildaufbereitungsstationen 46. Die Ladungsübertragung in der ersten Übertragungsspalte 40 geschieht normalerweise mindestens teilweise aufgrund von Luftdurchschlag und dies kann in nicht gleichförmigen Ladungsmustern auf dem Zwischenübertragungselement 12 zwischen den tonerbilderzeugenden Stationen 22, 24, 26, 28 resultieren. Wie nachfolgend erörtert wird, kann das Zwischenübertragungselement 12 optionalerweise eine oberste isolierende Schicht einschließen und diesem Fall wird eine nicht gleichförmige Ladung in nicht gleichförmigen angewandten Feldern in den nachfolgenden ersten Übertragungsspalten 40 resultieren. Diese Wirkung akkumuliert sich, wenn das Zwischenübertragungselement 12 sich durch die nachfolgenden ersten Übertragungsspalten 40 bewegt. Die Bildaufbereitungsstationen 46 gleichen die Ladungsmuster auf dem Band zwischen den tonerbilderzeugenden Stationen 22, 24, 26, 28 an, um die Gleichförmigkeit der Ladungsmuster auf dem Zwischenübertragungselement 12 vor der nachfolgenden ersten Übertragungsspalte 40 anzugleichen. Die Bildaufbereitungsstationen 46 sind vorzugsweise Scorotone und können alternativerweise verschiedene Typen von Coronaeinrichtung sein. Wie vorstehend erörtert, werden die Ladungsaufbereitungsstationen 46 weiterhin zum Aufbereiten der Tonerladung eingesetzt, um Rückübertragung des Toners auf die nachfolgenden tonerbilderzeugenden Stationen zu vermeiden. Die Notwendigkeit für die Bildaufbereitungsstationen 46 wird verringert, wenn das Zwischenübertragungselement 12 nur aus halbleitenden Schichten besteht, welche sich innerhalb des gewünschten spezifischen Widerstandsbereiches, wie nachfolgend erörtert, befinden. Wie weiterhin nachfolgend erörtert wird, wird die Notwendigkeit für die Bildaufbereitungsstationen 46, selbst wenn das Zwischenübertragungselement 12 isolierende Schichten einschließt, zwischen den tonerbilderzeugenden Stationen 22, 24, 26, 28 reduziert, wenn derartige isolierende Schichten ausreichend dünn sind.
Die Führungswalze 14 ist vorzugsweise anpassbar zum Spannen des Zwischenübertragungselementes 12. Weiterhin kann die Führungsrolle 14 in Kombination mit einem Sensor, welcher die Kante des Zwischenübertragungselementes 12 feststellt, ein aktives Lenken des Zwischenübertragungselements 12 bereitstellen, um eine Querbewegung des Zwischenübertragungselementes 12 zu vermindern, welche die Registrierung der Tonerbildkomponente verschlechtern würde, um ein zusammengesetztes Tonerbild auszubilden.
Jede tonerbilderzeugende Station ordnet eine Tonerbildkomponente auf dem Tonerbereich des Zwischenübertragungselements 12 an, um ein vollständiges zusammengesetztes Tonerbild auszubilden. Das Zwischenübertragungselement 12 transportiert das zusammengesetzte Tonerbild von der letzten tonerbilderzeugenden Station 28 zu der Vorübertragungs-Ladungsaufbereitungsstation 52. Wenn das Zwischenübertragungselement 12 mindestens eine isolierende Schicht aufweist, gleicht die Vorübertragungs-Ladungsaufbereitungsstation 52 die Ladung auf dem Tonerbereich des Zwischenüber tragungselements 12 aus. Zusätzlich wird die Vorübertragungs-Ladungsaufbereitungsstation 52 eingesetzt, um die Tonerladung für die Übertragung auf ein Übertragungsschmelzelement 50 aufzubereiten. Diese ist vorzugsweise ein Scorotron und alternativerweise können es verschiedene Typen von Koronaeinrichtungen sein. Eine zweite Übertragungsspalte 48 wird zwischen dem Zwischenübertragungselement 12 und dem Übertragungsschmelzelement 50 festgelegt. Eine felderzeugende Station 42 und eine Vorübertragungsspaltenklinge 44 kommen mit dem Zwischenübertragungselement 12, angrenzend an die zweite Übertragungsspalte 48, in Eingriff und führen dieselben Funktionen aus, wie die felderzeugenden Stationen und die Vorübertragungsklingen 41, welche an die ersten Übertragungsspalten 40 angrenzen. Die felderzeugende Station bei der zweiten Übertragungsspalte 48 kann jedoch relativ härter sein, um mit den weichen Übertragungsschmelzelementen 50 in Eingriff zu stehen. Das zusammengesetzte Tonerbild wird elektrostatisch und mit Wärmeunterstützung auf das Übertragungsschmelzelement 50 übertragen.
Die elektrischen Eigenschaften des Zwischenübertragungselements 12 sind ebenso wesentlich. Das Zwischenübertragungselement 12 kann optionalerweise aus einer einzigen Schicht oder aus Vielfachschichten aufgebaut sein. In jedem Fall werden die elektrischen Eigenschaften des Zwischenübertragungselements 12 vorzugsweise ausgewählt, so dass hohe Spannungsabfälle über das Zwischenübertragungselement vermindert werden. Um hohe Spannungsabfälle zu vermindern, weist der spezifische Widerstand der Rückseitenschicht des Zwischenübertragungselements 12 vorzugsweise einen ausreichenden spezifischen Widerstand auf. Die elektrischen Eigenschaften der Übertragungsgeometrie müssen ebenso ausgewählt werden, so dass hohe elektrostatische Übertragungsfelder in den Vorspaltengebieten der ersten und zweiten Übertragungsspalten 40, 48 vermieden werden. Hohe Vorspaltenfelder bei Luftzwischenräumen von ungefähr typischerweise >50 Mikrometer zwischen den Tonerbildkomponenten und dem Zwischenübertragungselement 12 können zu Bildverzerrungen aufgrund von Tonerübertragung über den Luftspalt hinweg führen und können ebenso zu Bilddefekten führen, welche durch Luftdurchschlag in dem Vorspaltenbereich verursacht werden.
Dies kann dadurch verhindert werden, dass das Zwischenübertragungselement 12 in frühzeitige Berührung mit dem zusammengesetzten Tonerbild vor der felderzeugenden Station 42 gebracht wird, solange der spezifische Widerstand von jeder Schicht des Zwischenübertragungselements 12 ausreichend hoch ist. Das Zwischenübertragungs element 12 sollte ebenso einen ausreichend hohen spezifischen Widerstand für die oberste Schicht aufweisen, um das Vorkommen eines sehr hohen Stromflusses in den ersten und zweiten Übertragungsspalten 40, 48 zu vermeiden. Schließlich muss das Zwischenübertragungselement 12 und die Systemauslegung die Wirkung von hohem und/oder nicht gleichmäßigen Ladungsaufbau minimieren, welcher sich auf dem Zwischenübertragungselement 12 zwischen den ersten Übertragungsspalten 40 bilden kann.
Das bevorzugte Material für ein Zwischenübertragungselement 12 mit einer einzigen Schicht ist ein Halbleitermaterial mit einer "Ladungsrelaxationszeit", welche vergleichbar oder kleiner ist als die Haltezeit zwischen den tonerbilderzeugenden Stationen und ist besonders vorzugsweise ein Material, mit einer "Spaltenrelaxationszeit", welche vergleichbar oder kleiner ist als die Übertragungsspalten-Haltezeit. Wie hier verwendet, bedeutet "Relaxationszeit" die charakteristische Zeit für den Spannungsabfall über die Dicke der Schicht des Zwischenübertragungselements, um abzufallen. Die Haltezeit ist diejenige Zeit, welche ein elementförmiger Abschnitt des Übertragungselementes 12 benötigt, um sich durch ein gegebenes Gebiet zu bewegen. Beispielsweise beträgt die Haltezeit zwischen den bilderzeugenden Stationen 22 und 24 den Abstand zwischen den bilderzeugenden Stationen 22 und 24, dividiert durch die Prozessgeschwindigkeit des Übertragungselements. Die Haltezeit der Übertragungsspalte ist die Breite der Berührungsspalte, welche während des Einflusses der Felderzeugungsstation 42 erzeugt wird, dividiert durch die Prozessgeschwindigkeit des Übertragungselements 12.
Die "Ladungsrelaxationszeit" ist diejenige Relaxationszeit, wenn das Zwischenübertragungselement im Wesentlichen von dem Einfluss der Kapazität von anderen Elementen innerhalb des Übertragungsspalte 40 isoliert ist. Im Allgemeinen wird die Ladungsrelaxationszeit auf Gebiete vor oder nach den Übertragungsspalten 40 angewandt. Es ist die klassische "RC-Zeitkonstante", d.h. ρkε₀, das Produkt der Materialschichteigenschaften dielektrische Konstante k mal spezifischer Widerstand ρ mal die Dielektrizitätskonstante im Vakuum ε₀. Im Allgemeinen kann der spezifische Widerstand eines Materials von dem angewandten Feld und dem Material abhängen. In diesem Fall sollte der spezifische Widerstand bei einem angewandten Feld entsprechend ungefähr 25 bis 100 Volt über die Schichtdicke bestimmt werden. Die "Spaltenrelaxationszeit" ist diejenige Relaxationszeit in Gebieten, wie der Übertragungsspalte 40. Wenn 42 eine koronafelderzeu gende Einrichtung ist, ist die "Spaltenrelaxationszeit" im Wesentlichen dieselbe wie die Ladungsrelaxationszeit. Wenn jedoch eine Vorspannungsübertragungseinrichtung verwendet wird, ist die Spaltenrelaxationszeit im Allgemeinen größer als die Ladungsrelaxationszeit. Der Grund hierfür besteht darin, dass diese nicht nur durch die Kapazität des Zwischenübertragungselements 12 selbst beeinflusst wird, sondern ebenso beeinflusst wird durch die weitere Kapazität pro Flächeneinheit von jeglichen isolierenden Schichten, welche innerhalb der Übertragungsspalte 40 vorhanden sind. Die Kapazität pro Flächeneinheit einer Fotoleiterbeschichtung auf der bilderzeugenden Einrichtung 30 und die Kapazität pro Flächeneinheit des Tonerbildes beeinflussen beispielsweise die Spaltenrelaxationszeit. Für die Erörterung stellt C_L die Kapazität pro Flächeneinheit der Schicht des Zwischenübertragungselements 12 und C_tot die gesamte Kapazität pro Flächeneinheit von allen isolierenden Schichten in den ersten Übertragungsspalten 40 außer dem Zwischenübertragungselement 12 dar. Wenn die felderzeugende Station 42 eine Vorspannungswalze ist, ist die Spaltenrelaxationszeit die Ladungsrelaxationszeit multipliziert mit der Größe [1 + (C_tot/C_L)].
Der in der vorstehenden Erörterung festgelegte Bereich der Bedingungen des spezifischen Widerstands vermeidet hohe Spannungsabfälle über das Zwischenübertragungselement 12 während der Übertragung der Tonerbildkomponenten an den ersten Übertragungsspalten 40. Um hohe Vorspaltenfelder zu vermeiden, muss der spezifische Volumenwiderstand in der längsseitigen oder Prozessrichtung des Zwischenübertragungselementes gering sein. Die Anforderung besteht darin, dass die längsseitige Relaxationszeit für den Ladungsfluss zwischen der felderzeugenden Station 42 in der ersten Übertragungsspalte 40 größer sein sollte als die Führung in der Haltezeit der ersten Übertragungsspalte 40. Die Führung in der Haltezeit ist die Größe L/v. L ist der Abstand von dem Vorspaltengebiet der anfänglichen Berührung des Zwischenübertragungselements mit der Tonerbildkomponente zu einer Stelle des Beginns der felderzeugenden Station 42 innerhalb der ersten Übertragungsspalte 40. Die Größe v ist die Prozessgeschwindigkeit. Die längsseitige Relaxationszeit ist proportional zu dem längsseitigen spezifischen Widerstand entlang des Bandes zwischen der felderzeugenden Station 42 und dem Vorspaltengebiet der anfänglichen Berührung, und zu der gesamten Kapazität pro Flächeneinheit C_tot der isolierenden Schichten in der ersten Übertragungsspalte 40 zwischen dem Zwischenübertragungselement 12 und dem Substrat des bildtragenden Elements 30 der tonerbilderzeugenden Stationen 22, 24, 26, 28. Eine nützliche Bezie hung zum Abschätzen des bevorzugten Bereichs des spezifischen Widerstands, welcher unerwünscht hohe Vorspaltenfelder nahe der felderzeugenden Stationen 42 vermeidet, ist: [ρ_LVLC_tot] > 1. Diese Größe wird als "längsseitiger spezifischer Widerstand" des Zwischenübertragungselements 12 bezeichnet. Es ist der spezifische Volumenwiderstand des Elements, dividiert durch die Dicke des Elements. In Fällen, in welchen die elektrischen Eigenschaften des Elements 12 nicht isotrop sind, ist der interessierende spezifische Volumenwiderstand zur Vermeidung von hohen Vorspaltenfeldern derjenige spezifische Widerstand der Schicht in der Prozessrichtung. Ebenso in Fällen, in welchen der spezifische Widerstand von dem angelegten Feld abhängt, sollte der längsseitige spezifische Widerstand bei einem Feld zwischen ungefähr 500 und 1500 Volt/cm bestimmt werden.
Daher hängt der bevorzugte Bereich der spezifische Widerstand für ein einlagiges Zwischenübertragungselement 12 von vielen Faktoren, wie beispielsweise von der Systemgeometrie, der Dicke des Übertragungselements, der Prozessgeschwindigkeit und der Kapazität pro Flächeneinheit von verschiedenen Materialien in der ersten Übertragungsspalte 40 ab. Für einen großen Bereich von typischer Systemgeometrie und Prozessgeschwindigkeiten ist der spezifische Widerstand für ein einlagiges Übertragungsband typischerweise ein spezifischer Volumenwiderstand geringer als ungefähr 10¹³ Ohm-cm und ein besonders bevorzugter Bereich ist typischerweise kleiner 10¹¹ Ohm-cm Volumenleitfähigkeit. Die untere Grenze des bevorzugten spezifischen Widerstands ist typischerweise ein längsseitiger spezifischer Widerstand über ungefähr 10⁸ Ohm/Square und besonders vorzugsweise typischerweise ein längsseitiger spezifischer Widerstand über ungefähr 10¹⁰ Ohm/Square. Als ein Beispiel entspricht, für eine typische Dicke des Zwischenübertragungselements 12 von ungefähr 0,01 cm, ein längsseitiger spezifischer Widerstand größer als 10¹⁰ Ohm/Square einem spezifischer Volumenwiderstand von größer als 10⁸ Ohm-cm.
Die vorstehende Erörterung wird den bevorzugten Bereich der elektrischen Eigenschaften für das Übertragungsschmelzelement 50 festlegen, um eine gute Übertragung in der zweiten Übertragungsspalte 48 zu ermöglichen. Das Übertragungsschmelzelement 50 wird vorzugsweise viellagig sein und die elektrischen Eigenschaften, welche für die oberste Schicht des Übertragungsschmelzelements 50 ausgewählt werden, werden den bevorzugte spezifischen Widerstand für das einlagige Zwischenübertragungselement 12 beeinflussen. Die unteren Grenzen des bevorzugten spezifische Widerstands des einlagigen Zwischenübertragungselements 12, auf welche oben Bezug genommen wurde, sind anzuwenden, wenn die oberste Oberflächenschicht des Übertragungsschmelzelements 50 einen ausreichend hohen spezifischen Widerstand , typischerweise gleich oder über ungefähr 10⁹ Ohm-cm aufweist. Wenn die oberste Oberflächenschicht des Übertragungsschmelzelements 50 einen etwas geringeren spezifischen Widerstand als ungefähr 10⁹ Ohm-cm aufweist, sollte die untere Grenze des bevorzugten spezifischen Widerstands des einlagigen Zwischenübertragungselements 12 vergrößert werden, um Übertragungsprobleme in der zweiten Übertragungsspalte 48 zu vermeiden. Derartige Probleme schließen unerwünscht hohen Stromfluss zwischen dem Zwischenübertragungselement 12 und dem Übertragungsschmelzelement 50 und eine Übertragungsverschlechterung aufgrund der Verminderung des Übertragungsfelds ein. In dem Fall, in welchem der spezifische Widerstand der obersten Schicht des Übertragungsschmelzelements 50 geringer als ungefähr 10⁹ Ohm-cm ist, wird die bevorzugte untere Grenze des spezifischen Volumenwiderstands für das einlagige Zwischenübertragungselement 12 typischerweise ungefähr größer als oder gleich 10⁹ Ohm-cm sein.
Zusätzlich sollte das Zwischenübertragungselement 12 eine ausreichende längsseitige Steifigkeit aufweisen, um Registrierungsprobleme zwischen den tonerbilderzeugenden Stationen 22, 24, 26, 28 aufgrund von elastischer Dehnung zu vermeiden. Die Steifigkeit ist die Summe der Produkte des Youngschen Modulus mal der Schichtdicke für alle Schichten des Zwischenübertragungselements. Der bevorzugte Bereich der Steifigkeit hängt von verschiedenen Systemparametern ab. Der erforderliche Wert der Steifigkeit nimmt mit einem steigenden Ausmaß von Reibungszugkraft bei und/oder zwischen den tonerbilderzeugenden Stationen 22, 24, 26, 28 zu. Die bevorzugte Steifigkeit nimmt ebenso mit zunehmender Länge des Zwischenübertragungselements 12 zwischen den tonerbilderzeugenden Stationen und mit ansteigenden Anforderungen der Farbregistrierung zu. Die Steifigkeit ist vorzugsweise >800 PSI-Inch und besonders vorzugsweise >2000 PSI-Inch.
Ein bevorzugtes Material für das einlagige Zwischenübertragungselement 12 ist ein Polyamid, welches eine gute elektrische Steuerung über die Spezifische Widerstand steuernde Additive erreicht.
Das Zwischenübertragungselement 12 kann ebenso optionalerweise viellagig sein. Die rückwärtige Schicht, dem Tonerbereich gegenüberliegend, wird vorzugsweise halbleitend in dem erörterten Bereich sein. Die bevorzugten Materialien für die rückwärtige Schicht eines viellagigen Zwischenübertragungselements 12 sind dieselben, wie diejenigen, welche für das einlagige Zwischenband 12 erörtert wurden. Innerhalb von Grenzen können die obersten Schichten optionalerweise "isolierend" oder halbleitend sein. Für beides gibt es bestimmte Vor- und Nachteile.
Eine Schicht auf dem Zwischenübertragungselement 12 kann, zum Zweck der anstehenden Erörterung, als sich "isolierend" verhaltend gedacht werden, wenn die Relaxationszeit für Ladungsfluss wesentlich größer ist als die interessierende Haltezeit . Beispielsweise verhält sich eine Schicht als "isolierend" während der Haltezeit in der ersten Übertragungsspalte 40, wenn die Spaltenrelaxationszeit dieser Schicht in der ersten Übertragungsspalte 40 wesentlich größer ist als die Zeit, welche ein Abschnitt der Schicht zum Durchlauf durch die erste Übertragungsspalte 40 benötigt. Eine Schicht verhält sich zwischen den tonerbilderzeugenden Stationen 22, 24, 26, 28 isolierend, wenn die Ladungsrelaxationszeit für diese Schicht wesentlich größer ist als die Haltezeit, die ein Abschnitt der Schicht zum Durchlauf zwischen den tonerbilderzeugenden Stationen benötigt. Andererseits verhält sich eine Schicht halbleitend in dem hier verwendeten Sinn, wenn die Relaxationszeit vergleichbar oder kleiner als die geeigneten Haltezeiten sind. Beispielsweise verhält sich eine Schicht halbleitend während der Haltezeit der ersten Übertragungsspalte 40, wenn die Spaltenrelaxationszeit geringer ist als die Haltezeit in der ersten Übertragungsspalte. Weiterhin verhält sich eine Schicht auf dem Zwischenübertragungselement 12 halbleitend während der Haltezeit zwischen den tonerbilderzeugenden Stationen 22, 24, 26, 28, wenn die Relaxationszeit der Schicht kleiner ist als die Haltezeit zwischen den tonerbilderzeugenden Stationen. Die Ausdrücke zum Ermitteln der Relaxationszeiten für jede oberste Schicht auf dem Zwischenübertragungselement 12 sind im Wesentlichen dieselben wie die vorstehend für das einlagige Zwischenübertragungselement beschriebenen. Ob eine Schicht auf dem viellagigen Zwischenübertragungselement 12 sich als "isolierend" oder "halbleitend" während einer bestimmten interessierenden Haltezeit verhält, hängt daher nicht nur von den elektrischen Eigenschaften der Schicht, sondern auch von der Prozessgeschwindigkeit, der Systemgeometrie und der Schichtdicke ab.
Ein Schicht des Übertragungsbandes wird sich typischerweise "isolierend" in den meisten Übertragungssystemen verhalten, wenn der spezifische Volumenwiderstand im Allgemeinen größer ist als ungefähr 10¹³ Ohm-cm. Isolierende oberste Schichten auf dem Zwischenübertragungselement 12 verursachen einen Spannungsabfall über die Schicht und vermindern daher den Spannungsabfall über die zusammengesetzte Tonerschicht in der ersten Übertragungsspalte 40. Daher erfordert das Vorhandensein von isolierenden Schichten höhere angewandte Spannungen in den ersten und zweiten Übertragungsspalten 40, 48, um dieselben elektrostatischen Felder zu erzeugen, welche auf das geladene, zusammengesetzte Tonerbild wirken. Die Spannungsanforderung wird hauptsächlich durch die "dielektrische Dicke" von derartigen isolierenden Schichten bestimmt, welche die tatsächliche Dicke einer Schicht dividiert durch die Dielektrizitätskonstante dieser Schicht ist. Ein möglicher Nachteil einer isolierenden Schicht besteht darin, dass unerwünscht hohe Spannungen auf dem Zwischenübertragungselement 12 für eine gute elektrostatische Übertragung des zusammengesetzten Tonerbildes erforderlich sein werden. Wenn die Summe der dielektrischen Dicke der isolierenden Schichten auf dem Zwischenübertragungselement 12 zu hoch ist. Dies tritt insbesondere bei farbbilderzeugenden Systemen mit Schichten auf, welche sich "isolierend" über eine Haltezeit verhalten, welche länger als eine Umdrehung des Zwischenübertragungselements 12 ist. Es wird sich Ladung auf einer derartigen isolierenden obersten Schicht aufgrund von Ladungsübertragung bei jeder der felderzeugenden Stationen 42 aufbauen. Dieser Ladungsaufbau erfordert hohe Spannung auf der Rückseite des Zwischenübertragungselements 12 in den nachfolgenden felderzeugenden Stationen 42, um eine gute Übertragung der nachfolgenden Tonerbildkomponenten zu erreichen. Diese Ladung kann nicht vollständig zwischen den ersten Übertragungsspalten 40 mit den bildaufbereitenden Koronaeinrichtungsstationen 46 neutralisiert werden, ohne eine unerwünschte Neutralisierung oder sogar Umkehr der Ladung des übertragenen zusammengesetzten Tonerbildes auf dem Zwischenübertragungselement 12 zu verursachen. Um die Notwendigkeit für unakzeptabel hohe Spannungen auf der Rückseite des Zwischenübertragungselements 12 zu vermeiden, sollte daher die gesamte dielektrische Dicke einer derartigen isolierenden obersten Schicht des Zwischenübertragungselements 12 vorzugsweise gering gehalten werden für eine gute und stabile Übertragungsleistung. Eine akzeptable gesamte dielektrische Dicke kann bis zu 50 μm groß sein und ein bevorzugter Wert ist kleiner 10 μm.
Die oberste Schicht des Zwischenübertragungselements 12 weist vorzugsweise tonerablösende Eigenschaften, wie etwa eine geringe Oberflächenspannung, auf und weist vorzugsweise eine geringe Affinität zu Ölen, wie etwa Silikonöl, auf. Materialien, wie etwa PFA, TEFLON^TM, und verschiedene Fluorpolymere sind Beispiele von wünschenswerten Deckmaterialien mit guten Tonerablöseeigenschaften. Ein Vorteil einer isolierenden Beschichtung über der halbleitenden tragenden Schicht des Zwischenübertragungselements 12 besteht darin, dass derartige Materialien mit guten tonerablösenden Eigenschaften leichter erhältlich sind, wenn die Einschränkung, sie ebenso als halbleitend zu benötigen, wegfällt.
Ein weiterer möglicher Vorteil von Beschichtungen mit hohem spezifischen Widerstand ist für Ausführungsformen anwendbar, für welche ein Übertragungsschmelzelement 50 mit einem geringen spezifischen elektrischen Widerstand der obersten Schicht, wie etwa <<10⁹ Ohm-cm verwendet werden soll. Wie vorstehend erörtert ist der spezifische Widerstand für ein einlagiges Zwischenübertragungselement 12 vorzugsweise auf typischerweise etwa >10⁹ Ohm-cm begrenzt, um Übertragungsprobleme in der zweiten Übertragungsspalte 48 zu vermeiden, wenn der spezifische Widerstand der obersten Schicht des Übertragungsschmelzelements 50 geringer als ungefähr 10⁹ Ohm-cm ist. Für ein viellagiges Zwischenübertragungselement 12 mit einem ausreichend hohen spezifischen Widerstand der obersten Schicht von vorzugsweise >10⁹ Ohm-cm kann der spezifische Widerstand der tragenden Schicht geringer sein.
Halbleitende Beschichtungen des Zwischenübertragungselements 12 sind in der Weise im Vorteil, dass diese keine Ladungsangleichung erfordern, um die Ladung auf dem Zwischenübertragungselement 12 vor und zwischen den tonerbilderzeugenden Stationen 22, 24, 26, 28 anzugleichen. Halbleitende Schichten auf den Zwischenübertragungselementen weisen ebenso den Vorteil auf, dass viel dickere oberste Schichten zulässig sind, verglichen mit isolierenden Schichten. Die Ladungsrelaxationsbedingungen und die entsprechenden Bereiche der Bedingungen des spezifischen Widerstands, welcher erforderlich ist, um derartige Vorteile zu ermöglichen, sind ähnlich zu denjenigen, welche bereits vorstehend für die tragende Schicht erörtert wurden. Im Allgemeinen ist der interessierende halbleitende Bereich ein spezifischer Widerstand derart, dass die Ladungsrelaxationszeit geringer ist als die Haltezeit , welche zwischen den tonerbilderzeugenden Stationen 22, 24, 26, 28 verbracht wird. Ein mehr bevorzugter Aufbau des spezifischen Widerstands ermöglicht dicke Schichten und dieser Aufbau besteht aus einem Bereich des spezifischen Widerstands derart, dass die Spaltenrelaxationszeit innerhalb der Übertragungsspalte 40 geringer ist die als die Haltezeit, welche ein Abschnitt des Zwischenübertragungselements 12 benötigt, um sich durch die erste Übertragungsspalte 40 zu bewegen. In einem derartigen bevorzugten Bereich des spezifischen Widerstandes ist der Spannungsabfall über die Schicht am Ende der Haltezeit der Übertragungsspalte gering aufgrund von Ladungsleitung durch die Schicht.
Die Einschränkungen bei der unteren Grenze des spezifischen Widerstandes bezogen auf den längsseitigen spezifischen Widerstand beziehen sich auf die halbleitende oberste Schicht, auf jede halbleitende mittlere Schicht und auf die halbleitende tragende Schicht eines viellagigen Zwischenübertragungselements 12. Der bevorzugte Bereich des spezifischen Widerstandes für jede derartige Schicht ist im Wesentlichen derselbe, wie derjenige, welcher für das einlagige Zwischenübertragungselement 12 erörtert wurde. Die zusätzliche Einschränkung auf den spezifischen Widerstand bezogen auf Übertragungsprobleme in der zweiten Übertragungsspalte 48 beziehen sich ebenso auf die oberste Schicht eines viellagigen Zwischenübertragungselements 12. Vorzugsweise sollte die oberste halbleitende Schicht des Zwischenübertragungselements 12 typischerweise >10⁹ Ohm-cm sein, wenn die oberste Schicht des Übertragungsschmelzelements 50 typischerweise etwas geringer als 10⁹ Ohm-cm ist.
Die Übertragung des zusammengesetzten Tonerbildes in der zweiten Übertragungsspalte 48 wird durch eine Kombination von elektrostatischer und wärmeunterstützter Übertragung erreicht. Die felderzeugende Station 42 und die Führungswalze 74 sind elektrisch vorgespannt, um das geladene, zusammengesetzte Tonerbild von dem Zwischenübertragungselement 12 auf das Übertragungsschmelzelement 50 elektrostatisch zu übertragen.
Die Übertragung des zusammengesetzten Tonerbildes bei der zweiten Übertragungsspalte 48 kann wärmeunterstützt sein, wenn die Temperatur des Übertragungsschmelzelements 50 bei einem ausreichend hohen, optimiertem Niveau gehalten wird und die Temperatur des Zwischenübertragungselements 12 bei einem deutlich niedrigeren, optimierten Niveau vor der zweiten Übertragungsspalte 48 gehalten wird. Der Mechanismus der wärmeunterstützten Übertragung wird als ein Erweichen des zusammengesetz ten Tonerbildes während der Haltezeit der Berührung des Toners in der zweiten Übertragungsspalte 48 angesehen. Das Tonererweichen findet aufgrund der Berührung mit der höheren Temperatur des Übertragungsschmelzelements 50 statt. Dieses Erweichen des zusammengesetzten Toners resultiert in einer vergrößerten Adhäsion des zusammengesetzten Tonerbildes zu dem Übertragungsschmelzelement 50 an der Grenzfläche zwischen dem zusammengesetzten Tonerbild und dem Schmelzübertragungselement. Dies resultiert ebenso in einer vergrößerten Kohäsion der geschichteten Tonerlage des zusammengesetzten Tonerbildes. Die Temperatur auf dem Zwischenübertragungselement 12 vor der zweiten Übertragungsspalte 48 muss ausreichend niedrig sein, um ein zu starkes Tonererweichen und eine zu große resultierende Adhäsion des Toners zu dem Zwischenübertragungselement 12 zu vermeiden. Die Temperatur des Übertragungsschmelzelements 50 sollte deutlich höher sein als der Tonererweichungspunkt vor der zweiten Übertragungsspalte, um eine optimale Wärmeunterstützung in der zweiten Übertragungsspalte 48 sicherzustellen. Weiterhin sollte die Temperatur des Zwischenübertragungselements 12 unmittelbar vor der zweiten Übertragungsspalte 48 für eine optimale Übertragung in der zweiten Übertragungsspalte 48 deutlich niedriger sein als die Temperatur des Übertragungsschmelzelements 50.
Die Temperatur des Zwischenübertragungselements 12 vor der zweiten Übertragungsspalte 48 ist wesentlich, um eine gute Übertragung des zusammengesetzten Tonerbildes beizubehalten. Eine optimale erhöhte Temperatur für das Zwischenübertragungselement 12 kann die gewünschte Erweichung des zusammengesetzten Tonerbildes erlauben, welche notwendig ist, um eine Wärmeunterstützung für die elektrostatische Übertragung der zweiten Übertragungsspalte 48 bei niedrigeren Temperaturen auf das Übertragungsschmelzelement 50 zu erlauben. Es besteht jedoch das Risiko, dass die Temperatur des Zwischenübertragungselements 12 zu hoch wird, so dass eine zu starke Erweichung des zusammengesetzten Tonerbildes auf dem Zwischenübertragungselement vor der zweiten Übertragungsspalte 48 stattfindet. Diese Situation kann eine unakzeptabel hohe Adhäsion des zusammengesetzten Tonerbildes zu dem Zwischenübertragungselement 12 mit einer daraus resultierenden verschlechterten zweiten Übertragung wirken. Vorzugsweise wird die Temperatur des Zwischenübertragungselements 12 unter oder im Bereich von T_g (Glasübergangstemperatur) des Toners vor der zweiten Übertragungsspalte 48 gehalten.
Das Übertragungsschmelzelement 50 wird auf einem zyklischen Weg durch die Führungswalzen 74, 76, 78 geführt. Die Führungswalzen 74, 76 sind alleine oder zusammen vorzugsweise beheizt, um hierdurch das Schmelzübertragungselement 50 zu erwärmen. Das Zwischenübertragungselement 12 und das Übertragungsschmelzelement 50 sind vorzugsweise synchronisiert, um im Allgemeinen dieselbe Geschwindigkeit in der Übertragungsspalte 48 aufzuweisen. Zusätzliche Heizung des Übertragungsschmelzelements wird bei einer Heizstation 82 bereitgestellt. Die Heizstation 82 wird vorzugsweise mit Infrarotlampen ausgebildet, welche innerhalb des Weges angeordnet sind, welcher durch das Übertragungsschmelzelement 50 festgelegt wird. Alternativ dazu kann die Heizstation 82 ein beheizter Schuh sein, welcher die Rückseite des Übertragungsschmelzelements 50 berührt oder andere Heizquellen, welche innerhalb oder außerhalb des Schmelzübertragungselements 50 angeordnet sind. Das Übertragungsschmelzelement 50 und eine Andruckwalze 84 legen eine dritte Übertragungsspalte 86 zwischen denselben fest.
Ein Aufgeber 88 für Ablöseagens wendet eine kontrollierte Menge eines Ablösematerials, wie etwa Silikonöl, auf die Oberfläche des Übertragungsschmelzelements 50 an. Das Ablöseagens dient zur Unterstützung der Ablösung des zusammengesetzten Tonerbildes von dem Übertragungsschmelzelement 50 in der dritten Übertragungsspalte 86.
Das Übertragungsschmelzelement 50 ist vorzugsweise aus einer Vielzahl von Schichten aufgebaut. Das Übertragungsschmelzelement 50 muss geeignete elektrische Eigenschaften aufweisen, um in der Lage zu sein, hohe elektrostatische Felder in der zweiten Übertragungsspalte 48 zu erzeugen. Um die Notwendigkeit für unakzeptabel hohe Spannungen zu vermeiden, weist das Übertragungsschmelzelement 50 vorzugsweise elektrische Eigenschaften auf, welche einen ausreichend niedrigen Spannungsabfall über das Übertragungsschmelzelement 50 in der zweiten Übertragungsspalte 48 ermöglichen. Zusätzlich wird das Übertragungsschmelzelement 50 vorzugsweise einen akzeptabel niedrigen Stromfluss zwischen dem Zwischenübertragungselement 12 und dem Übertragungsschmelzelement 50 sicherstellen. Die Anforderungen für das Übertragungsschmelzelement 50 hängen von den ausgewählten Eigenschaften des Zwischenübertragungselements 12 ab. Mit anderen Worten, weisen das Übertragungsschmelz element 50 und das Zwischenübertragungselement 12 zusammen einen ausreichend hohen Widerstand in der zweiten Übertragungsspalte 48 auf.
Das Übertragungsschmelzelement 50 wird vorzugsweise eine längsseitige steife Trägerschicht, eine dicke, schmiegsame Zwischenschicht aus Gummi, und eine dünne äußere Schicht aufweisen. Vorzugsweise wird die Dicke der Trägerschicht größer sein als ungefähr 0,05 mm. Vorzugsweise wird die Dicke der anschmiegsamen Zwischenschichten und der obersten Schicht zusammen größer als 0,25 mm und besonders vorzugsweise größer als 1 mm sein. Die Träger- und Zwischenschichten müssen einen ausreichend geringen spezifischen Widerstand aufweisen, um die Notwendigkeit von Anforderungen für unakzeptabel hohe Spannungen in der zweiten Übertragungsspalte 48 zu vermeiden. Die bevorzugte Bedingung für den spezifischen Widerstand folgt aus der vorstehenden Erörterung für das Zwischenübertragungselement 12. Das bedeutet, dass der bevorzugte Bereich für den spezifischen Widerstand für die Trägerschicht und die Zwischenschicht eines viellagigen Übertragungsschmelzelements 50 sicherstellen, dass die Spaltenrelaxationszeit für diese Schichten in dem Felderzeugungsgebiet der zweiten Übertragungsspalte 48 kleiner als die Haltezeit ist, welche in dem Felderzeugungsgebiet der zweiten Übertragungsspalte 48 verbracht wird. Die Beziehungen für die Spaltenrelaxationszeiten und die Spaltenhaltezeit sind im Wesentlichen dieselben wie diejenigen, welche im Zusammenhang mit dem einlagigen Zwischenübertragungselement 12 erörtert wurden. Daher hängt der Bereich für einen besonders bevorzugten spezifischen Widerstand der Träger- und Zwischenschichten von der Systemgeometrie, der Schichtdicke, der Prozessgeschwindigkeit und der Kapazität pro Flächeneinheit der isolierenden Schichten innerhalb der Übertragungsspalte 48 ab. Im Allgemeinen muss der spezifischen Volumenwiderstand der Träger- und Zwischenschichten des viellagigen Übertragungsschmelzelementes 50 typischerweise unter ungefähr 10¹¹ Ω-cm und besonders vorzugsweise unter ungefähr 10⁸ Ω-cm für die meisten Systeme sein. Optional kann die Trägerschicht des Übertragungsschmelzelements 50 hochleitfähig sein, wie etwa ein Metall.
Ähnlich zu dem viellagigen Zwischenübertragungselement 12 kann die oberste Schicht des Übertragungsschmelzelements 50 sich optional "isolierend" verhalten, während der Haltezeit in der Übertragungsspalte 48 (typischerweise größer 10¹² Ω-cm) oder halbleitend verhalten, während der Übertragungsspalte 48 (typischerweise 10⁶ bis 10¹² Ω-cm).
Wenn sich jedoch die oberste Schicht isolierend verhält, wird die dielektrische Dicke einer derartigen Schicht ausreichend gering sein, um die Notwendigkeit für unakzeptabel hohe Spannungen zu vermeiden. Für derartige, sich isolierend verhaltende oberste Schichten sollte die dielektrische Dicke der isolierenden Schicht typischerweise kleiner als ungefähr 50 μm und besonders vorzugsweise kleiner als ungefähr 10 μm sein. Wenn eine isolierende oberste Schicht von sehr hohem spezifischem Widerstand verwendet wird, so dass die Ladungsrelaxationszeit größer als die Zykluszeit des Übertragungsschmelzelements ist, wird sich Ladung auf dem Übertragungsschmelzelement 50 aufbauen aufgrund von Ladungsübertragung während der Übertragungsspalte 48. Daher wird eine zyklische Entladungsstation 77, wie etwa ein Scoroton oder eine andere ladungserzeugende Einrichtung benötigt, um die Gleichförmigkeit zu steuern und das Niveau des zyklischen Ladungsaufbaus zu vermindern.
Das Übertragungsschmelzelement 50 kann alternativ weitere Zwischenschichten aufweisen. Jedwelche derartigen weiteren Zwischenschichten, welche eine große dielektrische Dicke, typischerweise größer als ungefähr 10 μm aufweisen, werden vorzugsweise einen ausreichend niedrigen spezifischen Widerstand aufweisen, um auf diese Weise einen geringeren Spannungsabfall über die zusätzlichen Zwischenschichten sicher zu stellen.
Das Übertragungsschmelzelement 50 weist vorzugsweise eine oberste Schicht auf, welche aus einem Material ausgebildet ist, welches eine geringe Oberflächenspannung aufweist, beispielsweise Silikonelastomer, Fluorelastomere, wie etwa Viton^TM, Polytetrafluorethylen, Perfluoralkan und andere fluorinierte Polymere. Das Übertragungsschmelzelement 50 wird vorzugsweise Zwischenschichten zwischen der obersten und der Trägerschicht aufweisen, welche aus Viton^TM oder Silikon mit Kohlenstoff und anderen die Spezifische Widerstand verbessernden Additiven ausgestattet sind, um die gewünschten elektrischen Eigenschaften zu erreichen. Die Trägerschicht ist vorzugsweise ein Gewebe, welches modifiziert ist, um die gewünschten elektrischen Eigenschaften aufzuweisen. Alternativ dazu kann die Trägerschicht ein Metall sein, wie etwa rostfreier Stahl.
Das Übertragungsschmelzelement 50 kann optionalerweise in der Form einer Übertragungsschmelzwalze (nicht gezeigt) ausgebildet sein oder vorzugsweise die Form eines Übertragungsschmelzbandes aufweisen. Eine Übertragungsschmelzwalze für das Übertragungsschmelzelement 50 kann kompakter sein als ein Übertragungsschmelzband und es kann auch bevorzugt sein in Bezug auf geringere Komplexizität des Antriebs und der Führungsanforderungen, welche benötigt werden, um eine gute Bewegungsqualität für Farbsysteme zu erreichen. Ein Übertragungsschmelzband hat jedoch Vorteile gegenüber einer Übertragungsschmelzwalze, wie etwa die Möglichkeit eines langen Umfangs für eine größere Lebensdauer, eine bessere Substratablösefähigkeit und im allgemeinen geringere Austauschkosten.
Die Zwischenschicht des Übertragungsschmelzelementes 50 ist vorzugsweise dick, um ein hohes Maß von Anschmiegbarkeit auf das rauere Substrat 70 zu ermöglichen, und um auf diese Weise den Bereich von möglicher Substratvielfalt für die Verwendung in dem Drucker 10 auszudehnen. Zusätzlich ermöglicht die Verwendung einer relativ dicken Zwischenübertragungsschicht, größer als ungefähr 0,25 mm und vorzugsweise größer als 1 mm ein Kriechen, für verbessertes Abstreifen des Dokumentes von der Ausgabe der dritten Übertragungsspalte 86. In einer weiteren Ausführungsform werden dicke Zwischen- und Deckschichten mit geringer Durometeranschmiegbarkeit, wie etwa Silikon, auf dem Übertragungsschmelzelement 50 angewandt, um die Erzeugung eines geringen Bildglanzes durch das Übertragungsschmelzsystem bei einem großen Betriebsbereich zu ermöglichen.
Die Verwendung einer relativ hohen Temperatur auf dem Übertragungsschmelzelement 50 vor der zweiten Übertragungsspalte 48 bewirkt Vorteile für das Übertragungsschmelzsystem. Der Übertragungsschritt in der zweiten Übertragungsspalte 48 überträgt gleichzeitig einzelne und gestapelte Vielfachtonerschichten eines zusammengesetzten Tonerbildes. Die Tonerschichten, welche am nahesten zu der Grenzfläche des Übertragungsbandes sind, werden am schwierigsten zu übertragen sein. Eine gegebene Trenn-Farbtonerschicht kann zu der Oberfläche des Zwischenübertragungselements 12 am nächsten sein oder diese kann ebenso von der Oberfläche getrennt sein, abhängig von der zu übertragenden Farbtonerschicht in irgendeinem bestimmten Gebiet. Wenn beispielsweise eine Tonerschicht aus Magenta die letzte aufgestapelte Schicht ist, welche auf dem Übertragungsband abgelegt wurde, kann die Magentaschicht in einigen Farbgebieten unmittelbar an der Oberfläche des Zwischenübertragungselements 12 sein, oder sonst über Cyan- und/oder Gelbtonerschichten in anderen Farbgebieten gestapelt sein. Wenn die Übertragungseffizienz zu gering ist, wird sich ein großer Anteil der Farbtoner, welche nahe an dem Zwischenübertragungselement 12 sind, nicht übertragen, sondern ein hoher Anteil eben dieser Farbtonerschichten, welche auf den anderen Farbtonerschichten aufgestapelt sind, werden übertragen werden. Wenn die Übertragungseffizienz für das zusammengesetzte Tonerbild nicht sehr hoch ist, werden daher beispielsweise Gebiete des zusammengesetzten Tonerbildes mit Cyantoner, welcher in unmittelbarer Berührung mit der Oberfläche des Zwischenübertragungselements 12 ist, weniger von der Cyantonerschicht übertragen, als Gebiete des zusammengesetzten Tonerbildes mit Cyantonerschichten oberhalb von gelben Tonerschichten. Die Übertragungseffizienz in der zweiten Übertragungsspalte 48 ist >95%, wodurch erhebliche Farbverschiebung vermieden wird.
Mit Bezug auf 4 werden experimentelle Daten zur Menge von restlichem Toner, welcher auf dem Zwischenübertragungselement 12 zurückgelassen wird, als eine Funktion der Temperatur des Übertragungsschmelzelements 50 offenbart. Die Kurve 90 ist ohne elektrischem Feld, Druck und Wärmeunterstützung und die Kurve 92 ist mit elektrischer Feldunterstützung, aber mit Druck und Wärmeunterstützung. Eine sehr geringe Menge von restlichem Toner bedeutet eine sehr hohe Übertragungseffizienz. Der in den Versuchen verwendete Toner hat einen Bereich der Glasübergangstemperatur T_g von ungefähr 55°C. Erhebliche Wärmeunterstützung wird bei Temperaturen des Übertragungsschmelzelements 50 oberhalb von T_g beobachtet. Im Wesentlichen 100% Tonerübertragung findet statt, wenn mit einem angewendeten Feld und mit einer Temperatur des Übertragungsschmelzelements 50 oberhalb ungefähr 165°C gearbeitet wird, deutlich oberhalb des Bereiches der Toner-T_g. Bevorzugte Temperaturen werden variieren in Abhängigkeit der Tonereigenschaften. Im Allgemeinen wird ein Betrieb deutlich oberhalb der T_g als vorteilhaft erachtet für die Wärmeunterstützung zu der elektrostatischen Übertragung für viele verschiedene Toner und Systembedingungen.
Eine zu hohe Temperatur des Übertragungsschmelzelements 50 in der zweiten Übertragungsspalte 48 kann Probleme aufgrund von unakzeptabel hoher Tonererweichung auf der dem Zwischenübertragungselement zugewandten Seite der zusammengesetzten Tonerschicht bewirken. Daher muss die Temperatur des Übertragungsschmelzelements 50 vor der zweiten Übertragungsspalte 48 innerhalb eines optimalen Bereiches gesteuert werden. Die optimale Temperatur des zusammengesetzten Tonerbildes in der zweiten Übertragungsspalte 48 ist geringer als die optimale Temperatur des zusammengesetzten Tonerbildes in der dritten Übertragungsspalte 86. Die gewünschte Temperatur des Übertragungsschmelzelements 50 für eine Wärmeunterstützung in der zweiten Übertragungsspalte 48 kann einfach erhalten werden, während immer noch die gewünschten höheren Tonertemperaturen erhalten werden, welche notwendig sind für ein vollständigeres Tonerschmelzen in der dritten Übertragungsspalte 86 durch Verwendung von Vorheizung des Substrats 70. Übertragung und Fixierung auf das Substrat 70 wird durch die Grenzflächentemperatur zwischen dem Substrat und dem zusammengesetzten Tonerbild gesteuert. Thermalanalysen zeigen, dass die Grenzflächentemperatur sowohl durch Erhöhung der Temperatur des Substrats 70 als auch durch Erhöhung der Temperatur des Übertragungsschmelzelements 50 ansteigt.
Bei einer im Allgemeinen konstanten Temperatur des Übertragungsschmelzelements 50 in der zweiten und dritten Übertragungsspalte 48, 86 wird die optimale Temperatur für die Übertragung in der zweiten Übertragungsspalte 48 durch Anpassen der Temperatur des Zwischenübertragungselements 12 gesteuert und die Übertragung in der dritten Übertragungsspalte 86 wird durch Vorheizen des Substrats 70 optimiert. Alternativ dazu wird für einige Tonerausbildungen oder Betriebsumgebungen keine Vorheizung des Substrats 70 benötigt.
Das Substrat 70 wird durch einen Materialförderer und ein Einrichtsystem 69 zu einem Substratvorheizer 73 transportiert und eingerichtet. Der Substratvorheizer 73 besteht vorzugsweise aus einem Transportband, welches das Substrat 70 über eine erhitzte Platte transportiert. Alternativ dazu kann der Substratvorheizer 73 aus geheizten Walzen ausgebildet werden, welche eine Heizspalte zwischen denselben ausbilden. Das Substrat 70 wird nach Aufheizen durch den Substratvorheizer 73 in die dritte Übertragungsspalte 86 geleitet.
5 offenbart experimentelle Kurven 94, 96 eines Fixierungsmaßes, welches als "Crease" bezeichnet wird, als eine Funktion der Temperatur des Übertragungsschmelzelements 50 für unterschiedliche Vorheizungstemperaturen eines Substrats. Die Kurve 94 ist für ein vorgeheiztes Substrat und eine Kurve 96 für ein Substrat bei Zimmertemperatur. Die Ergebnisse offenbaren, dass die Temperatur des Übertragungsschmelzelements 50 für ein ähnliches Fixierniveau bei der höheren Substratvorheizungskurve 94 erheblich abfällt, verglichen mit der Kurve 96 geringerer Substratvorheizung. Die Heizung des Substrats 70 durch den Substratvorheizer 73 vor der dritten Übertragungsspalte 86 ermöglicht eine Optimierung der Temperatur des Übertragungsschmelzelements 50 für eine verbesserte Übertragung des zusammengesetzten Tonerbilds in der zweiten Übertragungsspalte 48. Die Temperatur des Übertragungsschmelzelements 50 kann auf diese Weise in einem gewünschten optimalen Temperaturbereich für eine optimale Übertragung in der zweiten Übertragungsspalte 48 durch Steuerung der Temperatur des Substrats 70 bei der entsprechenden erforderlichen erhöhten Temperatur gesteuert werden, welche notwendig ist, um eine gute Fixierung und Übertragung auf das Substrat 70 in der dritten Übertragungsspalte 86 bei dieser selben gesteuerten Temperatur des Übertragungsschmelzelements 50 zu erzeugen. Daher ist ein Kühlen des Übertragungsschmelzelements 50 vor der zweiten Übertragungsspalte für eine optimale Übertragung in der zweiten Übertragungsspalte 48 nicht notwendig. Mit anderen Worten kann das Übertragungsschmelzelement 50 im Wesentlichen bei derselben Temperatur sowohl in der zweiten als auch in der dritten Übertragungsspalte 48, 86 gehalten werden.
Weiterhin kann die Oberschicht, die Zwischen- und die oberste Schicht des Übertragungsschmelzelements 50 relativ dick sein, vorzugsweise größer als ungefähr 1,0 mm, weil kein erhebliches Abkühlen des Übertragungsschmelzelements 50 vor der zweiten Übertragungsspalte 48 erforderlich ist. Relativ dicke Zwischen- und oberste Schichten des Übertragungsschmelzelements 50 erlauben eine vergrößerte Anschmiegsamkeit. Die vergrößerte Anschmiegsamkeit des Übertragungsschmelzelements 50 ermöglicht ein Drucken auf eine größere Vielfalt von Substraten 70 ohne eine wesentliche Verschlechterung der Druckqualität. Mit anderen Worten kann das zusammengesetzte Tonerbild mit hoher Effizienz auf relativ raue Substrate 70 übertragen werden.
Zusätzlich befindet sich das Übertragungsschmelzelement 50 bei im Wesentlichen derselben Temperatur sowohl in der zweiten als auch in der dritten Übertragungsspalte 48, 86. Das zusammengesetzte Tonerbild weist jedoch vorzugsweise eine höhere Temperatur in der dritten Übertragungsspalte 86 auf, bezogen auf die Temperatur des zusammengesetzten Tonerbildes in der zweiten Übertragungsspalte 48. Daher weist das Substrat 70 in der dritten Übertragungsspalte 86 eine höhere Temperatur auf als die Temperatur des Zwischenübertragungselements 12 in der zweiten Übertragungsspalte 48. Alternativ dazu kann das Übertragungsschmelzelement 50 vor der zweiten Übertragungs spalte 48 gekühlt werden, wobei jedoch die Temperatur des Übertragungsschmelzelements 50 über und vorzugsweise erheblich über T_g des zusammengesetzten Tonerbildes gehalten wird. Weiterhin kann unter bestimmten Betriebsbedingungen die Oberseitenfläche des Übertragungsschmelzelements 50 unmittelbar vor der zweiten Übertragungsspalte 48 geheizt werden.
Das zusammengesetzte Tonerbild wird in der dritten Übertragungsspalte 86 auf das Substrat 70 übertragen und aufgeschmolzen, um ein fertiges Dokument 72 auszubilden. Wärme in der dritten Übertragungsspalte 86 von der Substrat 70 und dem Übertragungsschmelzelement 50 in Kombination mit Druck, welcher durch die Druckwalze 84 angewandt wird, welche gegen die Führungswalze 76 angestellt ist, übertragen und schmelzen das zusammengesetzte Tonerbild auf das Substrat 70. Der Druck in der dritten Übertragungsspalte 86 ist vorzugsweise im Bereich von ungefähr 40 bis 500 psi und besonders vorzugsweise im Bereich von 60 psi bis 200 psi. Das Übertragungsschmelzelement 50 bewirkt durch Kombination des Drucks in der dritten Übertragungsspalte 86 und der geeigneten Durometer des Übertragungsschmelzelements 50 ein Kriechen in der dritten Übertragungsspalte, um das Ablösen des zusammengesetzten Tonerbildes und des Substrats 70 von dem Übertragungsschmelzelement 50 zu unterstützen. Das bevorzugte Kriechen ist größer als 4%. Das Abstreifen wird vorzugsweise weiterhin durch die Anordnung der Führungswalze 78 in Bezug auf die Führungswalze 76 und die Druckwalze 84 unterstützt. Die Führungswalze 78 ist so angeordnet, dass sie ein geringes Maß von Umgriff des Übertragungsschmelzelements 50 auf der Druckwalze 84 ausbildet. Die Geometrie der Führungswalze 76, 78 und der Druckwalze 84 bilden die dritte Übertragungsspalte 76 mit einer Hochdruckzone und einer angrenzenden Niederdruckzone in Prozessrichtung aus. Die Breite der Niederdruckzone ist vorzugsweise ein- bis dreimal oder besonders vorzugsweise ungefähr zweimal der Breite der Hochdruckzone. Die Niederdruckzone fügt effizient ein weiteres 2–3%-Kriechen hinzu und verbessert hierdurch das Abstreifen. Weiteres Unterstützen des Abstreifens kann durch ein Abstreifsystem 87 bereitgestellt werden, vorzugsweise ein Luftausstoßsystem. Alternativ dazu kann das Abstreifsystem 87 eine Abstreifklinge oder ein anderes wohl bekanntes System sein, um Dokumente von einer Walze oder einem Band abzustreifen. Alternativ dazu kann die Druckwalze mit anderen Druckaufgebern, wie etwa einem Druckband, ersetzt werden.
Nach dem Abstreifen wird das Dokument 72 zu einer wahlweise aktivierbaren Glanzstation 110 geleitet und nachfolgend zu einem Blattstapler oder anderen gut bekannten Dokumenthandhabungssystemen (nicht gezeigt). Der Drucker 10 kann zusätzlich Duplexdruck bereitstellen durch das Leiten des Dokuments 72 durch einen Invertierer 71, in welchem das Dokument 72 invertiert wird und der Vorübertragungsheizstation 73 zum Drucken der gegenüberliegenden Seite des Dokuments 72 wieder zugeführt wird.
Eine Kühlstation 66 kühlt das Zwischenübertragungselement 12 nach der zweiten Übertragungsspalte 48 in der Prozessrichtung. Die Kühlstation 66 überträgt vorzugsweise einen Teil der Wärme des Zwischenübertragungselements 12 an der Ausgangsseite der zweiten Übertragungsspalte 48 zu einer Heizstation 64 an der Eingangsseite der zweiten Übertragungsspalte 48. Alternativ dazu kann die Kühlstation 66 einen Teil der Wärme des Zwischenübertragungselements 12 an der Ausgangsseite der zweiten Übertragungsspalte 48 auf das Substrat vor der dritten Übertragungsspalte 86 übertragen. Alternativ dazu kann Wärmeaufteilung implementiert werden mit mehreren Heizstationen 64 und Kühlstationen 66, um die Wärmeübertragungseffizienz zu verbessern.
Eine Reinigungsstation 54 bearbeitet das Zwischenübertragungselement 12. Die Reinigungsstation 54 entfernt vorzugsweise Öl, welches sich auf dem Zwischenübertragungselement 12 von dem Übertragungsschmelzelement 50 in der zweiten Übertragungsspalte abgelagert haben kann. Wenn eine bevorzugte oberste Schicht aus Silikon für das Übertragungsschmelzelement 50 verwendet wird, kann sich beispielsweise ein Teil des Silikonöls, welches in dem Silikonmaterial vorhanden ist, von dem Übertragungsschmelzelement 50 auf das Zwischenübertragungselement 12 übertragen und schließlich die bildtragenden Einrichtungen 30 verschmutzen. Weiterhin entfernt die Reinigungsstation 54 restlichen Toner, welcher auf dem Zwischenübertragungselement 12 zurückgeblieben ist. Die Reinigungsstation 54 reinigt ebenso Öle, welche auf dem Übertragungsschmelzelement 50 durch das Ablöseagens-Managementsystem 88 abgelagert wurden, welche die bildtragenden Einrichtungen 30 verschmutzen können. Die Reinigungsstation 54 ist vorzugsweise eine Reinigungsklinge allein oder in Kombination mit einem elektrostatischen Bürstenreiniger oder einem Reinigungsnetz.
Die Reinigungsstation 58 (siehe 3) bearbeitet die Oberfläche des Übertragungsschmelzelements 50 nach der dritten Übertragungsspalte 86, um jedwelchen restlichen Toner und Verschmutzungen von der Oberfläche des Übertragungsschmelzelements 50 zu entfernen. Das Reinigungssystem 58 schließt eine erste Reinigungswalze 259 ein, welche vorzugsweise aus einem Metallrohr oder Zylinder ausgebildet ist. Teilweise aufgeschmolzener Toner bildet eine erste Tonerschicht auf der äußeren Oberfläche der ersten Reinigungswalze 259. Die teilweise aufgeschmolzene erste Tonerschicht ist anhaftend oder klebrig. Die erste Reinigerwalze 259 ist senkrecht zur Prozessrichtung des Übertragungsschmelzelements 50 angeordnet und erstreckt sich vorzugsweise im Wesentlichen über die gesamte Breite des Übertragungsschmelzelements 50. Die erste Reinigerwalze 259 wird vorzugsweise nicht angetrieben, sondern ist eine Nachlaufwalze, welche ihre Drehbewegung aus dem reibenden Eingriff der ersten Tonerschicht mit dem Übertragungsschmelzelement 50 bezieht.
Die erste Reinigerwalze 259 wird in Druckberührung mit der Oberfläche des Übertragungsschmelzelements 50 gehalten. Die erste Reinigerwalze 259 ist vorzugsweise gegenüber der Führungswalze 80 angeordnet. Alternativerweise ist eine Druckwalze 261 gegenüber der ersten Reinigerwalze 259 angeordnet, um einen angemessenen Druck zwischen dem Übertragungsschmelzelement 50 und der ersten Reinigerwalze 259 aufrechtzuerhalten. Die erste Reinigerwalze 259 steht in rollendem Eingriff mit dem Übertragungsschmelzelement 50 und übt einen Druck von ungefähr 10–50 psi auf das Übertragungsschmelzelement 50 aus. Eine zweite Reinigerwalze 260 ist in rollendem Eingriff mit der ersten Reinigerwalze 259. Die zweite Reinigerwalze ist ebenso vorzugsweise eine nachlaufende Walze, welche ihre Bewegung über Reibungskontakt mit der ersten Reinigerwalze erhält. Die erste und zweite Reinigerwalze legen im Allgemeinen parallele Achsen der Rotation fest. Eine zweite Tonerschicht bedeckt die äußere Oberfläche der zweiten Reinigerwalze 260. Die erste und die zweite Tonerschicht stehen in Berührung.
Die zweite Reinigerwalze 260 ist ein Rohr oder ein hohler Zylinder, welcher einen Innenraum 264 festlegt. Die zweite Reinigerwalze 260 ist ebenso zylindrisch mit Öffnungen 266, welche durch die Oberfläche angelegt sind. Die Öffnung 266 können eine Folge von Löchern oder eine einzige Spirale sein, welche windend geschnitten ist und sich axial entlang der Länge der zweiten Reinigerwalze 260 erstreckt. Die Öffnungen 266 ermöglichen, dass überschüssiger Toner der zweiten Tonerschicht in den Innenraum 264 der zweiten Reinigerwalze 260 gepresst oder eingetrieben wird, wodurch die Dicke der zweiten Tonerschicht 263 auf der Oberfläche der zweiten Reinigerwalze 260 beibehalten wird.
Die erste Reinigerwalze 259 ist bei einem vorbestimmten ersten, festen Abstand von der Oberfläche des Übertragungsschmelzelements 50 abgestützt. Die Dicke der ersten Tonerschicht 262 auf der ersten Reinigerwalze 259 ist tatsächlich der vorbestimmte Abstand. Überschüssiger Toner auf der ersten Tonerschicht der ersten Reinigerwalze 259 wird auf die zweite Tonerschicht auf der zweiten Reinigerwalze 260 übertragen. Jede überschüssige zweite Tonerschicht 263 auf der zweiten Reinigerwalze 262 drückt sich durch die Öffnungen 266 in den Innenraum 264 der zweiten Reinigerwalze 260. Der Innenraum 264 der zweiten Reinigerwalze 260 arbeitet als Aufnahmeraum für überschüssigen Toner von der ersten und zweiten Reinigerwalze 259, 260.
Die erste und zweite Reinigerwalze 259, 260 ist anfänglich jeweils mit der ersten und zweiten Tonerschicht 262, 263 bedeckt. Beim Betrieb der Reinigungsstation 58 werden die Walzen 259, 260 erhitzt, bis die ersten und zweiten Tonerschichten 262, 263 klebrig oder haftend werden. Die ersten und zweiten Reinigerwalzen können durch das Übertragungsschmelzelement 50 beheizt werden und zusätzliche Heizung kann durch einen strahlenden Heizungsreiniger 265 bereitgestellt werden. Tonerpartikel und andere Teilchen und Verschmutzungen auf dem Übertragungsschmelzelement 50 haften an der klebrigen ersten Tonerschicht 262 auf der ersten Reinigerwalze 259 an. Wenn die Dicke der ersten Tonerschicht durch die Akkumulation von Tonerpartikeln von dem Übertragungsschmelzelement 50 zunimmt, wird überschüssiger Toner auf die zweite Tonerschicht 263 auf der zweiten Reinigerwalze 260 übertragen. Der überschüssige Toner wird in den Innenraum 264 der zweiten Reinigerwalze 260 durch den Druck zwischen der ersten und der zweiten Tonerwalze 259, 260 gedrückt. Der Innenraum 264 der zweiten Reinigerwalze 260 erhöht die Betriebsdauer des Reinigungssystems 58 zwischen regelmäßiger Wartung. Das Reinigersystem 58 reinigt in den meisten betriebsmäßigen Umgebungen das Übertragungsschmelzelement 50 in einem Einzeldurchlauf, wodurch das Übertragungsschmelzelement präpariert wird, um ein neues zusammengesetztes Bild zu empfangen.
Die erste und zweite Reinigerwalze 269, 260 sind vorzugsweise aus einem abnützungsfesten, thermisch leitendem Material, wie etwa Stahl, ausgebildet, kann aber ebenso aus Messing, Aluminium, rostfreiem Stahl, etc., sein. Die Reinigerwalze 259 wird vorzugsweise durch das Übertragungsschmelzelement 50 beheizt, um hierdurch die erste Tonerschicht 262 auf der ersten Reinigerwalze 259 in teilweise geschmolzenem Zustand zu halten. Der Bereich der Betriebstemperatur der ersten Tonerschicht 262 ist ausreichend hoch, um den Toner zu schmelzen, typischerweise größer als 100°C. Eine zu niedrige Temperatur der Tonerschicht resultiert darin, dass Toner nicht an der ersten Reinigerwalze anhaftet oder Toner an sich anhaftet. Die Temperatur ist ebenso ausreichend niedrig, im Allgemeinen weniger als 180°C, um ein Aufspalten der Tonerschicht zu verhindern. Der teilweise geschmolzene Toner wird für die Reinigung innerhalb des optimalen Temperaturbereichs von 100–180°C gehalten durch die Temperatur des Übertragungsschmelzelements 50 in Kombination mit zusätzlicher Beheizung, welche durch eine Reinigerheizung 265, wenn notwendig, bereitgestellt wird. Die zweite Tonerschicht 266 wird vorzugsweise im Allgemeinen in demselben Temperaturbereich, wie die erste Tonerschicht 262, durch die Berührung mit der ersten Tonerschicht 262 gehalten. Zusätzlich Beheizung kann durch zusätzliche Reinigungsheizer (nicht gezeigt) bereitgestellt werden.
Das Übertragungsschmelzelement 50 wird auf einem zyklischen Weg durch die Druckwalze 84 angetrieben. Alternativ dazu kann ein Antrieb durch die Antriebsführungswalze 74 bereitgestellt oder verbessert werden. Das Zwischenübertragungselement 12 wird vorzugsweise durch die Druckberührung mit dem Übertragungsschmelzelement 50 angetrieben. Der Antrieb für das Zwischenübertragungselement 12 wird vorzugsweise von dem Antrieb für das Übertragungsschmelzelement 50 mittels anhaftender Berührung zwischen dem Zwischenübertragungselement 12 und dem Übertragungsschmelzelement 50 erhalten. Die anhaftende Berührung verursacht, dass sich das Übertragungsschmelzelement 50 und das Zwischenübertragungselement 12 synchronisiert zueinander in der zweiten Übertragungsspalte 48 bewegen. Anhaftende Berührung zwischen dem Zwischenübertragungselement 12 und den tonerbilderzeugenden Stationen 22, 24, 26, 28 kann verwendet werden, um sicherzustellen, dass das Zwischenübertragungselement 12 sich synchronisiert mit den tonerbilderzeugenden Stationen 22, 24, 26, 28 in den ersten Übertragungszonen 40 bewegt. Daher können die tonerbilderzeugenden Stationen 22, 24, 26, 28 durch das Übertragungsschmelzelement 50 über das Zwischenübertragungselement 12 angetrieben werden. Alternativ dazu wird das Zwischenübertragungselement 12 unabhängig angetrieben. Wenn das Zwischenübertragungs element 12 unabhängig angetrieben wird, puffert ein Bewegungspuffer (nicht gezeigt), welcher mit dem Zwischenübertragungselement 12 in Eingriff steht die relative Bewegung zwischen dem Zwischenübertragungselement 12 und dem Übertragungsschmelzelement 50. Das Bewegungspuffersystem kann ein Spannsystem mit einem rückgekoppelten Steuersystem einschließen, um eine gute Bewegung des Zwischenübertragungselements 12 an den ersten Übertragungsspalten 40 aufrechtzuerhalten unabhängig von Bewegungsschwankungen, welche auf das Zwischenübertragungselement 12 in der zweiten Übertragungsspalte 48 eingebracht werden. Das Rückkopplungs- und Steuersystem kann Registrierungssensoren einschließen, welche die Bewegung des Zwischenübertragungselements 12 und/oder die Bewegung des Übertragungsschmelzelements 50 feststellen, um eine zeitliche Registrierabstimmung der Übertragung des zusammengesetzten Bildes auf das Substrat 70 zu ermöglichen.
Eine Glanzverbesserungsstation 110 ist vorzugsweise stromabwärts in Prozessrichtung von der dritten Übertragungsspalte 86 zum wahlweisen Verbessern der Glanzeigenschaften des Dokuments 72 angeordnet. Die Glanzverbesserungsstation 110 weist gegenüberstehende Schmelzelemente 112, 114 auf, welche eine Glanzspalte 116 zwischen denselben festlegen. Die Glanzspalte 116 ist anpassbar, um die Wählbarkeit der Glanzverbesserung bereitzustellen. Insbesondere sind die Schmelzelemente gekurvt, wodurch die Übertragungsschmelzspalte ausreichend groß ist, um zu ermöglichen, dass ein Dokument ohne wesentliche Berührung mit einem der Schmelzelemente 112, 114 durchtritt, was Glanz verursachen würde. Wenn der Bediener eine Glanzverbesserung auswählt, werden die Schmelzelemente 112, 114 mittels Nocken in eine Druckbeziehung gebracht und angetrieben, um hierdurch das Ausmaß von Glanz auf dem Dokument 72, welches durch die Glanzspalte 116 tritt, zu verstärken. Das Ausmaß der Glanzverstärkung ist durch den Bediener auswählbar durch Anpassen der Temperatur der Schmelzelemente 112, 114. Höhere Temperaturen der Schmelzelemente 112, 114 werden in einer erhöhten Glanzverstärkung resultieren. US-Patent 5,521,688 , Hybrid Color Fuser, beschreibt eine Glanzverstärkungsstation mit einem Strahlungsschmelzer.
Die Trennung von Fixierungsfunktion und Glanzfunktion stellt betriebsmäßige Vorteile bereit. Die Trennung von Fixierungs- und Glanzfunktion erlaubt, dass der Bediener bevorzugte Glanzpegel auf dem Dokument 72 einstellt. Das Erreichen einer hohen Glanzleistung für Farbsysteme erfordert allgemein relativ hohe Temperaturen in der dritten Übertragungsspalte 86. Es erfordert ebenso typischerweise Materialien auf dem Übertragungsschmelzelement 50, welche eine höhere Wärme- und Abnützungswiderstandsfähigkeit aufweisen, wie etwa Viton^TM, um Abnützungsprobleme zu vermeiden, welche in unterschiedlichem Glanz resultieren, welcher durch Änderungen in der Oberflächenrauheit des Übertragungsschmelzelements aufgrund von Abnützung verursacht wird. Die höheren Temperaturanforderungen und die Verwendung von hitze- und abnützungsbeständigeren Materialien resultiert allgemein in der Notwendigkeit von hohen Ölanwendungsraten durch das Ablöseagenssystem 88. In Übertragungsschmelzsystemen, wie der Drucker 10, könnten erhöhte Temperaturen und erhöhte Ölmengen auf dem Übertragungsschmelzelement 50 möglicherweise Verschmutzungsprobleme der Fotoaufnehmer 30 erzeugen. Drucker mit einem Übertragungsschmelzsystem und der Notwendigkeit für hohen Glanz verwenden ein dickes nicht anschmiegsames Übertragungsschmelzelement oder ein relativ dünnes Übertragungsschmelzelement. Ein relativ nicht anschmiegsames Übertragungsschmelzelement und ein relativ dünnes Übertragungsschmelzelement können jedoch nicht ein hohes Maß an Anschmiegung bereitstellen, welches für gutes Drucken auf beispielsweise rauem Papierbestand notwendig ist.
Die Verwendung der Glanzverbesserungsstation 110 reduziert oder eliminiert im Wesentlichen die Notwendigkeit einer Glanzerzeugung in der dritten Übertragungsspalte 86. Die Reduktion oder Eliminierung der Notwendigkeit für Glanz in der dritten Übertragungsspalte 86 minimiert daher die Oberflächenabnützungsprobleme für Materialien von Farbübertragungsschmelzeinheiten und ermöglicht eine hohe Lebensdauer des Übertragungsschmelzelements 50 mit einfach vorhandenem Silikon oder anderen ähnlichen weichen Materialien für das Übertragungsschmelzelement. Es erlaubt weiterhin die Verwendung von relativ dicken Schichten auf dem Übertragungsschmelzelement 50 mit dem daraus resultierenden Vorteil für die Betriebslebensdauer der Materialien des Übertragungsschmelzelements und mit einer resultierenden höheren Anschmiegung für die Bilderzeugung auf raueren Substraten. Es reduziert die Temperaturanforderungen für die Übertragungsschmelzmaterialien, was einen weiteren Vorteil im Hinblick auf die Lebensdauer des Übertragungsschmelzmaterials bedeutet und es kann die Ölanforderungen in der dritten Übertragungsspalte 86 erheblich vermindern.
Die Glanzverbesserungsstation 110 ist vorzugsweise ausreichend nahe an der dritten Übertragungsspalte 86 angeordnet, so dass die Glanzverbesserungsstation 110 die er höhte Dokumententemperatur nutzen kann, welche in der dritten Übertragungsspalte 86 vorhanden ist. Die erhöhte Temperatur des Dokuments 72 reduziert die Betriebstemperatur, welche für die Glanzverbesserungsstation 110 notwendig ist. Die reduzierte Temperatur der Glanzverbesserungsstation 110 verbessert die Lebensdauer und Zuverlässigkeit der Materialien für die Glanzverbesserungsstation.
Die Verwendung eines hoch anschmiegsamen Übertragungsschmelzelements 50 aus Silikon ist ein Beispiel, welches als ein wichtiges Mittel vorgeführt wird, um eine gute Fixierungsbetriebsbreite mit niedrigem Glanz zu erreichen. Kritische Parameter sind ein ausreichend niedriges Durometer für die oberste Schicht des Übertragungsschmelzelements 50, vorzugsweise aus Gummi, und eine relativ große Dicke für die Zwischenschichten des Übertragungsschmelzelements 50, vorzugsweise ebenso aus Gummi. Bevorzugte Durometerbereiche werden von der Dicke der zusammengesetzten Tonerschicht und der Dicke des Übertragungsschmelzelements 50 abhängen. Der bevorzugte Bereich wird ungefähr 25 bis 55 Shore A sein mit einem allgemeinen Vorzug für ungefähr 35 bis 45 Shore A-Bereich. Daher schließen bevorzugte Materialien viele Silikonmaterialformulierungen ein. Der Dickenbereich der obersten Schicht des Übertragungsschmelzelements 50 wird vorzugsweise größer als ungefähr 0,25 mm und besonders vorzugsweise größer als 1,0 mm sein. Vorzug für relativ niedrigen Glanz haben allgemein dickere Schichten, um eine erweiterte Lebensdauer für die Tonerablösung, Anschmiegung an raue Substrate, erweiterte Spaltenhaltezeit, und verbessertes Dokumentenabstreifen zu ermöglichen. In einer optionalen Ausführungsform wird ein geringes Ausmaß von Oberflächenrauhigkeit auf der Oberfläche des Übertragungsschmelzelements 50 eingeführt, um den Bereich für die zulässige Steifheit des Übertragungsschmelzmaterials für die Erzeugung von niedrigem Übertragungsschmelzglanz zu verbessern. Insbesondere wird bei Materialien mit hohem Durometer und/oder Schichten von geringer Dicke eine Neigung bestehen, die Oberflächentextur des Übertragungsschmelzelements zu reproduzieren. Daher wird eine gewisse Oberflächenrauhigkeit des Übertragungsschmelzelements 50 einen niederen Glanz unterstützen trotz hoher Steifigkeit. Vorzugsweise ist die Oberflächenglanznummer des Übertragungsschmelzelements <30 GU (Gardner Gloss Units).
Ein geringer Betriebstemperaturbereich für eine gute Fixierung mit niedrigem Glanz beim Übertragungsschmelzen wurde für relativ hohe Bedingungen der Tonermasse pro Fläche demonstriert. Toner der Größe von ungefähr 7 μm, welcher Tonermassen von ungefähr 1 mg/cm² erfordert, benötigt eine Temperatur des Übertragungsschmelzelements zwischen 110 und 120°C und eine Vorheizung des Papiers zu ungefähr 85°C, um einen Glanzpegel von <30 GU zu erreichen, während gleichzeitig ein akzeptabler "Crease"-Pegel unter 40 erreicht wird. Die Bedingungen von niedriger Masse pro Fläche des Toners haben jedoch einen vergrößerten Betriebstemperaturbereich des Übertragungsschmelzsystems zum Fixieren und für niedrigen Glanz gezeigt. Die Verwendung von kleinem Toner mit einer hohen Pigmentlast in Kombination mit einem schmiegsamen Übertragungsschmelzelement 50 ermöglicht niedrige Tonermasse/Fläche für Farbsysteme, wodurch die Betriebstemperaturbreite für niedrigen Glanz in der dritten Übertragungsspalte 86 ausgedehnt wird. Toner von der Größe von ungefähr 3 μm, welcher Tonermassen von ungefähr 0,4 mg/cm² erfordert, benötigt eine Temperatur des Übertragungsschmelzelements 50 zwischen 110 und 150°C und eine Papiervorheizung auf ungefähr 85°C, um einen Glanzpegel von <30 GU zu erreichen, während gleichzeitig ein akzeptabler "Crease"-Pegel unter 40 erreicht wird.
Die Glanzverbesserungsstation 110 weist vorzugsweise Schmelzelemente 112, 114 aus Viton^TM auf. Alternativ dazu sind harte Schmelzelemente, wie etwa dünne und dicke Tef- lon^TM-Hülsen/Deckbeläge auf harten Walzen oder Bändern, oder ebensolche Abdeckungen über Unterschichten aus Gummi alternative Optionen für eine Glanzverbesserung nach dem Übertragungsschmelzen. Die Schmelzelemente 112, 114 weisen vorzugsweise eine äußerste Fixierungsschicht auf, welche steifer ist als diejenige, welche für die äußerste Schicht des Übertragungsschmelzelements 50 verwendet wird, mit einem höheren Maß von Oberflächenglätte (Oberflächenglanz vorzugsweise >50 GU und besonders vorzugsweise >70 GU). Die äußerste Oberfläche kann alternativ dazu texturiert sein, um eine Textur für die Dokumente 72 bereitzustellen. Die Glanzverbesserungsstation 110 schließt vorzugsweise ein Anwendungssystem für Ablöseagens (nicht gezeigt) ein. Die Glanzverbesserungsstation kann weiterhin Abstreifmechanismen, wie etwa einen Luftpuffer, einschließen, um das Abstreifen des Dokuments 72 von den Schmelzelementen 112, 114 zu unterstützen.
Optionalerweise kann die Tonerformulierung Wachs einschließen, um die Ölanforderungen für die Glanzverbesserungsstation 110 zu verringern.
Die Glanzverbesserungsstation 110 wird in Kombination mit dem Drucker 10 beschrieben, welcher ein Zwischenübertragungselement 12 und ein Übertragungsschmelzelement 50 aufweist. Die Schmelzverbesserungsstation 110 ist jedoch mit allen Druckern anwendbar, welche Übertragungsschmelzsysteme aufweisen, welche Dokumente 72 mit niedrigem Glanz erzeugen. Insbesondere kann dieser Übertragungsschmelzelemente einschließen, welche ein einziges Übertragungs-/Übertragungsschmelzelement einsetzen.
Als ein beispielhaftes System hat das Übertragungsschmelzelement 50 vorzugsweise 120°C in der dritten Übertragungsspalte 86 und das Substrat 70 wird auf 85°C vorgeheizt. Das Ergebnis ist ein Dokument 72 mit einem Glanzwert von 20–30 GU. Schmelzelemente sind vorzugsweise auf 120°C geheizt. Die Temperatur der Schmelzelemente 112, 114 ist vorzugsweise anpassbar, so dass unterschiedliche Ausmaße oder Pegel von Glanz auf unterschiedliche Druckdurchläufe abhängig von der Wahl des Bedieners angewandt werden können. Höhere Temperaturen der Schmelzelemente 112, 114 vergrößern die Glanzverbesserung, während niedrigere Temperaturen das Maß der Glanzverbesserung auf dem Dokument 72 vermindern werden.
Die Schmelzelemente 112, 114 sind vorzugsweise Schmelzwalzen; die Schmelzelemente 112, 114 können alternativ Schmelzbänder sein. Die äußerste Oberfläche von jedem Schmelzelement 112, 114 ist relativ nicht anschmiegsam, vorzugsweise mit einem Durometer über 55 Shore A. Die Glanzverbesserungsstation 110 stellt eine Glanzverbesserung nach dem Drucker 10 bereit, welcher ein Übertragungsschmelzsystem anwendet, welches mit niedrigem Glanz in der dritten Übertragungsspalte 86 arbeitet. Der Drucker 10 bildet vorzugsweise Dokumente 72 mit 10–30 Gardner Gloss Units (GU) nach der dritten Übertragungsspalte 86 aus. Der Glanz auf den Dokumenten 72 wird mit der Tonermasse pro Flächeneinheit variieren. Die Glanzverbesserungseinheit 110 erhöht vorzugsweise den Glanz des Dokumentes 72 auf mehr als ungefähr 50 GU auf Lustro Gloss^TM-Papier, welches durch SD Warren Company vertrieben wird.

Claims

Eine Reinigungsstation (58) für eine Druckvorrichtung, wobei die Reinigungsstation umfasst: ein Schmelzelement (50) mit einer Schmelzeroberfläche; eine erste Reinigerwalze (259), welche in einem vorbestimmten Abstand von der Schmelzeroberfläche angeordnet ist und eine erste Walzenoberfläche festlegt; eine erste Tonerschicht (262) auf der ersten Walzenoberfläche und in Berührung mit der Schmelzeroberfläche; eine zweite Reinigerwalze (260), welche in einem vorbestimmten Abstand von der ersten Reinigerwalze (259) angeordnet ist und ein internes Volumen (264), eine zweite Walzenoberfläche und eine Toneröffnung (266) festlegt, welche die zweite Walzenoberfläche und das Volumen (264) flüssigkeitsmäßig verbindet; eine zweite Tonerschicht (263) auf der zweiten Walzenoberfläche und in Berührung mit der ersten Tonerschicht (262).
Die Reinigungsstation gemäß Anspruch 1, wobei die Schmelzeroberfläche einen Bildbereich eines Übertragungsschmelzelementes umfasst.
Die Reinigungsstation gemäß einem der Ansprüche 1 bis 2, wobei die Toneröffnung (266) eine Spirale ist.
Die Reinigungsstation von einem der Ansprüche 1 bis 2, wobei die Toneröffnung (266) eine Vielzahl von Öffnungen aufweist.
Die Reinigungsstation gemäß einem der Ansprüche 1 bis 2, wobei die zweite Tonerschicht (263) sich durch die Toneröffnung (266) und in das Volumen (264) hinein erstreckt.
Die Reinigungsstation gemäß einem der Ansprüche 1 bis 2, wobei die erste Tonerschicht (262) ungefähr in dem Bereich von 100°C bis 180°C liegt.
Die Reinigungsstation gemäß Anspruch 6, weiterhin umfassend eine Heizung (265) zum Heizen der ersten Tonerschicht (262).