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Dokumentenidentifikation DE69511763T2 09.03.2000
EP-Veröffentlichungsnummer 0684530
Titel Gerät zum Aufbereiten eines mit Flüssigentwickler erzeugten Bildes
Anmelder Xerox Corp., Rochester, N.Y., US
Erfinder Schlüter, Edward L., Jr., Rochester, NY 14612, US;
Sharf, Lucille M., Pittsford NY 14534, US;
Mammino, Joseph, Penfield NY 14526, US;
Chasko, Jerome P., Williamson NY 14589, US;
Tarnawskyj, Christine J., Webster NY 14580, US
Vertreter Grünecker, Kinkeldey, Stockmair & Schwanhäusser, 80538 München
DE-Aktenzeichen 69511763
Vertragsstaaten DE, FR, GB
Sprache des Dokument En
EP-Anmeldetag 04.05.1995
EP-Aktenzeichen 953030657
EP-Offenlegungsdatum 29.11.1995
EP date of grant 01.09.1999
Veröffentlichungstag im Patentblatt 09.03.2000
IPC-Hauptklasse G03G 15/11
IPC-Nebenklasse G03G 15/16   

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Konditionieren eines Bildes, das aus einem flüssigen Entwickler hergestellt wurde, und insbesondere eine Vorrichtung zum Entfernen von Dispersionsmittel von einem Bild, das aus einem flüssigen Entwickler hergestellt wurde.

Bei einem typischen elektrostatographischen Druckgerät wird ein Bilderzeugungselement eingesetzt, das mit einem zu druckenden Bild belichtet wird. Durch die Belichtung eines Bilderzeugungselementes wird ein elektrostatisches latentes Bild darauf erzeugt, das den Informationsbereichen entspricht, die in dem zu druckenden Bild enthalten sind. Das latente Bild wird entwickelt, indem ein Entwicklermaterial damit in Kontakt gebracht wird. Das auf dem photoleitenden Element aufgezeichnete entwickelte Bild wird auf ein Kopieblatt, wie beispielsweise Papier, direkt oder über ein Zwischentransportelement übertragen. Das entwickelte Bild auf dem Kopieblatt wird im allgemeinen Wärme und/oder Druck ausgesetzt, um es permanent darauf zu fixieren.

Es werden normalerweise zwei Typen von Entwicklermaterialien in elektrostatographischen Druckgeräten eingesetzt. Ein Typ Entwicklermaterial ist als Trockenentwicklermaterial bekannt und umfaßt Tonerteilchen oder Trägerteilchen mit reibungselektrisch daran haftenden Tonerteilchen. Ein weiterer Typ Entwicklermaterial ist ein Flüssigentwicklermaterial, das einen flüssigen Träger bzw. ein Dispersionsmittel mit darin dispergierten Tonerteilchen umfaßt.

Flüssiger Entwickler enthält normalerweise ungefähr 2 Gewichtsprozent Tonermaterial in Form feiner Feststoffteilchen, die in dem flüssigen Träger dispergiert sind. Bei dem flüssigen Träger handelt es sich normalerweise um einen Kohlenwasserstoff. Beim Entwicklungsverfahren enthält das entwickelte Bild auf dem Photorezeptor ungefähr 12 Prozent Tonerteilchen in flüssigem Kohlenwasserstoffträger. Um die Qualität der Übertragung des entwickelten Bildes auf ein Aufnahmeelement bzw. Kopieblatt zu verbessern, sollte das Bild konditioniert werden, d. h., der Feststoffanteil in der Flüssigkeit sollte erhöht werden, indem flüssiger Träger von dem Bild entfernt wird, wobei gleichzeitig verhindert werden muß, daß sich Tonerteilchen von dem Bild lösen. Je nach der strukturellen Zusammensetzung des speziellen flüssigen Trägers und der entsprechenden Eigenschaften beim Bilderzeugungsvorgang, so beispielsweise der Dampfdruckgeschwindigkeit, der Verdampfungsgeschwindigkeit und der Flüchtigkeit, sollte der Anteil der Feststoffe in der Flüssigkeit auf zwischen 25 und 75 Prozent erhöht werden. Der erhöhte Feststoffanteil kann erreicht werden, indem überschüssiger flüssiger Träger mit einem porösen Löscher in Form einer Walze oder eines Bandes (im folgenden zusammenfassend als "Walze" bezeichnet) entfernt wird, der normalerweise an dem photoleitenden Element positioniert wird, das das latente Bild erhält. Wenn das entwickelte Bild vor der endgültigen Übertragung auf ein abschließendes Kopieblatt auf ein Zwischenband übertragen wird, sollte dem entwickelten Bild auf dem Zwischenband erneut Flüssigkeit entzogen werden, um dem Anteil der Tonerfeststoffe weiter zu erhöhen, so daß die Menge an Flüssigkeit auf dem abschließenden Kopieblatt auf ein Minimum verringert wird und ein klares, qualitativ hochwertiges Bild erzeugt wird.

Polymere, wie beispielsweise verschiedene Polyurethane, Olefine, Tetrafluorethylene und verschiedene Elastomere, können zu einem offenzelligen poromerischen Schaumstoffmaterial verarbeitet werden, das sich für den Einsatz bei Löschwalzen eignet, wobei beispielsweise die Lehren von US-A-3,696, 180; 3,729,536; 3,860,680; 3,968,292; 4,157,424 und andere in der Technik bekannte Verfahren genutzt werden. Leitende Füllstoffe, die organisch oder anorganisch, ionisch oder elektronisch sein können, können zugesetzt werden, um die Leitfähigkeit des poromerischen Materials zu regulieren. Eine weitere poröse Walze nach dem Stand der Technik ist in EP-A-0639802 beschrieben, das nach dem frühesten Prioritätsdatum des vorliegenden Fall veröffentlicht wurde, jedoch ein früheres Prioritätsdatum hat und so unter Artikel 54(3) EPC fällt.

Bei diesen Verfahren zum Herstellen von offenzelligen Poromeren wird im allgemeinen eine obere und eine untere Außenhautschicht hergestellt. Dieser Außenhautüberzug hat im allgemeinen Poren, die kleiner sind und in geringerer Zahl vorliegen als in dem offenzelligen inneren Schaumstoffmaterial, und er dient als struktureller Halt und schützende Abdeckung für die innere Schaumstoffschicht. Der Außenhautüberzug muß so porös sein, daß er flüssigen Träger von dem entwickelten Bild absorbiert, sollte jedoch eine glatte, glänzende Oberflächenbeschaffenheit aufweisen, so daß Tonerteilchen von dem entwickelten Bild sich nicht von dem Bild lösen und in die Unregelmäßigkeiten eingebet tet werden, die an einer strukturierteren Löschwalzen-Außenhautfläche vorhanden sind. Es ist wichtig, zu verhindern, daß Tonerteilchen in die Löschwalze eindringen, da die Poren der Walze ansonsten verstopft werden und die Geschwindigkeit der Absorption des flüssigen Trägers von dem entwickelten Bild verringert wird. Die Qualität des Bildes leidet, wenn sich Tonerteilchen von ihm lösen, und die Walze muß häufig gereinigt und/oder ausgewechselt werden. Zusätzlich zu einer glatten Oberfläche des Löschwalzen-Außenhautüberzugs erzeugt eine an die Löschwalze angelegte Vorspannung, die die gleiche Polarität hat wie die Tonerteilchen des entwickelten Bildes, eine abstoßende Kraft zwischen dem Toner und der Walze, wodurch weiter verhindert wird, daß Tonerteilchen in die Löschwalze eindringen.

Ein Mangel dieser Art Löschwalze besteht jedoch darin, daß der Außenhautüberzug den Fluidstrom durch das poromerische Material hemmt, und zwar auch bei Systemen, bei denen die Entfernung der Flüssigkeit aus der Walze durch Vakuum unterstützt wird. Daher kann mit Löschwalzen häufig nicht der gewünschte Gewichtsanteil an Tonerfeststoffen mit der für einen Farbdrucker mit hohem Ausstoß erforderlichen Verarbeitungsgeschwindigkeit erzielt werden. Die Verarbeitungsgeschwindigkeit und/oder die Bildqualität sind durch die Entfeuchtungsvorrichtungen nach dem Stand der Technik, die bei Flüssigentwicklungssystemen eingesetzt wurden, beschränkt worden. Dieser Mangel tritt aufgrund der zunehmenden Tendenz, aus ökologischen, gesundheitlichen und Sicherheitsgründen Flüssigträger einzusetzen, die weniger flüchtig sind, noch deutlicher zutage. Weniger flüchtige flüssige Träger haben eine geringere Dampfdruckgeschwindigkeit und setzen daher während des Bilderzeugungsvorgangs weniger aggressive Gerüche frei und geben weniger Dampf in die Atmosphäre ab. So werden die Umweltverschmutzung und potentielle gesundheitliche Risiken für in der Nähe des Gerätes arbeitende Personen verringert. Aufgrund der geringeren Verdampfungsgeschwindigkeit dieser flüssigen Träger ist es jedoch noch notwendiger, ein System zu schaffen, das noch mehr flüssigen Träger von dem entwickelten Bild absorbieren kann.

Andere Typen von Löschwalzen sind in US-A-4237592 dargestellt. Die meisten dieser Walzen bestehen aus einem Absorptionsmaterial, wie beispielsweise einem elastischen Schaumstoff, der mit einem Geflecht überzogen ist, das aus Kunststoffmaterial besteht. Es wird des weiteren eine Walze offenbart, bei der das absorbierende Material mit einem perforierten Film aus Kunststoff oder Metall überzogen ist.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Walze zum Konditionieren eines Bildes geschaffen, das aus einem flüssigen Entwickler hergestellt wurde, der flüssigen Träger und Tonerteilchen enthält, die umfaßt:

ein Absorptionsmaterial, das den flüssigen Träger absorbiert; und

einen Überzug, der mit einem Teil des Absorptionsmaterials in Kontakt ist, wobei der Überzug im wesentlichen undurchlässig für Tonerteilchen und durchlässig für flüssigen Träger ist, um zu verhindern, daß sich Tonerteilchen von dem Bild lösen;

wobei der Überzug eine glatte Oberfläche und eine Vielzahl von Perforationen darin hat, deren Durchmesser zwischen ungefähr 1 um und ungefähr 15 um liegt, und deren Mittelpunkte voneinander um eine durchschnittliche Entfernung im Bereich von ungefähr 15 um bis ungefähr 30 um voneinander beabstandet sind, so daß flüssiger Träger durch ihn hindurch in das Absorptionsmaterial eintreten kann.

Die Erfindung betrifft des weiteren ein Druckgerät des Typs, das eine Bildaufnahmefläche, auf der ein Bild mit einem flüssigen Entwickler entwickelt wird, der flüssigen Träger und Tonerteilchen umfaßt, und eine Walze gemäß der vorliegenden Erfindung aufweist, die flüssigen Träger von ihr entfernt, bevor das entwickelte Bild von der Fläche auf ein abschließendes Kopieblatt übertragen wird.

Die vorliegende Erfindung wird in Form von Beispielen weitergehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, wobei:

Fig. 1 eine schematische Ansicht ist, die ein elektrophotographisches Druckgerät darstellt, das die Merkmale der vorliegenden Erfindung beinhaltet;

Fig. 2 eine schematische Ansicht ist, die einen Teil eines anderen elektrophotographischen Druckgerätes zeigt, bei dem ein Zwischen-Übertragungsband eingesetzt wird;

Fig. 3A eine vergrößerte, schematische Teilperspektivansicht einer in Fig. 1 und 2 eingesetzten Walze ist;

Fig. 3B eine weitere vergrößerte Ansicht eines Teils der Walze ist, der in Fig. 3A gekennzeichnet ist;

Fig. 4A eine vergrößerte schematische Seitenansicht einer weiteren Ausführung der Walze in Fig. 3A ist;

Fig. 4B eine vergrößerte schematische Vorderansicht der Walze in Fig. 4A ist;

Fig. 5 eine vergrößerte schematische Ansicht eines Teils einer anderen Ausführung der Walze in Fig. 3A ist; und

Fig. 6 eine vergrößerte schematische Schnittansicht eines Teils einer anderen Ausführung der Walze in Fig. 3A ist.

Wie in Fig. 1 zu sehen ist, wird bei dem Druckgerät 1 ein Band 2 mit einer photoleitenden Oberfläche, die auf ein leitendes Substrat aufgetragen ist, eingesetzt. Zunächst durchläuft Band 2 Ladestation A. In Ladestation A lädt eine Koronaerzeugungsvorrichtung 7 die photoleitende Oberfläche von Band 2 auf ein relativ hohes, im wesentlichen einheitliches Potential.

Nachdem die photoleitende Oberfläche von Band 2 geladen worden ist, wird der geladene Abschnitt zu Belichtungsstation B bewegt. In Belichtungsstation B liegt ein Originaldokument 8 auf einer transparenten Auflageplatte 9 auf. Eine Beleuchtungsbaugruppe, die allgemein mit dem Bezugszeichen 10 gekennzeichnet ist, beleuchtet das Originaldokument 8 auf Auflage 9, um Bildstrahlen zu erzeugen, die den Informationsbereichen des Dokumentes entsprechen. Die Bildstrahlen werden mittels eines optischen Systems auf den geladenen Abschnitt der photoleitenden Oberfläche projiziert. Das Lichtbild löst die Ladung in ausgewählten Bereichen auf, so daß ein elektrostatisches latentes Bild auf der photoleitenden Oberfläche aufgezeichnet wird, das den Informationsbereichen des Originaldokumentes entspricht.

Nachdem das elektrostatische latente Bild aufgezeichnet worden ist, bewegt Band 2 das elektrostatische latente Bild zu Entwicklungsstation C. In Entwicklungsstation C bringt Walze 11, die sich in der Richtung von Pfeil 12 dreht, ein flüssiges Entwicklermaterial 13 aus der Kammer von Gehäuse 14 in den Entwicklungsbereich 17. Eine vor dem Eintritt in den Entwicklungsbereich 17 angeordnete Elektrode 16 ist elektrisch so vorgespannt, daß sie unmittelbar vor dem Eingang in den Entwicklungsbereich 17 ein Wechselstromfeld erzeugt, um die Tonerteilchen im wesentlichen einheitlich in dem gesamten flüssigen Träger zu dispergieren. Die in dem flüssigen Träger verteilten Teilchen gehen durch Elektrophorese auf das elektrostatische latente Bild über. Die Ladung der Tonerteilchen hat zu der Ladung auf der photoleitenden Oberfläche entgegengesetzte Polarität.

Bei dem isolierenden flüssigen Trägem kann es sich beispielsweise um eine Kohlenwasserstofflüssigkeit handeln, obwohl auch andere isolierende Flüssigkeiten eingesetzt werden können. Eine geeignete Kohlenwasserstofflüssigkeit ist Isopar, bei dem es sich um ein Warenzeichen von Exxon Corporation handelt. Es gibt eine zunehmende Tendenz zum Einsatz von flüssigen Trägem, wie beispielsweise Mineralöl, dessen strukturelle Eigenschaften weniger flüchtig sind, und das daher geringere Dampfmengen in die Atmosphäre abgibt, so daß weniger schädliche und aggressive Dämpfe emittiert werden. Die Tonerteilchen umfassen ein Bindemittel und ein Pigment. Bei dem Pigment kann es sich um Rußschwarz handeln. Der Fachmann weiß jedoch, daß jedes beliebige geeignete flüssige Entwicklungsmaterial eingesetzt werden kann.

Entwicklungsstation C enthält die poröse Walze 18 mit Perforationen (in Fig. 3 bis 6 dargestellt) durch den Walzen-Außenhautüberzug hindurch. Walze 18 nimmt das entwickelte Bild auf Band 2 auf und konditioniert das Bild, indem es den Flüssigkeitsgehalt verringert und gleichzeitig das Lösen von Tonerteilchen von dem Bild hemmt. So wird der Feststoffgehalt des entwickelten Bildes erhöht und die Qualität des entwickelten Bildes verbessert. Die poröse Walze 18 wird im folgenden unter Bezugnahme auf Fig. 2 und ausführlich unter Bezugnahme auf Fig. 3-6 beschrieben. Die poröse Walze 18 arbeitet mit Vakuum 19 zusammen, um Flüssigkeit aus der Walze zu entfernen. Eine Walze (nicht dargestellt), die an die Löschwalze gedrückt wird, kann zusammen mit dem Vakuum oder an seiner Stelle eingesetzt werden, um den absorbierten flüssigen Träger aus der Löschwalze zu pressen und in einen Auffangbehälter abzugeben. Eine Lösch walze des Typs mit einer Druckwalze zum Entfernen von Flüssigkeit aus der Löschwalze ist beispielsweise in US-A-5352558 beschrieben.

Eine Vorspannung 53 wird an eine elektrisch leitende Walze angelegt, um ein elektrisches Feld zu erzeugen, das die gleiche Polarität hat wie die Tonerteilchen, so daß die Tonerteilchen abgestoßen werden und ihr Eindringen in die Walze 18 verhindert wird. Es versteht sich, daß Abwandlungen der Löschwalze der vorliegenden Erfindung, so beispielsweise eine Widerstands-Schaumstoffschicht darin (weitergehend unter Bezugnahme auf Fig. 3A beschrieben) oder eine Druckwalze, die daran gedrückt wird, zusätzlich zu der Löschwalze zusammenwirkend mit dem photoleitenden Band und/oder zusammenwirkend mit dem Zwischen-Übertragungsband, wie es unter Bezugnahme auf Fig. 2 beschrieben wird, vorhanden sein können. Des weiteren kann die vorliegende Erfindung auch da eingesetzt werden, wo die Flüssigkeitsabsorptionswalze die Form eines Bandes hat, das von zwei oder mehr innenliegenden Walzen angetrieben wird, wobei überschüssiger flüssiger Träger durch eine Schaumstoffschicht und einen Außenhautüberzug mit Perforationen hindurch absorbiert wird. Ein Band, das zum Auffangen von überschüssiger Flüssigkeit aus einem Bereich von mit flüssigem Entwickler entwickelten Bildern eingesetzt wird, ist in US-A-4,399,902 sowie 4,258,115 beschrieben.

In Funktion dreht sich Walze 18 in Richtung 20 und drückt auf das "feuchte" Bild auf Band 2. Der poröse Körper von Walze 18 absorbiert überschüssige Flüssigkeit von der Oberfläche des Bildes durch die Poren und Perforationen des Außenhautüberzuges. Das Vakuum 19, das sich an einem Ende des mittleren Hohlraums der Walze befindet, saugt Flüssigkeit, die durch Walze 18 gedrungen ist, über den Hohlraum ab und gibt die Flüssigkeit in einen Auffangbehälter oder an eine andere Position ab, von der aus der flüssige Träger entweder entsorgt oder zurückgeführt werden kann. Die poröse Walze 18, der die überschüssige Flüssigkeit entzogen wurde, dreht sich weiter in Richtung 20, so daß kontinuierlich Flüssigkeit von dem Bild auf Band 2 absorbiert wird.

Nachdem das elektrostatische latente Bild entwickelt worden ist, transportiert Band 2 das entwickelte Bild zu Übertragungsstation D. In Übertragungsstation D wird ein Blatt Trägermaterial 22 durch einen Blattransportmechanismus, der allgemein mit dem Bezugszeichen 24 gekennzeichnet ist, von einem Stapel 23 transportiert. Übertragungsstation D enthält eine Koronaerzeugungsvorrichtung 25, die Ionen auf die Rückseite des Trägermaterialblattes 22 sprüht. So wird das entwickelte Bild von der photoleitenden Oberfläche von Band 2 auf Kopieblatt 22 angezogen. Nach der Übertragung bewegt Förderband 26 das Kopieblatt 22 zu Fixierstation E.

Fixierstation E enthält eine Fixierbaugruppe, die allgemein mit dem Bezugszeichen 27 gekennzeichnet ist, und das entwickelte Bild fest auf dem Kopieblatt 22 fixiert. Fixierbaugruppe 27 enthält eine beheizte Fixierwalze 28 sowie eine Stützwalze 29, die federnd in Kontakt miteinander gedrückt werden, so daß ein Spalt entsteht, den das Kopieblatt 22 durchläuft. Nach dem Fixieren wird das fertige Kopieblatt 22 in Ausgabefach 30 abgegeben, von wo es durch die Bedienungsperson des Gerätes entnommen wird.

Nachdem das entwickelte Bild auf Kopieblatt 22 übertragen worden ist, haftet restliches flüssiges Entwicklermaterial an der photoleitenden Oberfläche von Band 2. Eine Reinigungswalze 31, die aus einem geeigneten Kunstharz besteht, wird in einer Richtung entgegengesetzt zur Bewegungsrichtung von Band 2 bewegt, um die photoleitende Oberfläche sauberzuwischen. Es versteht sich jedoch, daß in der Technik eine Reihe von Photoleiter-Reinigungseinrichtungen vorhanden sind, von den jede bei der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden kann. Auf der photoleitenden Oberfläche verbleibende Restladung wird durch Beleuchten der photoleitenden Oberfläche mit Licht von Lampen 34 gelöscht.

Fig. 2 ist eine schematische Darstellung eines Teils eines anderen Druckgerätes, bei dem ein sich bewegendes Bildtransportband eingesetzt wird, von dem ein Bild auf ein Zwischenband übertragen wird. Elektrostatographische Vervielfältigungsgeräte, bei denen Zwischenbänder eingesetzt werden, sind beispielsweise in US-A-4,183,658, 4,684,238, 4690,539 sowie 5,119,140 beschrieben. In Fig. 2 sind Elemente, die mit den Elementen in Fig. 1 identisch sind, mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. In Fig. 2 ist ein Druckgerät dargestellt, bei dem Band 2 mit einer photoleitenden Oberfläche eingesetzt wird, die auf ein leitendes Substrat aufgetragen ist. Walze 3 dreht sich und bewegt Band 2 in der Richtung von Pfeil 6. Band 2 durchläuft Ladestation A, in der eine Koronaerzeugungsvorrichtung 7 die photoleitende Oberfläche des Bandes 2 lädt. Der Ladungsabschnitt von Band 2 wird zur Belichtungsstation B weitertransportiert, wo Bildstrahlen von einem Originaldokument mittels eines optischen Systems auf den geladenen Abschnitt der photoleitenden Oberfläche projiziert werden, um ein elektrostatisches latentes Bild aufzuzeichnen. Nachdem das elektrostatische latente Bild aufgezeichnet worden ist, bewegt sich Band 2 zu Entwicklungsstation C weiter. In Station C bringt Walze 11 ein flüssiges Entwicklermaterial 13 aus der Kammer von Gehäuse 14 in Entwicklungsbereich 17. Die vor dem Eingang zu dem Entwicklungsbereich 17 positionierte Elektrode 16 ist elektrisch so vorgeladen, daß sie die Tonerteilchen im wesentlichen einheitlich in dem gesamten flüssigen Träger verteilt. Entwicklungsstation C enthält die poröse Löschwalze 18 mit Perforationen durch die Außenhautoberfläche hindurch. Walze 18 nimmt das entwickelte Bild auf Band 2 auf und konditioniert das Bild, indem sein Flüssigkeitsgehalt verringert wird, wobei gleichzeitig das Lösen von Tonerteilchen von dem Bild verhindert wird. So wird der Feststoffgehalt des Bildes erhöht. Die Walze 18 wirkt mit Vakuum 19 zusammen, um den flüssigen Träger zu entfernen. Eine Vorspannung wird an Walze 18 angelegt, so daß eine abstoßende Kraft vorhanden ist, die verhindert, daß sich Tonerteilchen von der photoleitenden Oberfläche lösen und in die Walze 18 eindringen.

Nachdem das elektrostatische latente Bild entwickelt worden ist, befördert Band 2 das entwickelte Bild zu Übertragungsstation D. In Übertragungsstation D wird das entwickelte flüssige Bild elektrostatisch auf ein Zwischenelement bzw. -band übertragen, das allgemein mit dem Bezugszeichen 35 gekennzeichnet ist. Band 35 läuft um beabstandete Walzen 36 und 37 herum. Band 35 bewegt sich in der Richtung von Pfeil 38. Druck- Übertragungswalze 39 drückt Band 35 an Band 2, um die Übertragung des Bildes auf das Zwischenband 35 zu gewährleisten. Die poröse Löschwalze 40 mit Perforationen durch den Walzen-Außenhautüberzug nimmt das entwickelte Bild auf Band 35 auf und verringert den Flüssigkeitsgehalt, wobei gleichzeitig verhindert wird, daß sich Tonerteilchen von dem Bild lösen, so daß der Feststoffgehalt des Bildes weiter erhöht wird. Die Walze 40 erhöht den Feststoffgehalt auf ungefähr 25 bis 75 Gew.-%, indem in diesem Bereich überschüssiger flüssiger Träger entfernt wird. Die Erhöhung des Feststoffgehaltes auf dem Zwischenband stellt einen besonders wichtigen Vorgang beim Verfahren des Entwickelns eines Farbbildes unter Verwendung mehrerer übereinanderliegender Bilder unterschiedlicher Farbe dar. Die Walze der vorliegenden Erfindung kann, wie in Fig. 2 dargestellt, genutzt werden, um flüssigen Träger mit erhöhter Geschwindigkeit von einem Bild in einem System mit einem Zwischenübertragungsband zu absorbieren. Dadurch wird der Feststoffgehalt des Bildes erhöht, so daß sich die Verarbeitungsgeschwindigkeit bei der Herstellung von Farbbildern erhöht.

In Funktion dreht sich Walze 40 in Richtung 41 und drückt auf das Bild auf Band 35. Der poröse Körper von Walze 40 absorbiert Flüssigkeit von der Oberfläche des Bildes. Die absorbierte Flüssigkeit durchdringt Walze 40 und gelangt in den Innenhohlraum 49, in dem Vakuum die Flüssigkeit aus der Walze 40 in einen Flüssigkeitsauffangbehälter oder an eine andere Position absaugt, von der aus der flüssige Träger entweder entsorgt oder zurückgeführt werden kann. Die poröse Walze 40, aus der überschüssige Flüssigkeit entfernt wurde, dreht sich weiter in Richtung 41, so daß kontinuierlich Flüssigkeit von den Bildern auf Übertragungsband 35 absorbiert wird. Eine Vorspannung 53 wird an die Walze angelegt, so daß eine abstoßende Kraft auf die Tonerteilchen wirkt und die Tonerteilchen daran gehindert werden, in die Walze 40 einzudringen. Walze 40 kann zusammen mit einer Druckwalze (nicht dargestellt) eingesetzt werden, um die in die Walze 40 absorbierte Flüssigkeit zu entfernen.

Anschließend transportiert Band 35 das entwickelte Bild zu Übertragungsstation D. In Übertragungsstation D wird ein Blatt Trägermaterial 22 durch einen Blattransportmechanismus, der allgemein mit dem Bezugszeichen 24 gekennzeichnet ist, von Stapel 23 heruntertransportiert. Das entwickelte Bild wird von der photoleitenden Oberfläche von Band 35 auf Kopieblatt 22 angezogen. Nach der Übertragung bewegt Förderband 45 das Kopieblatt 22 zu dem Ausstoßausgabefach 30.

Obwohl die in Fig. 2 dargestellte Vorrichtung lediglich eine poröse Walze 40 zeigt, können entsprechend der vorliegenden Erfindung bei der Übertragung mehrere Bilder auf ein Zwischenband 35 mehrere Stationen mit porösen Walzen eingesetzt werden.

In Fig. 3, 4, 5 und 6 sind Strukturen verschiedener Ausführungen der porösen Löschwalze 18 von Entwicklungsstation C in Fig. 1 und 2 sowie der porösen Löschwalze 40 von Zwischenband 35 in Fig. 2 detailliert dargestellt. Diese Walzen werden in Fig. 3 bis 6 zusammen mit dem Bezugszeichen 50 gekennzeichnet, und identische Elemente, die zu Walze 50 gehören, werden mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.

In Fig. 3A und 3B ist zu sehen, daß Walze 50 einen starren porösen tragenden Kern 46 umfaßt. Bei der vorliegenden Ausführung hat der Kern 46 die Form einer Röhre mit einem Hohlraum 49 über die gesamte Länge der Walze. Eine nachgiebige mikroporöse Walze 47 und ein Außenhautüberzug 48 mit einer Struktur aus Öffnungen bzw. Perforationen ist um den Kern 46 herum vorhanden. Ein Vakuum 19 saugt den flüssigen Träger, der in Walze 50 eingedrungen ist, in Hohlraum 49 ab. Eine Hochvorspannungsquelle 53 ist zwischen das Band 2 und den leitenden Kern 46 von Walze 50 geschaltet und erzeugt eine Vorspannung, die die gleiche Ladung hat wie die Tonerteilchen. Die Vorspannung stößt die Tonerteilchen des Bildes auf dem Band kontinuierlich von der Walze ab, während der flüssige Träger in die Walze 50 absorbiert wird. Ein Druckregler (nicht dargestellt) kann zusammen mit der Walze eingesetzt werden, um einen Über- oder Unterdruck an der Walze zu erzeugen.

Der poröse tragende Kern 46 kann ein Material umfassen, das aus der Gruppe ausgewählt wird, die sich aus Sintermetall, Kunststoff und Keramik zusammensetzt. Wenn der tragende Kern 46 ein Sintermetall umfaßt, können als Metalle beispielsweise rostfreier Stahl, Kupfer und Bronze eingesetzt werden. Das Material ist vorzugsweise elektrisch leitend, und zwar entweder selbst oder in Kombination mit einem anderen leitenden Material, so daß eine Vorspannung 53 daran angelegt werden kann, und ein elektrisches Feld eine abstoßende Kraft erzeugt, die auf die Tonerteilchen in dem Bild wirkt. Die Poren des tragenden Kerns können beispielsweise im allgemeinen einen Durchmesser von 2500 um oder weniger haben.

Die nachgiebige mikroporöse Schaumstoffwalze 47 ist dadurch gekennzeichnet, daß offene Zellen die Schicht bilden. Die nachgiebige Schaumstoffwalze 47 kann ein absorbierendes Polymer- und Elastomermaterial mit einem integrierten leitenden Füllstoff oder einem dissipativen Füllstoff umfassen. Die nachgiebige Walze 47 hat eine Durometerhärte von 10 bis 90 Shore A, vorzugsweise von 20 bis 60 Shore A und eine Dicke von 25,4 um bis 1,27 cm, und vorzugsweise eine Dicke von ungefähr 1 mm bis 6,35 mm. Das Absorptionsmaterial der mikroporösen Walze 47 kann jedes beliebige geeignete Material sein, vorzugsweise ein Schaumstoff, der beispielsweise aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus Polyurethan, Silikon, Fluorkohlenwasserstoff, Polyimid, Melamin und Kautschuk besteht, so beispielsweise Permair® (ein mikroporöses Polyurethanmaterial, das von Porvair Ltd., England bezogen werden kann) und Tetratex® (eine mikroporöse halbdurchlässige Flurokohlenwasserstoffmembran, die von Tetratec Corp., Pennsylvania, bezogen werden kann). Vorzugsweise weist das absorbierende Material einen Widerstand auf, so daß das durch die Vorspannung 53, die an den Kern 46 angelegt wird, erzeugte elektrische Feld die Abstoßung der Tonerteilchen von der Walze 50 weiter verstärkt. Ein geeigneter Pegel des Widerstandswertes des absorbierenden Materials liegt im Bereich von 10&supmin;&sup5; bis 10&supmin;¹¹ Ohm-cm und vorzugsweise im Bereich von 10&supmin;&sup6; bis 10&supmin;&sup9; Ohm-cm. Das absorbierende Material muß natürlich mit dem flüssigen Trägermaterial, das eingesetzt wird, kompatibel sein.

Die offenzelligen Poren des absorbierenden Materials können im allgemeinen einen Durchmesser von weniger als 1000 um haben, und vorzugsweise sollte dieser im Bereich von ungefähr 5 bis ungefähr 300 um liegen, obwohl bei dem Endprodukt Porengrößen außerhalb dieser Grenzwerte vorliegen können. So können beispielsweise sehr kleine Poren mit einem Durchmesser von 1 um oder weniger eingesetzt werden, um flüssigen Träger von einem Bild zu absorbieren, jedoch wäre dann ein erhöhter Druck erforderlich, um eine gleiche Menge an Flüssigkeit wie bei einer Walze mit größeren Poren zu entfernen.

Das Vakuumsystem 19 trägt dazu bei, flüssigen Träger durch die Löschwalze in den Hohlraum 49 abzusaugen, wo es anschließend zu einer Auffangposition abgeleitet wird. Der Druck des Vakuumsystems muß so eingestellt werden, daß nur flüssiger Träger von dem Bild entfernt wird und die Saugkraft nicht so stark ist, daß der Toner entfernt wird. Ein Vakuumdruck von 0,127 Pa (0,5 Inch Wassersäule) bis über 11,4 Pa (45 Inch Wassersäule) und vorzugsweise im Bereich von 0,254 Pa (1,0 Inch Wassersäule) bis 3,8 Pa (15 Inch Wassersäule) hat sich als für den vorliegenden Einsatzzweck geeignet erwiesen.

Der Vakuumdruck und die Geschwindigkeit der Walze 50 können bei einer bevorzugten Ausführung so ausgewählt werden, daß die Poren der Walzen mit flüssigem Träger gefüllt gehalten werden. Es liegt auf der Hand, daß die durch den Löschwalzen-Außenhautüberzug 48 der vorliegenden Erfindung ausgebildeten Perforationen 52 zu einer Erhöhung der Absorptionsgeschwindigkeit des flüssigen Trägers und daher der Gesamtverarbeitungsgeschwindigkeit beim Bildherstellungsverfahren beitragen, und zwar insbesondere dann, wenn zusätzlich der Vakuumdruck erhöht wird. So trat z. B. bei einer Löschwalze mit einer absorbierenden Schaumstoffschicht aus einem Polyurethanschaumstoff des Typs Endur-C von Roger's Corporation mit einem nichtperforierten Au ßenhautüberzug eine Zunahme der Durchlässigkeit von mehr als dem 85-fachen auf, wenn der Außenhautüberzug gleichmäßig mit einem Laser perforiert wurde, wobei die Löcher einen durchschnittlichen Durchmesser von 250 um aufwiesen.

Bei einer bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung hat der Außenhautüberzug 48 eine glatte, glänzende Oberflächenbeschaffenheit mit Mikroporen, die im allgemeinen kleiner sind als die Tonerteilchen des flüssigen Entwicklers. Eine minimale Oberflächenfeinstruktur des Außenhautüberzugs wird bevorzugt, so daß die Tonerteilchen sich nicht von dem entwickelten Bild lösen und in größeren Poren und/oder den Unregelmäßigkeiten einer gröberen Außenhautoberfläche mit einer größeren Oberflächenfeinstruktur eingebettet werden können.

Der Außenhautüberzug 48 weist Perforationen 52 auf, die über die gesamte Oberfläche des Überzugs 48 verteilt sind. Perforationen, die durch den Außenhautüberzug hindurch ausgebildet sind, erhöhen die Durchlässigkeit der Walze. Da die Absorptionsgeschwindigkeit von Flüssigkeit aus dem flüssigen Entwickler bei Löschwalzen nach dem Stand der Technik bisher hohe Bildqualität bei hohen Verarbeitungsgeschwindigkeiten verhindert hat, dient die vorliegende Erfindung dazu, ein qualitativ hochwertiges Bild bei erhöhter Verarbeitungsgeschwindigkeit herzustellen, bei dem eine minimale Menge an Flüssigkeit und eine maximale Menge an Toner während der Übertragung des Bildes auf ein abschließendes Kopieblatt vorhanden ist.

Perforationen, die durch den Löschwalzen-Außenhautüberzug 48 hindurch ausgebildet sind, können kreisförmig sein, oder sie können jede beliebige andere Form aufweisen, die maximale Absorption von flüssigem Träger fördert. Die Perforationen können einheitlich oder uneinheitlich über die gesamte Oberfläche des Außenhautüberzugs verteilt sein. Bei einer Ausführung der vorliegenden Erfindung haben, wie in Fig. 3A dargestellt, die kreisförmigen Perforationen 52 durch den Löschwalzen-Außenhautüberzug 48 hindurch einen durchschnittlichen Durchmesser von weniger als 25 um, wobei dieser vorzugsweise im Bereich von 1 um bis ungefähr 15 um liegt. Der Mittenabstand der Perforationen liegt im Bereich zwischen 0,015 Inch bis 0,030 Inch. Es versteht sich, daß bei geringfügigen Abweichungen der Perforationsgröße und -abstände ähnliche Ergebnissen erhöhter Durchlässigkeit der Löschwalze gewährleistet wären, diese Werte sollten jedoch nicht erheblich überschritten werden, so daß die Möglichkeit des Eindringens von Tonerteilchen in die Löschwalze nicht vergrößert wird. Die Löschwalze sollte gegenüber flüssigem Träger durchlässig bleiben, jedoch im wesentlichen undurchlässig gegenüber Tonerteilchen, um zu verhindern, daß sich die Tonerteilchen aus dem Bild lösen.

Das Lochherstellungsverfahren zur Ausbildung der Perforationen kann mechanischer Natur sein, so können sie mit einer Nadel, einem Messer oder einem anderen scharfen Werkzeug hergestellt werden, das die Außenhautüberzugsoberfläche durchsticht oder durchschneidet. Als Alternative dazu könnten thermische Verfahren, so beispielsweise unter Verwendung eines Lasers, oder ein Ätzverfahren mit Hilfe photochemischer Methoden eingesetzt werden, oder auch eine Kombination aus allen oben aufgeführten Verfahren bzw. äquivalenten Verfahren, um die Perforationen der vorliegenden Erfindung herzustellen.

Ein beispielhaftes Perforierungsverfahren stellt das Wasserstrahlbohren dar, bei dem unter Druck stehendes Wasser eine Struktur von Perforationen durch den Außenhautüberzug hindurch herstellt. Das direkte Auftreffen eines Wasserstrahls durch eine strukturierte Schablone oder Form hindurch, der anschließend den Außenhautüberzug durchlöchert, kann zur Ausführung des Perforationsvorgangs eingesetzt werden. Eine zylindrische Schablone, die aus rostfreiem Stahl besteht und aus einer inneren und einer äußeren Hülse besteht, kann eingesetzt werden, um den Perforationsvorgang mit geringeren Herstellungskosten und verkürzter Herstellungszeit auszuführen. Das gewünschte Lochmuster wird in den rostfreien Stahl im voraus so eingebrannt, daß die innere und die äußere Schablonenstruktur miteinander fluchtend sind. Der zu perforierende Außenhautüberzug wird zwischen der inneren und der äußeren zylindrischen Schablone eingeschlossen und anschließend an einer Vorrichtung befestigt, die Drehen der Schablonenbaugruppe ermöglicht. Die zylindrische Baugruppe wird dann in ein vorhandenes Hochdruck-Wasserstrahlsystem eingesetzt, in dem eine Flachstrahldüse so eingestellt wird, daß sie die Schablonenbaugruppe überstreicht, während diese sich dreht. Die Düse ist so positioniert, daß der Hochdruck-Flachstrahl aus Wasser durch jedes Loch hindurchbläst, um den Außenhautüberzug entsprechend dem vorgegebenen Lochdurchmesser bzw. -muster auf der Schablone zu entfernen. Durch dieses Verfahren wird mögliches Verkohlender Außenränder der Perforationen mit einem thermischen Verfahren, z. B. einem Laser, vermieden, und darüber hinaus werden die Außenhautrückstände, die bei einem thermischen oder mechanischen Perforationsver fahren auf der Oberfläche verbleiben, auf ein Minimum verringert. Minimale Rückstände sind vorteilhaft, weit dadurch die Oberflächenbeschaffenheit des Außenhautüberzugs glatt gehalten wird, so daß verhindert wird, daß sich Tonerteilchen von dem Bild lösen und an einer rauheren Außenhautoberfläche haften.

Bei Systemen, bei denen die Löschwalze 50 währen des Vorgangs der Entfernung von flüssigem Träger zusammengedrückt werden, wie dies in Fig. 4A und 4B dargestellt ist, können die Perforationen 52 durch den Außenhautüberzug 48 hindurch eine andere als die Kreisform haben, so daß eine maximale Menge an Flüssigkeit beim Zusammendrücken durch die Löschwalze hindurchfließen kann. Das Zusammendrücken der Löschwalze kann ein nützlicher Schritt beim Konditionieren des Flüssigentwicklerbildes sein, durch den die Absorptionsrate potentiell erhöht wird, und die Tonerteilchen auf dem Bild verdichtet werden, so daß die Stapelhöhe des Bildes verringert wird.

Bei einer weiteren Ausführung der Erfindung werden, wie mit der vergrößerten Schnittansicht in Fig. 5 dargestellt, die die Proportionen der Perforationsdurchmesser zueinander zeigt, Öffnungen bzw. Perforationen 54 ebenfalls in einem separaten Verfahrensschritt durch die nachgiebige Schaumstoffwalzenschicht 47 unter Verwendung der erwähnten Perforationsverfahren bzw. ihrer Äquivalente hergestellt. Die Größe der Perforationen, die durch diese Schaumstoffschicht 47 hindurch hergestellt werden, wird nicht durch die Tonerteilchengröße beschränkt, wie dies bei den Perforationen 52 der Fall ist, die durch die Außenhaut-Überzugsschicht 48 hindurch hergestellt werden. So haben bei dieser Ausführung beispielsweise die Perforationen 54, die durch die nachgiebige Schaumstoffschicht hindurch ausgebildet sind, einen durchschnittlichen Durchmesser von 250 bis 300 um, während die Außenhautüberzugs-Perforationen 52 einen durchschnittlichen Durchmesser von weniger als 15 um haben.

Bei einer weiteren Ausführung der Erfindung werden, wie mit einer vergrößerten Schnittansicht in Fig. 6 dargestellt, die die Perforationsdurchmesser zeigt, die Perforationen 56 durch die Außenhautüberzugsschicht 48 und die nachgiebige Schaumstoffschicht 47 hindurch in einem einzigen Verfahrensschritt unter Verwendung der erwähnten Perforationsverfahren und ihrer Äquivalente hergestellt. Bei dieser Ausführung ist jedoch die Perforationsgröße durch beide Schichten hindurch durch die Tonerteilchengröße bestimmt, um zu verhindern, daß Toner in die Walze eindringt. Bei dieser Ausführung ha ben beispielsweise die Perforationen 56 sowohl durch den Außenhautüberzug 48 als auch durch die nachgiebige Schaumstoffschicht 47 hindurch einen durchschnittlichen Durchmesser von weniger als 15 um.


Anspruch[de]

1. Walze (50) zum Konditionieren eines Bildes, das aus einem flüssigen Entwickler (13) hergestellt wurde, der flüssigen Träger und Tonerteilchen enthält, die umfaßt:

ein Absorptionsmaterial (46, 47), das den flüssigen Träger absorbiert; und

einen Überzug (48), der mit einem Teil des Absorptionsmaterials in Kontakt ist, wobei der Überzug im wesentlichen undurchlässig für Tonerteilchen und durchlässig für flüssigen Träger ist, um zu verhindern, daß sich Tonerteilchen von dem Bild lösen;

wobei der Überzug (48) eine glatte Oberfläche und eine Vielzahl von Perforationen (52) aufweist, so daß flüssiger Träger durch ihn hindurch zu dem Absorptionsmaterial gelängen kann, dadurch gekennzeichnet, daß die Perforationen einen Durchmesser haben, der zwischen 1 um und 15 um liegt, und ihre Mittelpunkte um eine durchschnittliche Entfernung im Bereich von 15 um bis 30 um voneinander beabstandet sind.

2. Walze nach Anspruch 1, wobei das Absorptionsmaterial einen Hohlraum (49) begrenzt.

3. Walze nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, die des weiteren eine Entfernungseinrichtung umfaßt, die flüssigen Träger aus dem Absorptionsmaterial entfernt.

4. Walze nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Absorptionsmaterial umfaßt:

einen starren porösen Kern (46); und

eine nachgiebige offenzellige poröse Walze (47), die um den Kern (46) herum angebracht ist.

5. Walze nach Anspruch 4, wobei die nachgiebige offenzellige poröse Walze (47) einen Widerstandswert im Bereich von 10&supmin;&sup5; Ohm-cm bis ungefähr 10&supmin;¹¹ Ohm-cm aufweist.

6. Walze nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Überzug mikroporös ist.

7. Walze nach einem der Ansprüche 1 bis 6; wobei die durch den Überzug hindurch ausgebildeten Perforationen sich durch das Absorptionsmaterial hindurcherstrecken und/oder das Absorptionsmaterial eine Vielzahl von Perforationen enthält, die einen Durchmesser zwischen ungefähr 1 um und ungefähr 300 um haben.

8. Druckgerät des Typs, das eine Bildaufnahmefläche, auf der das Bild mit einem flüssigen Entwickler, der flüssigen Träger und Tonerteilchen umfaßt, entwickelt wird, und eine Walze nach einem der Ansprüche 1 bis 7 aufweist.







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