DE1018435B - Verfahren und Vorrichtung zum Fixieren xerographischer Abzuege - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die xerographischen Druckverfahren sind bereits bekannt. Sie beruhen darauf, daß ein auf einer durch Lichtstrahlen leitend werdenden Isolationsschicht, z. B. Selen, einer elektrostatisch aufgeladenen, elektrisch leitenden Platte oder Trommel gespeichertes latentes Bild durch ein aus Harzen und Färbemitteln bestehendes, nichtleitendes elektroskopisches Pulver sichtbar gemacht wird. Dieses so erzeugte Pulverbild wird dann auf den Druckempfänger, z. B. ein Papierband, übertragen und auf diesem fixiert. Die Fixierung des Pulverbildes kann nach mehreren bekannten Verfahren erfolgen. So ist es beispielsweise möglich, durch den über das Pulverbild geleiteten Dampf eines Lösungsmittels die Pulverteilchen zu lösen und sie mit der Papierunterlage zu verbinden. Bei diesem bekannten Verfahren gelang es aber nur sehr schwer, einwandfreie Bilder herzustellen, da die Lösung des Pulvers nur ungleichmäßig und unvollständig erfolgte. Es wurde daher ein Verfahren vorgeschlagen, bei welchem mindestens ein Teil des Lösungsmitteldampfes auf oder in unmittelbarer Nähe des zu fixierenden Pulvers dadurch kondensiert wird, daß dem Papierband und dem Pulverbild etwa zur Zeit der Einwirkung des Lösungsmitteldampfes eine zur Abkühlung unter den Siedepunkt des Lösungsmittels genügende Wärmemenge entzogen wird.

Die vorliegende Erfindung verbessert das bekannte Lösungsmitteldampf-Fixierverfahren weiter durch die gleichzeitige Anwendung des Prinzips der elektrostatischen Anziehung der Pulver- und Lösungsmitteldampfteilchen. Das zu fixierende Pulverbild und die nicht von Pulver bedeckten Flächen des Papiers werden zunächst mit einer Polarität aufgeladen, hierauf die pulverfreien Flächen des Papiers wieder entladen und anschließend mit dem aufgeladenen Pulverbild unter gleichzeitiger Abkühlung dem mit der entgegengesetzten Polarität aufgeladenen Dampf des Lösungsmittels ausgesetzt. Zu diesem Zweck durchläuft das die unfixierten elektroskopischen Pulverbilder tragende Papierband auf dem Weg von der Bildübertragungsstation zur Fixierstation eine Ionisiereinheit, durch welche das Pulverbild und die unbedeckten Flächen des Bandes eine negative elektrostatische Aufladung erhalten, die von den pulverfreien Flächen des Bandes bei dessen weiterer Bewegung über eine geerdete Rolle wieder abgeleitet wird. Hierauf gleitet das Papierband mit den Pulverbildern in der Fixierstation über einen Kühlkörper. Gleichzeitig wird die obere Fläche des Bandes und das Pulverbild dem positiv elektrostatisch aufgeladenen Dampf des Lösungsmittels ausgesetzt, so daß dessen Teilchen vom Pulverbild angezogen und die Pulverteilchen gelöst werden und sich mit dem Papierband verbinden.

Verfahren und Vorrichtung
zum Fixieren xerographischer Abzüge

Anmelder:

IBM Deutschland Internationale

Büro-Maschinen Gesellschaft m.b.H.,

Sindelfingen (Württ),

Böblinger Allee 49

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 8. September 1955

Wallis Darte Bolton, Vestal, N. Y. (V. St. Α.),
ist als Erfinder genannt worden

Die Dampfteilchen des Lösungsmittels werden durch eine Düse in die Fixierkammer gesprüht und durch unter Spannung stehende Drähte, z. B. Netz, elektrisch aufgeladen. Erfolgt die Aufladung mit der Polarität des Pulverbildes, so wird eine Fixierung verhindert, da sich Dampfteilchen und Pulverteilchen elektrostatisch abstoßen und das Pulverbild nicht benetzt wird.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus dem Ausführungsbeispiel der Fixiereinrichtung, die an Hand der Zeichnungen beschrieben wird. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer xerographischen Druckvorrichtung,

Fig. 2 eine schematische Darstellung der in Verbindung mit der xerographischen Druckvorrichtung verwendeten Fixierstation gemäß der Erfindung,

Fig. 3 eine andere Vorrichtung zur Aufladung des unfixierten Pulverbildes.

Auf einer Trommel 10 (Fig. 1) ist eine photoelektrische Platte 11 befestigt, welche aus einer photoelektrischen Schicht 12, z. B. aus amorphen Selen, die auf einem elektrisch leitenden Zylinder 13 aufgebracht ist, besteht. Der leitende Zylinder 13 steht in gutem elektrischem Kontakt mit dem Trommelzylinder 10, der über seine Welle 16 elektrisch geerdet ist.

Die Trommel 10 wird durch einen Motor (nicht dargestellt) im entgegengesetzten Uhrzeigersinn angetrieben, und beim aufeinanderfolgenden Vorbeigang der wirksamen Flächen der lichtempfindlichen photoelektrischen Schicht 12 an einer Ionisiereinheit 17 wird die Schicht 12 positiv elektrostatisch auf-

7C: 758/134

geladen. Diese Ionisiereinheit ist bekannt und wird daher nicht weiter beschrieben. Die so aufgeladenen Bildflächen der Schicht 12 werden hierauf durch eine optische Bilderzeugungseinheit 18 hindurchbewegt, welche ein optisches Bild auf die Fläche der Schicht 12 projiziert. Da die verschiedenen Arten der Bilderzeugung bei den xerographischen Verfahren bereits bekannt sind und keinen Teil der vorliegenden Erfindung bilden, wird diese Einheit nicht im einzelnen erläutert.

Durch das von der Einheit 18 projizierte optische Bild wird ein latentes elektrostatisches Bild auf der photoelektrischen Platte 11 dadurch erzeugt, daß alle elektrisch aufgeladenen Flächenteile der Schicht 12, auf welche Lichtstrahlen auffallen, entladen werden, während alle nicht belichteten Flächenteile positiv aufgeladen bleiben. Nach dem Durchgang durch die Projektionseinheit 18 bleibt daher ein dem projizierten optischen Bild entsprechendes latentes elektro-Um auf der Oberfläche der photoelektrischen Platte 11 zurückgebliebenes Tönungspulver zu entfernen, ist eine rotierende Plüschreinigungsrolle 27 (Fig. 1) vorgesehen. Diese Rolle 27 ist in einem Gehäuse 28 drehbar angeordnet, in welches das überschüssige Tönungspulver von der Bildschicht 12 abgestreift wird. Zur Entfernung des im Gehäuse 28 gesammelten xerographischen Tönungspulvers kann eine Saugeinrichtung (nicht gezeigt) vorgesehen werden.

ίο Wie bereits erwähnt, bewirkt das an die Übertragungsrolle 22 angelegte positiv elektrische Potential die Übertragung des auf der Fläche der xerographischen Trommel 10 entwickelten Bildes auf die Druckunterlage 26, die beispeilsweise ein Papierband sein kann. Dieses Band wird mit einer linearen, der Umfangsgeschwindigkeit der xerographischen Trommel 10 gleicher Geschwindigkeit von einer Vorratsrolle 29 abgezogen und durch die Übertragungsstation 22 und durch einen durch den Block 32 dargestellten Bild

statisches Bild in der photoelektrischen Platte ge- 20 fixierapparat bewegt und schließlich auf einer Rolle

speichert. Bei der weiteren Drehung der Trommel 10 wird das latente elektrostatische Bild durch eine Entwicklungskammer 19 geführt, in welcher der xerographische Entwickler auf der Oberfläche der photoelektrischen Schicht 12 verteilt wird. Der xerographische Entwickler besteht in bekannter Weise aus einem Tönungspulver und einem triboelektrisch entgegengesetzt geladenen körnigen Träger. Das elektroskopische Tönungspulver kann eine verschiedene Zusammensetzung haben und besteht meist aus einem feinen, aus Harzen und Färbemitteln gebildeten Pulver, das durch die triboelektrische Wirkung zwischen ihm und den Trägerteilchen negativ aufgeladen wird. Dieses negativ aufgeladene Tönungspulver haftet daher nur an den positiv aufgeladenen Flächenteilen der photoelektrischen Schicht 12 und macht dadurch das auf der Fläche der photoelektrischen Platte 11 entwickelte latente elektrostatische Bild sichtbar. Die positiv aufgeladenen Trägerteilchen 31 aufgewickelt. Der durch den Block 32 dargestellte Fixierapparat 32 ist in der Fig. 2 im einzelnen gezeigt.

Die durch elektroskopisches Tönungspulver entwickelten Bilder können auf der Druckunterlage, z. B. dem Papierband 26, entweder durch Erhitzung, durch hohen Druck oder mittels des Dampfes eines Lösungsmittels fixiert werden. Jedes dieser drei Fixierverfahren erzeugt einen dauerhaften Abdruck des zu reproduzierenden Bildes auf der Druckunterlage. In Abhängigkeit von der Art des Fixierverfahrens und im Falle der Lösungsfixierung, abhängig von der Art und der Geschwindigkeit der für das Lösen charakteristischen Lösewirkung und der Dauer der Zeit, in welcher diese Lösewirkung eintreten kann, kann ein Pulverbild praktisch bis zu jedem Grad des Widerstandes gegen Verwischung und Löschung fixiert werden. Bei einer genügenden Fixierung tritt keine Verwischung mehr ein. Beim Fixieren mit

des Entwicklers und das überschüssige xerographische 40 Lösungsmitteldämpfen, die mindestens einen der Be-

Tönungspulver fallen in einem geeigneten Behälter innerhalb der Entwicklungskammer 19.

Bei der weiteren Drehung der xerographischen Trommel 10 wird das durch das Tönungspulver sichtbar gemachte Bild der photoelektrischen Platte 11 durch eine negative Corona-Aufladungseinheit 21 bewegt, welche der Einheit 17 ähnlich ist und eine Verringerung der elektrischen Aufladung des positiven latenten elektrostatischen Bildes bewirkt, um dieses standteile des Tönungspulvers lösen, dringt die Lösung in die Druckunterlage (Papier) ein und verbindet dadurch das Bild innig mit der Druckunterlage. Damit eine genügende Menge des Dampfes kondensiert, wird die Druckunterlage mit dem darauf befindlichen Pulverbild unter den Siedepunkt des Lösungsmittels abgekühlt. Das ist z. B. bei Trichlor-Monofluor-Methan (CCl₃F) nötig, während wegen seiner besonderen Eigenschaften Trifluor-Trichlor-

auf die Entnahme durch eine positiv aufgeladene 50 Äthan (CClF₂-CCl₂F) zur Erzielung bestmöglicher Bildübertragungsrolle 22 vorzubereiten. Zusätzlich zu dieser Wirkung korrigiert die von der Einheit 21 gegen die Fläche der photoelektrischen Platte 11 gerichtete negative Coronaladung einen als »Selenermüdung« bekannten unvorteilhaften Zustand. 55

Schließlich wird das entwickelte latente Bild in die Bildübertragungs- oder Druckstation bewegt. Diese Station enthält eine Übertragungsrolle 22 (Fig. 1), deren Wirkung an sich bekannt ist. Es genügt daher, darauf hinzuweisen, daß die Übertragungsrolle aus einem inneren metallischen, leitenden Teil 23 und einem äußeren Teil 24 aus elastischem oder nachgiebigem Material mit einem hohen elektrischen Widerstand von mindestens 10⁶ Ohm pro cm³, z. B. aus einer weichen leitenden Gummischicht besteht und daß das an die Übertragungsrolle angelegte positive Potential eine Anziehung der das Bild bestimmenden Tönungspulverteilchen durch die Druckunterlage 26 von der Oberfläche der xerographischen Trommel weg bewirkt.

Fixierung keiner Abkühlung bedarf.

In jedem Fall wird jedoch die auf den pulverfreien Teilen der Druckunterlage kondensierte Dampfmenge verschwendet, weil sie nicht für die Bildfixierung wirksam ist.

Die Erfindung gibt nun ein Verfahren an, bei dem der Lösungsmitteldampf nur auf dem Pulverbild, nicht aber auf den pulverfreien Teilen der Papierunterlage kondensiert wird.

Zunächst wird die Druckunterlage mit dem auf ihr haftenden Pulverbild in der Fixierkammer 32 unter einer negativen Ionisiereinheit 34 durchgeführt, die ein elektrisches Potential von —30 bis —90 Volt (steuerbar) auf der Druckunterlage 26 erzeugt. Da das elektroskopische Tönungspulver ein besserer Isolator als die Papierbahn der Druckunterlage ist, fließt die Ladung, insbesondere über die geerdete Rolle 36, von den pulverfreien Teilen der Druckunterlage ab.

Wenn daher das Pulverbild 33 die Fixierstation 37 erreicht, ist nur das nichtleitende Pulverbild 33 nega-

tiv aufgeladen. Das Pulverbild 33 kann zusammen mit den übrigen pulverfreien Flächenteilen des Papierbandes 26 durch eine Aufladungsrolle 60 (Fig. 3), welche der Übertragungsrolle 22 gleicht, negativ aufgeladen werden.

Die Fixierstation 37 (Fig. 2) enthält eine Kammer 38 für die Speicherung des Lösungsmittels für das elektroskopische Tönungspulver, welches beispielsweise Trichlor-Monofluor-Methan (CCl₃F) sein kann. Diese Chlor-Fluor-Kohlenstoff-Verbindung hat beim normalen atmosphärischen Druck eine Siedetemperatur von rund 24° und ist zur Fixierung elektroskopischer Tönungspulverbilder hervorragend geeignet. Der in der Kammer 38 ebenfalls vorhandene Lösungsmitteldampf wird vorzugsweise durch Sieden des Lösungsmittels erzeugt. Die Heizung kann in üblicher Weise durch ein geeignetes Heizungselement 39 unter dem Boden der Kammer 38 erfolgen. Der in der Kammer 38 durch das Sieden der flüssigen Lösung erzeugte Lösungsmitteldampf entweicht durch eine gebrauchliehe Sprühdüse 42 in eine zweite, jedoch unverschlossene Kammer 41. Durch eine entsprechende Vorrichtung (nicht gezeigt) kann die Öffnung der Düse 42 verändert werden, um die Menge des durchströmenden Lösungsmitteldampfes zu steuern. In der unmittelbaren Nachbarschaft der Düsenöffnung befinden sich ein oder mehrere positiv aufgeladene Drähte 43 für die Aufladung der Pulverlösungsdampfteilchen. Anstatt der Drähte 43 kann auch ein Gitter verwendet werden, das ebenfalls positiv aufgeladen wird, um die Dampfteilchen aufzuladen.

Eine andere Methode der Erzeugung der Dampfteilchenaufladung ist die »Induktionsaufladung«, d. h. eine Methode, welche von der Erzeugung der Dampfteilchen oder der Flüssigkeitströpfchen durch eine Druckluft-Spritzpistole abhängt und den Teilchen eine elektrostatische Aufladung durch Induktion erteilt. Dies kann beispielsweise durch Sprühen der Dampfteilchen durch einen elektrisierten Metallring erreicht werden. Um positiv aufgeladene Teilchen zu erhalten, kann die Spritzpistole beispielsweise auf + 15 000 Volt aufgeladen werden, während der Metallring geerdet werden kann.

Dadurch, daß der Pulverbildlösungsmitteldampf durch die Düse 42 an den Drähten 43 vorbeigesprüht wird, erhält die in die unverschlossene Kammer 41 eintretende Wolke von Dampfteilchen eine positive elektrische Aufladung. Wenn nun das negativ aufgeladene unfixierte Pulverbild 33 in und durch die Kammer 41 bewegt wird, tritt die Abkühlung des Papierbandes 26 im gleichen Zeitpunkt ein, in welchem das negativ aufgeladene Pulverbild der positiv aufgeladenen Wolke der Lösungsmitteldampfteilchen ausgesetzt wird. Der Kühlkörper 44 besteht vorzugsweise aus gut wärmeleitendem Metall, z. B. aus Kupfer, und ist mit Einlaß- und Auslaßleitungen für die Zu- und Ableitung einer Kühlflüssigkeit, ζ. B. einer Kühlsalzlösung, versehen. Wenn der Kühlkörper 44 geerdet wird, kann die Rolle 36 weggelassen werden. Die Kühlung und die Entladung treten daher gleichzeitig ein. Das Papierband 26 wird auf eine Temperatur abgekühlt, die etwas unter dem Siedepunkt des Pulverlösungsmittels in der Kammer 38 liegt. Es werden daher, wenn das vom Band 26 getragene unfixierte Pulverbild 33 die Kammer 41 durchläuft, die positiv aufgeladenen Lösungsmitteldampfteilchen angezogen und auf dem negativ aufgeladenen Pulverbild kondensiert, welches in einem solchen Ausmaß abgekühlt ist, daß eine, genügende Menge des Pulverlösungsmittels verflüssigt wird, um die Lösung eines oder mehrerer Bestandteile des elektroskopischen Tönungspulvers zu bewirken. Die so entstandene Lösung kann in das Papierband und zwischen dessen Fasern einfließen, um ein dauerhaftes Bild in dem Papierband zu erzeugen.

Es hat sich ergeben, daß die Fixierung der elektroskopischen Pulverbilder durch eine negative Aufladung der Lösungsmitteldampfteilchen verhindert oder unterdrückt werden kann. Dies wird dadurch erreicht, daß die Drähte 43 (Fig. 2) mit einer negativen Spannungsquelle verbunden werden. Im Falle der »Induktionsaufladung« würde der Metallring mit einer positiven Spannungsquelle zu verbinden sein und die Spritzpistole geerdet werden. Wenn daher die Drähte 43, die durch den gestrichelten Block 35 (Fig. 2) schematisch dargestellt sind, über den Schalter 45 mit der positiven Spannungsquelle 40 verbunden sind, erfolgt Fixierung der elektroskopischen Pulverbilder. Werden diese Drähte durch den Schalter 45 mit der negativen Spannungsquelle 50 verbunden, tritt keine Fixierung ein.

Um die Arbeit unddenAVirkungsgraddes Fixierungsapparates noch weiter zu verbessern, ist eine Lösungsmittelrückgewinnungsstation 46 der Fixierstation 37 benachbart angeordnet, so daß unmittelbar nach der Fixierung des Pulverbildes 33 das fixierte Bild durch die Station 46 bewegt wird, bevor das Band auf der Rolle 31 aufgewickelt wird. Die Vorteile der Rückgewinnung von soviel Lösungsmittel als möglich sind folgende:

1. eine Verringerung der Arbeitskosten durch einen geringeren Lösungsmittelverbratich;

2. möglichste Verringerung der Beschädigung von Maschinenteilen, welche durch das nach der Fixierung aus dem Pulverbild und der Bandfläche verdampfende Lösungsmittel angegriffen werden können;

3. Schutz der Gesundheit und der Sicherheit des Arbeitspersonals.

Die Rückgewinnungsstation 46 enthält einen Heizkörper 47 mit Leitungskanälen für den Durchgang einer Heizflüssigkeit. Der Heizkörper ist vorzugsweise aus Metall, z. B. aus Kupfer, um eine gute Wärmeübertragung auf das Papierband 26 zu bewirken. Dadurch wird jedes nach dem Fixiervorgang noch in den Fasern des Papierbandes 26 vorhandene flüssige Lösungsmittel durch die vom Heizkörper 47 übertragene Wärme verdampft. Der Dampf wird in einer schirmartigen Kammer 48 aufgefangen, die in geeigneter Weise mit einem Gebläse 49 verbunden ist. Das ständig arbeitende Gebläse saugt die Luft aus der Kammer 48 an und bläst diese durch eine Kammer 51j in welcher mehrere Kühlschlangen 52 angeordnet sind. Der Lösungsmitteldampf in der Kammer 48 wird durch das Gebläse 49 an den Kühlschlangen 52 vorbeigeblasen und dabei augenblicklich kondensiert. Das im Behälter 53 gesammelte Lösungsmittel kann anschließend wieder in der Fixierstation 37 verwendet werden.

Claims (5)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Verfahren zur Herstellung fixierter xerographischer Abzüge, vorzugsweise von auf einer Oberfläche unfixierte elektroskopische Pulverbilder tragenden Papieren, durch Einwirkung des Dampfes eines Lösungsmittels für mindestens einen Bestandteil des Pulvers, aus dem das Bild besteht, und durch Abkühlung des Papiers auf

eine unter dem Siedepunkt des Lösungsmittels liegende Temperatur, dadurch gekennzeichnet, daß das zu fixierende Pulverbild und die bildfreien Flächen des Papiers zunächst mit einer Polarität aufgeladen, hierauf die bildfreien Flächen des Papiers wieder entladen und anschließend mit dem aufgeladenen Pulverbild unter gleichzeitiger Abkühlung dem mit der entgegengesetzten Polarität aufgeladenen Dampf des Lösungsmittels ausgesetzt werden.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Ionisiereinheit (34), durch welche das die unfixierten elektroskopischen Pulverbilder (33) tragende Papierband (26) auf dem Wege von der *5 Bildübertragungsstation (22) zur Fixierstation (37)' hindurchläuft und das Pulverbild und die bildfreien Flächen des Bandes eine negative elektrostatische Aufladung erhalten, und eine geerdete Rolle (36), über welche die Aufladung von ao den bildfreien Flächen des Bandes bei dessen weiterer Bewegung wieder abgeleitet wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Fixierstation (37) ein Kühlkörper (47) angeordnet ist, über den das Papierband (26) mit den Pulverbildern (33) geleitet und gleichzeitig die obere Fläche des Bandes und das Pulverbild dem positiv elektrostatisch aufgeladenen Dampf des Lösungsmittels ausgesetzt werden, so daß dessen Teilchen vom Pulverbild angezogen und die Puh'erteilchen gelöst werden, um das Bild im Papierband zu fixieren.

4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 und 3, gekennzeichnet durch eine Sprühdüse (42), mittels welcher der Lösungsmitteldampf über elektrisch positiv aufgeladene Drähte (43) in die Fixierkammer (41) gesprüht und dabei positiv aufgeladen wird.

5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Einrichtungen (Umschalter 50) vorgesehen sind, mit denen die Bildfixierung wahlweise durch die Aufladung des Lösungsmitteldampfes mit entgegengesetzter Polarität verhindert werden kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

© 709 758/134 10.