DE1203808B - Verfahren und Vorrichtung zum elektrostatischen Drucken - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. α.:

B41m

Deutsche KL: 15 k-7/05

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

1203 808
F33353VIb/15k
4. März 1961
28. Oktober 1965

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum elektrostatischen Drucken und betrifft Verfahren und Vorrichtungen, bei denen weder die Ausübung eines Druckes noch eine Berührung zwischen dem Druckelement und dem zu bedruckenden Gegenstand erforderlich ist.

Die gegenwärtig angewendeten Druckverfahren bedingen die Übertragung von flüssigen Farben auf Papier durch eine Platte oder eine Walze entweder unter Verwendung erhabener Flächen oder chemisch aktiver Flächen für die Aufnahme von Farbe. Bei allen diesen Verfahren ist gemeinsam, daß zähflüssige Farbstoffe verwendet und der zu bedruckenden Oberfläche weich zugeführt werden. Zur Übertragung der Farbe auf das Papier ist ein beträchtlicher Druck erforderlich, und die Druckflächen müssen innerhalb sehr enger Toleranzen von beispielsweise 0,0254 mm eben gehalten werden, um eine gleichmäßige Farbübertragung aufrechtzuerhalten. Die feuchte Farbe muß rasch getrocknet werden. Dies hat zur Folge, insbesondere bei Schnelldruckverfahren, daß die Druckpresse massiv und kompliziert sein muß und ferner mit außerordentlicher Präzision arbeiten muß.

Es ist ein Verfahren bekannt, bei dem auf eine Oberfläche ein Farbauftrag dadurch aufgebracht werden kann, daß pulverförmiger Farbstoff in ein durch den zu bedruckenden Gegenstand gehendes elektrostatisches Feld eingeblasen wird, wobei außerhalb des elektrostatischen Feldes der Farbstoff sich mit dem Luftstrom weiterbewegt, während innerhalb des elektrostatischen Feldes die Farbstoffteilchen auf die Oberfläche des zu bedruckenden Gegenstandes niedergeschlagen und darauf anschließend fixiert werden.

Dabei ist es ferner bekannt, einen Ladungsbildträger zu verwenden, wobei die Aufladung des Ladungsbildträgers nur an den dem zu erzeugenden Ladungsbild entsprechenden Stellen erfolgt. Die Form des Ladungsbildes wird dabei durch entsprechende Ausnehmungen in einer dem Ladungsbildträger vorgelagerten Blende erzielt.

Bei dieser bekannten Anordnung erfordert die Bildung eines sichtbaren Bildes mindestens zwei Arbeitsstufen, nämlich einmal die Bildung eines latenten Bildes (Ladung) und anschließend das Bepudern dieses latenten Bildes an einer anderen Bearbeitungsstelle mit Farbpulver. Dieses Verfahren ist relativ umständlich und schließt die Möglichkeit ein, daß bei nicht sorgfältigem Arbeiten das latente Ladungsbild beeinflußt und damit die Farbeindeckung unterschiedlich ist.
Es ist die der Erfindung zugrunde liegende Auf-Verfahren und Vorrichtung zum elektrostatischen Drucken

Anmelder:

Electrostatic Printing Corporation of America,

San Francisco, Calif. (V. St. A.)

Vertreter:

Dr.-Ing. H. Ruschke

und Dipl.-Ing. H. Agular, Patentanwälte,

München 27, Pienzenauer Str. 2

Als Erfinder benannt:

Clyde Orville Childress,

Louis Jack Kabeil, Palo Alto, Calif. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 4. März 1960 (12714)--

gabe, ein derartiges Verfahren so zu vereinfachen, daß das Aufbringen der Farbe auf elektrostatischem Wege in einem Arbeitsgang erfolgt und dadurch ein wesentlich einfacheres und sichereres Arbeiten möglich wird.

Insbesondere soll die Anordnung auch für eine kontinuierlich arbeitende Verfahrensweise geeignet sein. Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß ein feinverteiltes Farbstoffpulver mit einer Teilchengröße, die für den freien Durchtritt durch die Öffnungen des Siebes ausreichend klein ist, auf die Außenfläche des Siebes für den Durchtritt durch den mit Öffnungen versehenen Teil desselben und in das elektrostatische Feld aufgebracht wird, so daß sich das Farbstoffpulver zu dem leitenden Element bewegt und auf diesem mit einer Anordnung zur Ruhe kommt, welche durch die mit Öffnungen versehenen druckenden Bereiche des Siebes bestimmt wird.

Das Verfahren und die Vorrichtung gemäß der Erfindung beseitigen die Notwendigkeit einer Druckausübung und eines gleichmäßigen Kontakts oder jeden Kontakts an einer Druckfläche und ermöglichen ein gleichzeitiges Bedrucken beider Seiten eines Papierbogens oder eines anderen zu bedruckenden Gegenstandes. Die erfindungsgemäße Vorrichtung hat eine wesentlich geringere Größe und ein wesentlich geringeres Gewicht als die bekannten Pressen.

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Gemäß der Erfindung wird zur Durchführung des abgedeckt werden. Im Abstand von diesem Sieb, so Verfahrens eine elektrisch geladene leitende daß ein Luftspalt dazwischen bleibt, ist ein Bogen Schablone verwendet, bei welcher die druckenden Papier 12 angeordnet, der bedruckt werden soll und Bereiche durch ein feinmaschiges offenes Sieb ge- mit einer leitenden Platte 14 hinterlegt ist. Mit dem bildet werden, während die nichtdruckenden Be- 5 druckenden Element 10 ist das eine Ende einer reiche in geeigneter Weise abgedeckt sind. Das zu Gleichspannungsquelle 16 verbunden, deren anderes bedruckende Papier kann von einer leitenden Platte Ende mit der Gegenplatte 14 verbunden ist. Da die hinterlegt sein, deren Ladung zu der der druckenden Platte und die Schablone durch die Spannungsquelle Schablone entgegengesetzt ist. Ein feinverteiltes entgegengesetzt gelagert werden, wird im Luftspalt Druckpulver mit einer Teilchengröße, welche den io zwischen den beiden, in welchem sich das Papier 12 Durchtritt durch die offenen Bereiche der Schablone befindet, ein elektrisches Feld erzeugt,
ermöglicht, wird auf die Fläche der letzteren, die der Ein nicht gezeigter Farbstoff in Form eines feinen leitenden Gegenplatte entgegengesetzt ist, aufge- Pulvers von einer Teilchengröße, die ausreichend bracht, an welcher es die Ladung der Schablone an- klein ist, damit die Teilchen durch die Zwischennimmt und mit Hilfe der erzeugten elektrostatischen 15 räume der offenen Flächen der Schablone 10 hin-Niederspannungskräfte durch die öffnungen in dieser durchtreten können, kann mit der Rückseite der hindurchtritt, den Luftspalt überquert und zur ent- Schablone 10 mit Hilfe einer Walze 18 oder einer gegengesetzt geladenen Platte geführt wird. Das im anderen geeigneten Auftragvorrichtung in Kontakt Luftspalt des elektrostatischen Feldes angeordnete gebracht werden. Die Walze trägt einen filzartigen Papier fängt jedoch das druckende Pulver auf, so 20 Überzug 19, der in einen geeigneten Behälter des daß dieses auf dem Papier das Bild der offenen feinen Pulvers getaucht werden kann, so daß das Flächen der druckenden Schablone formt. Das Bild Pulver lose an seiner Oberfläche haftet. Die Walze kann dann in beliebiger, geeigneter Weise, beispiels- wird sodann über die Außenfläche der Schablone weise durch Wärme, ein Lösungsmittel, Dampf oder gerollt. Wenn bei der Berührung der Farbstoffteilchen durch andere geeignete Mittel fixiert werden. 25 mit der leitenden Schablone eine Spannung angelegt

Wenn das Bedrucken beider Seiten des Papiers wird, nehmen die Teilchen die Ladung der Schablone

erforderlich ist, werden zwei voneinander in engem auf. Da diese Ladung derjenigen der Auflageplatte

Abstand angeordnete leitende Schablonen vorge- entgegengesetzt ist, werden die Teilchen durch die

sehen, die entgegengesetzt geladen sind, und das Öffnungen oder Zwischenräume der offenen Flächen

Papier wird zwischen diesen leitenden Schablonen, 30 in der Schablone zur anderen Platte 14 beschleunigt,

jedoch im geeigneten Abstand von jeder, angeordnet. welche eine entgegengesetzte Ladung trägt. Der

Das feinverteilte druckende Pulver wird auf die Farbstoff trifft jedoch auf das zwischenliegende Pa-

Außenflächen beider Schablonen oder Siebe aufge- pier auf, sammelt sich auf diesem und bleibt am

bracht. Wenn das elektrostatische Feld erzeugt wird, Papier in Form eines sichtbaren Bildes oder der

wird das Pulver von der einen Schablone zur anderen 35 sichtbaren Form der offenen Flächen der Schablone

durch die offenen Flächen oder Felder jeder der- haften. Wie erwähnt, kann das Bild nachfolgend

selben angezogen, wobei es durch das Papier aufge- durch Wärme, ein Lösungsmittel, Dämpfe oder durch

fangen wird, so daß dieses auf beiden Seiten be- beliebige andere geeignete Mittel, je nach Art des

druckt wird. verwendeten Farbstoffpulvers und der Art des zu

Wenn ein druckendes Pulver aus nichtleitenden 40 bedruckenden Materials, fixiert werden.
Teilchen verwendet wird, ist es möglich, unmittelbar Ein geeignetes Verfahren zur Herstellung der auf die hinterlegte leitende Platte zu drucken, unab- leitenden, druckenden Schablone ist wie folgt: Ein hängig davon, welches Material verwendet wird, so- auf elektrischem Wege gebildetes Mittelsieb mit lange es leitend ist oder leitend gemacht wird. Das etwa 100 Drähten je Zentimeter wird mit einer lichterfindungsgemäße System ist daher auch zum Be- 45 empfindlichen Reserve überzogen. Dieser Überzug drucken von Metall ebenso wie auf Papier oder an- wird so aufgebracht, daß er alle Zwischenräume im dere Materialien geeignet. Sieb überbrückt. Das lichtempfindlich gemachte

Nachstehend wird die Erfindung in Verbindung Sieb wird dann einem Lichtbogen (der reich an

mit den Zeichnungen näher beschrieben, und zwar ultraviolettem Licht ist) durch ein zwischengeschal-

zeigt 50 tetes, positives Bild der gewünschten Kopie während

F i g. 1 eine Ausführungsform der Erfindung, des erforderlichen Zeitraums ausgesetzt, um die

Fig.2 eine Ausführungsform der Erfindung für Bereiche oder Flächen zu härten, an denen

das rasche Bedrucken beider Seiten des Papiers, das zwischengeschaltete Bild Licht hindurchtreten

F i g. 3 eine Ausführungsform der Erfindung unter läßt.

Verwendung einer zylindrischen Schablone, 55 Das mit dem Überzug versehene Sieb wird dann

Fig. 4 eine Ausführungsform der Erfindung unter entwickelt, wobei diejenigen Flächen der Reserve

Verwendung von zwei zylindrischen Schablonen für weggelöst werden, die gegen das Licht durch die

das Bedrucken beider Seiten des Papiers und undurchsichtigen Flächen des Filmbildes geschützt

F i g. 5 eine weitere Anordnung zur Anwendung waren, so daß eine feste Abdeckung in den durch

der Erfindung für das Bedrucken beider Seiten des 60 das Licht beeinflußten Flächen oder Bereichen

Papiers. bleibt. Das auf diese Weise erhaltene druckende

Fig. 1 zeigt eine einfache Anordnung einer Aus- Element wird in einem geeigneten Halter angeordnet führungsform der Erfindung. Bei dieser Anordnung und entweder mit dem positiven oder negativen Pol ist ein druckendes Element bzw. eine Schablone 10 einer Gleichspannungsquelle verbunden,
vorgesehen, die aus einem feinmaschigen, offenen 65 Die entgegengesetzt geladene, leitende Auflage-Sieb aus leitendem Material oder einem Material be- platte 14 mit dem auf ihr aufliegenden, zu bedruckenstehen kann, das leitend gemacht wird, bei welchem den Papier 12 wird so angeordnet, daß die Räche die nichtdruckenden Flächen in geeigneter Weise der druckenden Schablone 10 sich in einem parallelen

Abstand von etwa 1,59 mm von der Oberfläche des Papiers befindet, so daß ein Luftspalt zwischen den beiden Flächen bleibt. Zwischen dem Sieb und der Platte wird eine Spannung aus der Spannungsquelle 16 angelegt, die ausreicht, eine zufriedenstellende Übertragung des Farbstoffes zu bewirken, jedoch unterhalb der Überschlagspannung zwischen den geladenen Elementen liegt. Die optimale Spannung wird durch die Breite des Luftspaltes und die Eigenschaften des verwendeten Papiers und Farbstoffes bestimmt. Der brauchbare Spannungsbereich kann zwischen 300 und 2000VoIt liegen, jedoch sind in den meisten Fällen verhältnismäßig niedrige Spannungen völlig zufriedenstellend.

Wie erwähnt, wird das Farbstoffpulver mit der Schablone durch eine weiche Walze, Bürste oder andere geeignete Mittel in Kontakt gebracht. Die mit dem Sieb in Kontakt kommenden Farbstoffpulverteilchen nehmen die Ladung auf dem Sieb an und werden zur entgegengesetzten Ladung der Gegenplatte gezogen, wobei sie durch das Papier aufgefangen werden. Diese Teilchen haben die Neigung, den parallelen Feldlinien zu folgen, so daß sie von der Schablone durch den Luftspalt hindurch zum Papier mit sehr geringer Streuung wandern. Das Papier, auf dem das Bild gedruckt werden soll, braucht die geladene Gegenplatte nicht zu berühren. Die erfindungsgemäße Vorrichtung arbeitet in gleicher Weise, unabhängig davon, welche Spannungspolarität an die Schablone und an die Gegenplatte gelegt wird, solange die Ladungen entgegengesetzt sind. Es ist infolgedessen möglich, eine Schablone bzw. ein druckendes Element an Stelle der Gegenplatte zu verwenden und gleichzeitig auf beide Seiten des Papiers zu drucken, das mit im wesentlichen gleichen Abständen von den Sieben angeordnet ist.

Es können verschiedene Verfahren zur Herstellung der Schablone verwendet werden. Es ist lediglich erforderlich, daß die nichtdruckenden Flächen wirksam abgedeckt werden, um die zwangläufige Bewegung des Farbstoffes durch sie hindurch zu verhindern. Dies kann durch verschiedene, an sich bekannte Verfahren erreicht werden, beispielsweise durch die Verwendung lichtempfindlicher Überzüge auf den offenen Maschen. Es können dem Siebdruck ähnliche Verfahren angewendet werden. Es ist nicht erforderlich, daß regelmäßige öffnungen wie bei einem feinmaschigen Sieb oder einem lichtempfindlich gemachten Netz vorhanden sind. Die unregelmäßigen öffnungen in Fasermaterialien od. dgl. sind zufriedenstellend, solange die Öffnungen und die Teilchengröße des Farbstoffes miteinander vereinbar sind.

Es können auch andere Materialien oder Stoffe als Papier durch die Anwendung der gezeigten Ausführungsform der Erfindung bedruckt werden. Beispiele solcher Stoffe sind Gummi, Gewebe, keramische Stoffe und Kunststoffe. Selbst Metall kann bedruckt werden. Dies kann dadurch geschehen, daß das Papier oder anderes Material weggelassen und ein Farbstoff aus nichtleitenden Teilchen verwendet wird. Das leitende Material wird an die Stelle der Gegenplatte 14 gesetzt und bildet die Fläche, auf der das Drucken erfolgt. Nach einem solchen Druckvorgang kann das Bild auf dem stellvertretend verwendeten Material dann in ähnlicher Weise wie vorangehend für das Fixieren des Bildes auf Papier fixiert werden. Die Erläuterung der Vorgänge beim Bedrucken von Metall scheint darin zu bestehen, daß jedes der nichtleitenden Farbstoffteilchen eine Vielzahl isolierter Ladungen über ihre Oberflächen von der geladenen Schablone aufnimmt. Die Teilchen werden dann durch die Schablone hindurch zur Metallplatte 14 gezogen. Dort gibt derjenige Teil dieser Teilchen, der die Metallplatte beaufschlagt, die Ladung ab, während die übrigen Ladungen auf den Oberflächen der Teilchen, die sich nicht in Kontakt mit der Metallplatte befinden, ausreicht, ein

ίο Haften der Teilchen an der Metallplatte zu verursachen, bis sie bleibend auf dieser fixiert werden.

Eine erfindungsgemäße Anordnung, mit welcher ein kontinuierliches Bedrucken beider Seiten des Papiers durchgeführt werden kann, ist in F i g. 2 gezeigt. Das Papier 20 wird kontinuierlich von einer Vorratswalze 22 zwischen zwei druckenden Elementen 24, 26 hindurchgeführt. Die druckenden Schablonen haben die Form von Schleifen und sind aus einem geeigneten, biegsamen, leitenden Material, beispielsweise aus einem auf elektrischem Wege gebildeten Nickelsieb, hergestellt. Die Schleifen werden mit einer solchen Geschwindigkeit in Umlauf gesetzt, daß sie sich synchron mit dem zwischen ihnen hindurchtretenden Papier bewegen. Die druckende Schablone 24 ist um Walzen 28, 32 gelegt, während die drukkende Schablone 26 um Walzen 30, 34 gelegt ist. Diese verschiedenen Walzen werden durch nicht gezeigte, an sich bekannte Mittel angetrieben, um die erforderliche synchrone Bewegung zu bewirken.

Eine Spannungsquelle 36 ist über Leitungen mit Bürsten 38, 40 verbunden, welche auf den druckenden Schablonen aufliegen, so daß diese eine entgegengesetzte Polarität erhalten.
Innerhalb jeder der durch die druckenden Schablonen gebildeten Schleifen ist je eine Bürstenwalze 42 bzw. 44 angeordnet. Diese Bürsten drehen sich in Kontakt mit der Innenfläche der druckenden Schablonen, so daß druckendes Pulver auf sie aufgetragen wird, welches von Behältern oder Trogen 46, 48 aufgenommen wird, die benachbart den Bürstenwalzen angeordnet sind und mit denen sie im wesentlichen ständigen Kontakt haben.

Das Papier wird zwischen den beiden druckenden Schablonen 24, 26, jedoch ohne Kontakt mit diesen, hindurchgeführt. Das durch die Bürsten 42, 44 zugeführte Pulver wird durch die offenen Flächen in den druckenden Schablonen zum Papier 20 gezogen, wenn dieses durch die druckende Zone hindurchgeführt wird, welche durch die einander gegenüberliegenden und entgegengesetzt geladenen, druckenden Schablonen gebildet wird. Die druckenden Elemente werden ebenfalls bewegt, um ihre verschiedenen Bereiche mit den Bürstenwalzen 42, 44 für das Drucken in Kontakt zu bringen. Nachdem das Papier durch die Druckzone hindurchgetreten ist, wird es durch eine Druckfixierstation geleitet, die in beliebiger Weise gestaltet sein kann, in der Zeichnung jedoch durch eine Anzahl Heizdrähte oder Heizelemente 50 dargestellt ist, die auf entgegengesetzten Seiten des Papiers zum Fixieren der Teilchen auf diesem angeordnet sind. Die Heizdrähte werden von einer Stromquelle 51 gespeist.

F i g. 3 zeigt eine weitere mögliche Anordnung für die Durchführung der Erfindung. Für manche Anwendungsformen ist eine umlaufende Zylinderpresse vorzuziehen. In diesem Falle hat daher die druckende Schablone die Form eines Zylinders, oder sie ist auf einem Zylinder 52 angeordnet, während die Pulver-

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' auftragwalzen 54,56,58 durch einen Träger 60 inner- Material bilden. Die Kammern 92, 94 sind Wolkenhalb des Zylinders 52 drehbar und in Kontakt mit kammern, in die ein Gemisch aus Luft und Farbder Innenfläche der druckenden Schablone gelagert stoffpulver von einem Farbstoffvorratsbehälter 96 sind. Das Pulver kann in die Bürsten 54, 56, 58 mit eingeblasen wird.

einer Anordnung eingeblasen werden, bei welcher die 5 Das Papier 84 wird der Druckstation zugeführt Bürsten auf hohlen Achsen mit Öffnungen angeord- und an dieser gehalten, und zwar mit einer geeignet sind, durch welche das Pulver in das Material neten Geschwindigkeit, um das Stattfinden eines der Bürste eingeblasen werden kann. Solche Hilfs- Druckvorgangs zwischen den Druckschablonen 80 mittel sind auf dem Gebiet der Xerographie an sich und 82 zu ermöglichen. Die Spannung wird nur für bekannt. io den Bruchteil einer Sekunde angelegt, der für das

Das Papier 60 tritt unterhalb der Druckzone hin- Drucken erforderlich ist. Ein Spannungs- und Farbdurch, welche zwischen dem Zylinder mit der druk- stoffregier 98, der einfach ein mit der Papierbewekenden Schablone und der Gegenplatte 62 erzeugt gung synchronisiertes Uhrwerk sein kann, arbeitet wird, welch letztere mit einer kreisbogenförmigen über nicht gezeigte, geeignete Relais, um die von der Fläche ausgebildet ist. Das Papier 60 kann in eine 15 Spannungsquelle angelegte Spannung wegzunehmen geeignete Drucklage mit Hilfe einer Anzahl von Öff- oder unter den Wert herabzusetzen, bei welchem das nungen in der Gegenplatte und die Ausübung eines Pulver übertragen wird, und um den Druck aufzu-Vakuums auf die öffnungen gezogen werden, für heben, mit welchem das Farbstoffpulver aus dem welchen Zweck eine Rohrleitung 61 vorgesehen ist, Vorrat 96 in die Kammern 92, 94 eingeblasen wird, wobei durch die Saugwirkung das Papier nach unten 20 Das Papier setzt in der Zwischenzeit seine Bewegung gezogen wird, um es in dem richtigen Abstand von fort, bis sich eine neue zu bedruckende Oberfläche dem druckenden Element zur Aufrechterhaltung des zwischen dem Druck 7 befindet. Gleichzeitig schaltet Luftspaltes und zur Vermeidung eines Überschlags der Spannungs- und Farbstoffregler 98 die Spannung zu halten. Gegebenenfalls können an den Außen- und die Druckluft für die Schablonen bzw. die Farbkanten des Druckzylinders Ränder oder Kränze vor- 25 Stoffvorratsquelle ein. Das Papier, auf das der Farbgesehen werden, die aus Isoliermaterial hergestellt stoff niedergeschlagen worden ist, bewegt sich dann sind und das Papier im richtigen Abstand vom Zy- zu einer Fixierstation weiter,
linder halten. Die Walzen 64, 66 dienen zur Lage- Die erfindungsgemäße und vorangehend beschrierung und Führung des Papiers in der Druckzone. bene Druckvorrichtung ist natürlich nicht auf Buch-Eine Spannungsquelle 68 ist an das Druckelement 30 stäben oder Symbole beschränkt, sondern es können bzw. an die Gegenplatte durch geeignete Kontakte auch Bilder oder irgendwelche andere, heute ge-67, 69 gelegt. druckte Darstellungen und sogar ganze Flächen

F i g. 4 zeigt eine Anordnung mit zylindrischen unter Anwendung des beschriebenen Systems repro-

Schablonen oder Lagerungen für diese und für das duziert werden.

kontinuierliche Bedrucken beider Seiten des Papiers. 35 Ferner ist die Erfindung nicht auf einen Druck-Die obere und die untere zylindrische Druckschablone Vorgang mit einer einzigen Farbe beschränkt. Es 70 bzw. 72 sind durch nicht gezeigte, geeignete Mittel können so viele verschiedene Pigmentfarben als gedrehbar gelagert. Innerhalb jedes zylindrischen wünscht niedergeschlagen werden, entweder durch Elementes 70, 72 ist eine Auftragvorrichtung 74 bzw. die Verwendung einer Folge von mehreren verschie-76 angeordnet, welche die Innenfläche der Schablone 40 denen Sieben, von denen jedes auf das andere folgt mit Pulver beliefert. Das Anlegen eines Potentials und eine andere Pigmentfarbe auf eine andere Fläche geschieht von einer Spannungsquelle 78 aus, mit des Papiers aufbringt, das vorher mit einem vorange-Hilfe von Bürsten 77 und 79. Wenn sich das Papier henden Sieb bedruckt worden ist, oder es können, bewegt, werden die zylindrischen Druckelemente ge- wenn mehrlagige Farbschichten gewünscht werden, dreht, und das Farbstoffpulver wird durch die 45 verschiedene Farbstoffe in Aufeinanderfolge auf das Zwischenräume in diesen in Richtung zueinander gleiche Sieb bei stillstehendem Papier aufgebracht gezogen, jedoch durch das dazwischen befindliche werden.

Papier aufgefangen. Auch in diesem Falle tritt das Wie erwähnt, liegt, wie sich erwiesen hat, der Span-Papier durch den Luftspalt zwischen den Druck- nungsbereich, bei dem am wirksamsten gearbeitet schablonen ohne Kontakt mit diesem hindurch. Ob- 50 werden kann, zwischen 300 und 2000 Volt, je nach wohl bei den vorangehend beschriebenen Ausfüh- dem Abstand des Papiers vom Sieb, des verwendeten rungsformen der Erfindung ein durchbrochenes Sieb Pulvers, der Papierart und der Feuchtigkeit. Bei in flacher, zylindrischer oder Schleifenform verwen- einem typischen Büromaterialpapier, das sich in det wurde, geschah dies nur beispielsweise und ist einem Abstand von 0,508 mm vom Sieb befindet, die Erfindung nicht hierauf beschränkt. 55 wird das Pulver durch 300 Volt übertragen. Wenn

Bei der Ausführungsform nach Fig. 5 sind die der Abstand auf 3,048 mm erhöht wird, übertragen

Druckschablonen 80, 82 flach und wandert das 2000 Volt das Pulver.

Papier 84 in dem Luftspalt zwischen beiden hin- Es ist nicht erforderlich, daß sich das Papier in

durch. Das Papier kann in richtigem Abstand von gleichem Abstand vom Druckelement befindet, so-

den beiden Druckelementen mit Hilfe von zwei ge- 60 lange die Spannung ausreicht, die am weitesten ent-

genüberliegenden Walzenpaaren 86 A,865 und 88 A, fernten Teile zu bedrucken, und nicht auf die näher

88 B gehalten werden. Die Spannung wird den Druck- liegenden Teile überschlägt. Es kann daher Papier

elementen 80, 82 von einer Spannungsquelle 90 züge- mit sehr rauhen Oberflächen oder tief eingeprägten

führt. Die Farbstoffauftragvorrichtungen bestehen in Mustern oder sogar Wellpapier mit scharfen Bildern

diesem Falle aus zwei Wolkenkammern 92, 94, 65 ohne Störung des Papiergewebes bedruckt werden,

welche über den jeweiligen Bereichen der Druck- Eine Zeile von 0,127 mm Breite wurde in der erfin-

elemente 80, 82 angeordnet sind, welche die Perfo- dungsgemäßen Weise auf genutetes Papier mit Ein-

rationen aufweisen, die das gewünschte gedruckte tiefungen von einer Tiefe von 1,27 mm gedruckt,

ohne daß die Schärfe des Bildes an den Entfernungsextremen beeinträchtigt wurde.

Es wurde festgestellt, daß einige pulverförmige Stoffe polaritätsempfindlich sind, so daß sie bei der einen Spannungspolarität am Drucksieb bessere Druckergebnisse liefern. Es wird angenommen, daß das triboelektrische Lagern der Teilchen für diese Wirkung verantwortlich ist. Diese Wirkung scheint bei größeren Teilchen aus hochisolierendem Material ausgeprägter zu sein. Es kann jedoch jedes beliebige geeignete Farbstoffpulver verwendet werden, beispielsweise Gasruß, trockene Farbstoffpulver, organische Farbstoffe u. dgl. Teilchengröße und Grad der Pulverstreuung sind Faktoren des Ladungs- und Wanderungsvorganges. Gegenwärtig liefern feine Pulver mit einem Durchmesser der festen Teilchen von 1 bis 10 Mikron bei Siebschablonen von 500 mesh zufriedenstellende Ergebnisse.

Zur Sperrung der Bereiche einer Schablone, durch welche das Farbstoffpulver nicht hindurchtreten soll, zusätzlich zu den bereits erwähnten Bereichen, kann jede beliebige, geeignete Anordnung verwendet werden. Zu diesen gehören Abdeckungen oder Schablonen aus einem Isoliermaterial wie Papier, das benachbart dem Sieb angeordnet wird, vorzugsweise «5 auf derjenigen Seite, gegen welche die Pulverteilchen aufgebracht werden. Dies ermöglicht eine rasche Auswechselbarkeit der von einem Druckelement abgedruckten Information in einfacher Weise dadurch, daß die Papierschablonen ausgewechselt werden, welche mit dem leitenden Sieb verwendet werden.

Obwohl die Anordnung zum Bedrucken von Metall in F i g. 1 beispielsweise dargestellt ist, bei der eine feste leitende Gegenplatte vorgesehen ist, ist es für den Fachmann ohne weiteres möglich, eine Metallfolie zu verwenden, beispielsweise eine Silberoder Aluminiumfolie in einer Rolle. Diese Rolle hat dann ein Potential, das an sie in der für die Platte in Fig. 1 gezeigten Weise gelegt wird. Die Folie wird dann an der Druckschablone entweder kontinuierlich oder intermittierend etwa in der gleichen Weise vorbeibewegt, wie für das Bewegen der Papierrollen vorangehend für das kontinuierliche Drucken beschrieben. Natürlich folgt dem Druckvorgang ein Fixiervorgang in der vorangehend beschriebenen Weise.

Im vorangehenden wurde daher ein Druckverfahren und eine Druckvorrichtung beschrieben, bei welchem kein Druck auf die Fläche, auf die das Drucken erfolgen soll, ausgeübt zu werden braucht und die einfach und billig ist und ein geringes Gewicht hat. Durch die Erfindung wurde eine Vorrichtung zum Bedrucken von Flächen von leitenden Materialien, beispielsweise Metall, und nichtleitenden Materialien, wie Papier, Tuch, Gummi, Kunststoffe u. dgl. sowie nichtleitenden Materialien, die durch eine Behandlung leitend gemacht worden sind, geschaffen. Die erwähnten Flächen brauchen keine ebenen Flächen zu sein, da das Drucken auf gekrümmten Flächen innerhalb des elektrischen Feldes erfolgen kann, oder es kann das Feld selbst bei Verwendung einer gekrümmten Schablone und/oder Gegenplatte gekrümmt sein.

Claims (11)

Patentansprüche:

1. Elektrostatisches Druckverfahren, bei welchem ein leitendes Sieb mit einer Vielzahl von öffnungen über einen Teil desselben, welche zu druckende Bereiche bestimmen, und ein leitendes Element verwendet werden, das sich vom Sieb in Abstand befindet und eine diesem gegenüberliegende Oberfläche aufweist, wobei das Sieb und das leitende Element in einen elektrischen Stromkreis geschaltet sind, ein elektrisches Potential an das Sieb und an das leitende Element gelegt wird, um zwischen diesen ein elektrostatisches Feld zu erzeugen und aufrechtzuerhalten, dadurch gekennzeichnet, daß ein feinverteiltes Farbstoffpulver mit einer Teilchengröße, die für den freien Durchtritt durch die Öffnungen des Siebes ausreichend klein ist, auf die Außenfläche des Siebes für den Durchtritt durch den mit Öffnungen versehenen Teil desselben und in das elektrostatische Feld aufgebracht wird, so daß sich das Farbstoffpulver zu dem leitenden Element bewegt und auf diesem mit einer Anordnung zur Ruhe kommt, welche durch die mit öffnungen versehenen druckenden Bereiche des Siebes bestimmt wird.

2. Druckverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in das elektrische Feld in Abstand von dem Sieb der zu bedruckende Gegenstand so eingelegt wird, daß er das Farbpulver in der durch die freigegebenen Bereiche des Siebes bestimmten Verteilung aufnimmt.

3. Druckverfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zu bedruckende Gegenstand mit dem auf der Oberfläche anhaftenden Farbpulver aus dem elektrostatischen Feld entfernt und das Farbpulver auf der Oberfläche fixiert wird.

4. Druckverfahren nach Anspruch 2 oder 3, bei der das leitende Sieb und die Gegenelektrode Öffnungsbereiche aufweisen, die die zu druckenden Abschnitte umgrenzen und die nicht zu druckenden Abschnitte abdecken, dadurch gekennzeichnet, daß das Farbpulver auf ein oder zwei sich gegenüberliegende Flächen der leitenden Siebe aufgebracht wird, so daß das Pulver durch die geöffneten Bereiche der leitenden Siebe in das elektrostatische Feld gelangt und auf die Fläche des gegenüberliegenden leitenden Siebes transportiert wird, wobei das zu bedrukkende Teil in Abstand von jedem der Siebe liegt.

5. Druckverfahren nach Anspruch 4, bei dem das leitende Sieb die Form eines endlosen Gurtes hat, dadurch gekennzeichnet, daß das zu bedruckende Material zwischen und in Abstand von den gegenüberliegenden Druckelementen eingelegt wird und zwischen den leitenden Druckelementen in dieser Lage transportiert wird, wobei die Gurte mit der Bewegungsgeschwindigkeit des zu bedruckenden Materials in der gleichen Bewegungsrichtung bewegt werden.

6. Druckverfahren nach Anspruch 4, wobei jedes leitende Sieb Zylinderform hat, dadurch gekennzeichnet, daß das zu bedruckende Material zwischen die gegenüberliegenden Siebe und in Abstand von diesen eingelegt und bewegt wird wird und die Zylinder mit der Bewegungsgeschwindigkeit des Materials und in der gleichen Richtung bewegt werden.

7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zum elektrostatischen Drucken nach Anspruch 1 mit zwei paarweise angeordneten elektrisch leitenden Druckelementen, die an einen

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elektrischen Stromkreis angeschlossen sind und mit aufeinanderzu gerichteten Flächen so in Abstand liegen, daß sie einen Luftspalt bilden, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eines der leitenden Elemente ein Schablonensieb mit den zu bedruckenden Abschnitten entsprechend den freien Bereichen und den nicht zu bedruckenden Abschnitten entsprechend den abgedeckten Bereichen ist und daß eine Quelle für elektrische Spannung an die leitenden Elemente derart anschließbar ist, daß eine elektrische Spannungsdifferenz zwischen den Elementen und dadurch ein elektrostatisches Feld im Luftspalt zwischen den Elementen sich aufbaut und daß eine Vorrichtung zum Aufgeben eines Farbpulvers auf die Außenfläche des Schablonensiebes vorgesehen ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch eine Anordnung zum Einlegen eines zu bedruckenden Gegenstandes in das Feld in Abstand von dem Schablonensieb, derart, daß es die Kraftlinien beim Übertritt zu dem gegenüberliegenden leitenden Element schneidet.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7, däiurch gekennzeichnet, daß beide leitenden Elemente Schablonensiebe mit offenen Bereichen entsprechend einem gewünschten Druckmuster und abgedeckten Bereichen entsprechend gewünschten, nicht zu bedruckenden Abschnitten sind und daß Vorrichtungen zum Aufgeben von Farbpulver auf die Außenfläche jedes der Schablonensiebe vorgesehen sind, welches durch die offenen Bereiche jedes Siebes in das elektrostatische Feld gelangt und unter dem Einfluß dieses Feldes auf das andere der Schablonensiebe zu transportiert wird, und daß eine Anordnung zum Einlegen eines zu bedruckenden Gegenstandes in den Luftspalt zwischen den leitenden Elementen in Abstand von diesen Elementen derart vorgesehen ist, daß der zu bedruckende Gegenstand den Weg des Pulvers aus dem offenen Bereich der entsprechenden Schablonensiebe aufeinanderzu schneidet.

10. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch leitenden Teile zwei endlose Gurte sind, die mit dem elektrischen Stromkreis verbunden und in entgegengesetzten Richtungen mit einem Abschnitt ihrer Flächen parallel in Abstand voneinander und einen Luftspalt zwischen sich bildend angeordnet sind, wobei jeder dieser Gurte ein leitendes Schablonensieb aufweist und eine Anordnung zum getrennten Aufgeben von Farbpulver in das Innere jeder der Schablonen der Gurte in Berührung mit diesen entlang der parallelen Bewegung derart vorgesehen ist, daß das Pulver durch die offenen Bereiche in den Luftspalt gelangt, und daß außerdem eine Anordnung zum Bewegen eines zu bedruckenden Gegenstandes in den Luftspalt zwischen den Gurten und in Abstand von diesen und eine Anordnung zum Synchronisieren der Bewegung der Gurte mit der Anordnung zum Bewegen des zu bedruckenden Gegenstandes vorgesehen ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 8, 9 oder 10, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung zum Fixieren des Farbpulvers auf dem zu bedruckenden Material.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschrift Nr. 1051 870.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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