DE1497067C3

DE1497067C3 - Verfahren und Vorrichtung zum Übertragen von Tonerbildern

Info

Publication number: DE1497067C3
Application number: DE1497067A
Authority: DE
Inventors: Keith Meredith Oliphant; Robert John Wright
Original assignee: Research Laboratories of Australia Pty Ltd
Current assignee: Research Laboratories of Australia Pty Ltd
Priority date: 1962-10-02
Filing date: 1963-10-01
Publication date: 1974-03-28
Also published as: GB1063203A; FR1370419A; US3328193A; DE1497067B2; DE1497067A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Übertragen eines Tonerbildes von einem elektrofotografischen Aufzeichnungsmaterial auf ein Bildempfangsmaterial, bei dem das Tonerbild zwischen zwei elektrisch leitenden Walzen in Berührung mit dem Bildempfangsmaterial hindurchgeführt wird, während zwischen den Walzen ein elektrisches Feld besteht.

sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Ein derartiges Verfahren mit zugehöriger Vorrichtung ist aus der deutschen Auslegeschrift 1 018 435 bekannt. Danach wird ein auf der Oberfläche einer Trommel mit Hilfe des elektrofotografischen Verfahrens erzeugtes Pulver-Tonerbild in einer Bildübertragungsstation mit Hilfe einer Übertragungsrolle auf ein zwischen Trommel und Rolle hindurchgeführtes

ίο Bildempfangsmaterial übertragen. Dieses Verfahren hat den Nachteil, daß das übertragenen Bild Unscharfen zeigt, weil in den Randbereichen der mit Toner bedeckten Bildzonen das Tonerpulver abbröckelt.

Es hat sich gezeigt, daß die Übertragung nasser Tonerbilder bessere Ergebnisse liefert und es ist zu erwarten, daß bei einem nassen Pulverbild kein Abbröckeln erfolgt. Für die Übertragung nasser Tonerbilder eignet sich aber das bekannte Verfahren nicht, vielmehr wird dabei die Unscharfe noch größer als bei der Übertragung von trockenen Tonerbildern. Durch weitere Erhöhung der zwischen Trommel und Rolle vorhandenen Spannung kann dieser Nachteil nicht ausgeglichen werden.

Aufgabe der Erfindung ist daher die Schaffung eines Verfahrens und einer entsprechenden Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens der eingangs genannten Art, mit Hilfe dessen bzw. der die Übertragung von Tonerbildern mit großer Aufzeichnungsschärfe möglich ist.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das Tonerbild in nassem Zustand übertragen wird, daß der Andruck der Walzen und das elektrische Feld so abgestimmt sind, daß das Tonerbild nur in einer Teilmenge übertragen wird, und daß das Tonerbild in Berührung mit dem Bildempfangsmaterial anschließend zwischen weiteren Walzenpaaren, zwischen denen elektrische Felder bestehen, hindurchgeführt wird, wobei diese elektrischen Felder und der Andruck dieser Walzen so abgestimmt werden, daß das Tonerbild schrittweise in weiteren Teilmengen übertragen wird.

Es hat sich gezeigt, daß die Übertragung von Tonerbildern in nassem Zustand zu sehr scharfen Abbildungen führen kann, wenn das elektrische Feld zwischen den elektrisch leitenden Walzen auf ein bestimmtes Optimum eingestellt ist. Dieses Optimum hängt von der Art des Aufzeichnungsmaterials, des Bildempfangsmaterials sowie der Tonerteilchen und dem Feuchtigkeitsgrad des Tonerbildes ab. Auf Grund des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es möglich, Feldstärke und Walzenandruck schrittweise beim Durchführen von Tonerbild und Bildempfangsmaterial zwischen den einzelnen Walzenpaaren so aufeinander abzustimmen, daß die Feldstärke dem jeweiligen Optimalwert entspricht, gleichzeitig aber der Andruck der Walzen so eingestellt ist, daß ein Zerquetschen des Tonerbildes vermieden ist.

Vorteilhafterweise werden zunehmend stärkere elektrische Felder zwischen aufeinanderfolgenden Walzenpaaren verwendet. Hierdurch kann dem Umstand Rechnung getragen werden, daß bei der Übertragung des Tonbildes in Teilschritten am Anfang ein relativ hoher Feuchtigkeitsgehalt im Tonermate-

⁶S rial vorhanden ist, der mit der schrittweisen Übertragung abnimmt:

Für die Übertragung eines an sich trockenen Tonerbildes kann erfindungsgemäß vor dem In-Be-

rührung-Bringen mit dem Bildempfangsmaterial dieses mit einem den Toner lösenden Mittel besetzt oder bedampft werden. Auf diese Weise lassen sich auch an sich trockene Tonerbilder in nassen Zustand überführt unter optimalen Bedingungen übertragen.

Zweckmäßigerweise können die elektrischen Felder und der Andruck der Walzen aufeinander so abgestimmt werden, daß bei jedem Durchlauf des das Tonerbild tragenden Aufzeichnungsmaterials durch die Walzenanordnung nur ein Teil des Tonerbildmaterials auf das Bildempfangsmaterial übertragen wird. Auf diese Weise ist es möglich, von einem ein Tonerbild tragenden Aufzeichnungsmaterial mehrere Vervielfältigungen durch mehrmaligen Durchlauf desselben Aufzeichnungsmaterials herzustellen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens weist entsprechend dem Stand der Technik nach der deutschen Auslegeschrift 1018 435 ein elektrisch leitendes Walzenpaar auf, zwischen dem das Tonerbild in Berührung mit dem Bildempfangsmaterial hindurchführbar ist, während zwischen den Walzen ein elektrisches Feld besteht. Sie ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß dem Walzenpaar weitere elektrisch leitende Walzenpaare, an deren Walzen elektrische Felder angelegt sind, nachgeordnet sind, und daß die elektrischen Felder und der Andruck der Walzen sämtlicher Walzenpaare aufeinander abstimmbar sind.

Von den aufeinanderfolgenden Walzenpaaren ist vorteilhafterweise wenigstens jeweils eine Walze angetrieben und jeweils von einer Walze wird der erforderliche Andruck erzeugt.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend an Hand der Zeichnung beschrieben. Es zeigen:

F i g. 1 schematisch eine Ausführungsform der Erfindung, bei der ein feuchtes Tonerbild tragendes Aufzeichnungsmaterial zusammen mit dem Bildempfangsmaterial durch mehrere Walzenpaare hindurchgeführt wird,

F i g. 2 ebenfalls schematisch eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, bei der zur Anfeuchtung zunächst trockenen Tonerbildes das Bildempfangsmaterial mit einer Flüssigkeit bedampft oder benetzt wird, um die Übertragung von dem Aufzeichnungsmaterial auf das Bildempfangsmaterial zu unterstützen,

F i g. 3 ein Diagramm, aus dem sich die Abhängigkeit der prozentualen Übertragung des Tonerbildmaterials von der Spannung für verschiedene Aufzeichnungs- und Bildempfangsmaterialien ergibt, und

F i g. 4 eine vereinfachte Seitenansicht einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung.

Nach der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform der Erfindung wird eine Reihe von Walzenpaaren 14 und 15 benutzt. Die Walzen 14 sind an einen Spannungsgenerator 16 so angeschlossen, daß an das erste Paar A gegebenenfalls eine niedrigere Spannung als an das letzte Walzenpaar G anliegt. Die dazwischen liegenden Walzenpaare B, C, D, E und F erhalten die für die wirksamste Übertragung erforderliche Spannung, die gewöhnlich von Stufe zu Stufe eine andere ist. Jeweils eine der Walzen 14 und 15 jedes Walzenpaares A bis G sind in fester Lage angeordnet, während die jeweilige Gegenwalze jedes Walzenpaares gegen die andere Walze gedrückt wird. Die Walzen 14 sind an den Spannungsgenerator 16 über Leitungen 17 angeschlossen, von denen jede einen Widerstand 18 enthält. Der Widerstand 18 soll verhindern, daß für den Fall, daß sich die nicht gegeneinander isolierten Walzen 14 und 15 berühren, der Generator 16 kurzgeschlossen wird. Der Widerstand 18 kann beispielsweise einen Wert von etwa 10 Megaohm haben, wenn die Spannung etwa im Bereich von 4 bis 5 kV liegt. Eine Leitung 19 verbindet alle Walzen 15 der Walzenpaare A bis G mit dem Generator

ίο 16; dieser Teil des Gerätes kann, wie gezeigt, geerdet sein.

Bei dieser Ausführungsform der Erfindung wird ein flexibles Aufzeichnungsmaterial 20 benutzt, auf welchem sich das Tonerbild 21 befindet, welches auf das Bildempfangsmaterial 22 übertragen wird. Die Übertragung des Tonerbildes 21 von dem Aufzeichnungsmaterial 20 auf das Bildempfangsmaterial 22 geschieht schrittweise zwischen den gegeneinandergedrückten Walzen 14 bis 15 der Walzenpaare A bis G.

Die Walzen 14 werden beispielsweise durch ihr eigenes Gewicht gegen die Walzen 15 gedruckt, so daß gewährleistet ist, daß das Bildempfangsmaterial 22 fest zwischen den Walzen 14 und 15 für eine wirksame Übertragung des Tonerbildes hindurchgeführt wird, während zwischen den Walzen 14 und 15 ein elektrisches Feld besteht.

Das Aufzeichnungsmaterial kann leitfähig oder relativ leitfähig sein, während das Bildempfangsmaterial aus gewöhnlichem Papier oder dergleichen bestehen kann. Die jeweilige anzuwendende Polarität des elektrischen Feldes wird jeweils entsprechend den verwendeten Materialien ausgewählt.

Für den Fall, daß sich das Tonerbild auf einer mit Harz gebundenen Zinkoxydschicht großer Güte befand und auf ein gebundenes oder gefülltes Papier als Bildempfangsmaterial übertragen werden sollte, wurde beispielsweise für die Walzenpaare A bis G eine Spannungsstaffelung zwischen 50 Volt und 2,5 kV gewählt. An das erste Walzenpaar A wurden 50 Volt, an das zweite Walzenpaar B 200 Volt und an das dritte Walzenpaar C 500VoIt gelegt. Die Spannungen für die nachfolgenden Walzenpaare D bis G betrugen in dieser Reihenfolge 1 kV, 1,5 kV, 2 kV und 2,5 kV.

Bei Verwendung derselben Vorrichtung wurden für die Übertragung des Tonerbildes von einer mit Zink beschichteten Folie auf gefülltes Bildempfangspapier 50 bis 1000 Volt, bei der Übertragung auf eine Bildempfangsfolie 5 bis 200VoIt, von mit Zink beschichtetem Kunstdruckpapier auf Tuch 10 bis 1000 Volt, von mit Zink beschichtetem Kunstdruckpapier auf Glas 500 Volt bis 2,5 kV und von mit Zink beschichtetem Kunstdruckpapier auf Kunststoffbögen 200 Volt bis 2,5 kV verwendet.

In der Ausführungsform nach Fig. 3 sind fünf Walzenpaare H bis L aus Walzen 25 und 26 gezeigt. Die Walzen 25 sind an die Leitungen 27 des Spannungsgenerators 28 angeschlossen. Die Walzen 26 sind über Widerstände 29 und Leitungen 30 mit dem Generator 28 verbunden. In diesem Fall trägt das Aufzeichnungsmaterial 31 das Tonerbild 32 und wird mittels Walzen 33 und 34 vorgeschoben, wobei die Walze 33 nur die Kante des Aufzeichnungsmaterials 31 erfaßt, das Tonerbild 32 jedoch nicht berührt.

Das Bildempfangsmaterial 35 wird von Walzen 36 und 37 vorgeschoben, die ebenso wie die Walzen 33 und 34 so angetrieben sind, daß sich Aufzeichnungsmaterial 31 und Bildempfangsmaterial 35 synchron

bewegen.

In diesem Fall wird das Bildempfangsmaterial bedampft oder benetzt, beispielsweise mittels einer Bürste 38, die einem Behälter 39 entnommen wird. Das von der Bürste 38 aufgetragene Benetzungsmaterial ist ein Lösungsmittel für das Tonerbild 32 auf dem Aufzeichnungsmaterial, so daß in diesem Fall das Tonerbild selbst vor dem Übertragungsvorgang nicht in nassem Zustand ist.

Für eine solche Anordnung hat es sich als günstig erwiesen, die Spannung und dem Druck zwischen den Walzen 25 und 26 jedes der Walzenpaare H bis L so zu steuern, daß nur ein Teil des Tonermaterials 32 bei jedem Durchlauf des Aufzeichnungsmaterials 31 durch die Walzenanordnung auf das Bildempfangsmaterial 35 übertragen wird, sofern das Aufzeichnungsmaterial 31 genügend Tonermaterial 32 trägt. So können von einem Aufzeichnungsmaterial als Vorlage mehrere Kopien dadurch hergestellt werden, daß nacheinander immer neue Empfangsmaterialblätter mit demselben Aufzeichnungsmaterial durch die Vorrichtung hindurchgeschickt werden. Nach F i g. 3 hat das Aufzeichnungsmaterial 31 nur einen Teil seines Tonerbildes 32 abgegeben; der andere Teil des Bildes befindet sich noch auf dem Aufzeichnungsmaterial nach Durchlauf durch die Walzenanordnung. Nach Fig. 1 wird dagegen das ganze von dem Aufzeichnungsmaterial 20 getragene nasse Tonerbild auf das Bildempfangsmaterial 22 übertragen. Die Verhältnisse von Andruck und elektrischem Feld können jedoch auch hier so eingestellt werden, daß eine Mehrfachübertragung möglich ist. Die Mehrfachübertragung wird allerdings mit der Ausführungsform gemäß F i g. 3 erleichtert, weil dort eine Bürste 38 benutzt wird, die Lösungsmittel für das auf dem Auf-Zeichnungsmaterial 31 befindliche Tonerbild 32 auf das Aufzeichnungsmaterial 31 aufbringt.

F i g. 3 veranschaulicht, wie die Menge des übertragenen Tonerbildes mit der an die Walzen angelegten Spannung zunimmt, bis, unter für ein Walzenpaar idealen Bedingungen, bei der höchsten Spannung eine vollständige Übertragung stattfinden kann. Die höchste Spannung, die angewendet werden kann ist diejenige, bei der das Feld ohne Durchschlag durch das Aufzeichnungs- oder das Bildempfangsmaterial aufrechterhalten werden kann. Die maximale Spannung hängt somit von den verwendeten Materialien ab.

Die Kurven 45 und 48 in F i g. 3 geben die Menge des übertragenen Tonermaterials in Abhängigkeit von der Spannung für verschiedene Aufzeichnungs- und Bildempfangsmaterialien an. Die Kurve 45 bezieht sich auf die Übertragung von einer beschichteten Folie auf eine andere Folie, die Kurve 46 auf die Übertragung von einem Kunstdruckpapier auf Tuch, die Kurve 47 auf die Übertragung von Kunstdruckpapier auf gebundenes oder gefülltes Papier und die Kurve 48 auf die Übertragung von beschichtetem Kunstdruckpapier auf Glas.

Fig. 4 veranschaulicht eine vereinfachte Form einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Ein Gestell 50 trägt einen isolierten Balken 51, der Lager 52 für die Wellen 53 angetriebener Walzen 54 aufnimmt. Die Walzen 54 sind mit Walzen 55 paarweise zu Gruppen zusammengefaßt.

Die Welle 56 ist auf einem Arm 57 getragen, der mittels eines Drehgelenkes 58 an den Träger 59 angeschlossen ist, der ebenso wie der isolierte Balken 51 an der Basis 50 befestigt ist. Die Walzen 55 können sich frei auf die Walzen 54 zu- und von diesen wegbewegen, doch werden sie gewöhnlich gegen die Walzen 54 durch Federn 60 gedrückt, die zwischen den Armen 57 und Einstellschrauben 61 liegen, die in den Träger 59 eingreifen.

Die Walzen 55 sind nicht angetrieben, doch sind die Walzen 54 mittels Riemen 63 an eine Mehrfach-Riemenscheibe 64 eines Motors 65 angeschlossen. Alle Walzen 54 sind in derselben Richtung und mit gleicher Geschwindigkeit angetrieben, so daß sie das Aufzeichnungsmaterial 66 und das Bildempfangsmaterial 67 durch die Übertragungsstationen gleichförmig bewegen. Das Aufzeichnungsmaterial 66 und das Bildempfangsmaterial 67 werden von einer Bühne 68 in das erste Walzenpaar geführt. Die Bühne 69 nimmt das Aufzeichnungsmaterial 66 und das Bildempfangsmaterial 67 ab und auf.

Der Spannungsgenerator 70 besteht aus einem Transformator 71 und einem Gleichrichter 72. Der Gleichrichterausgang geht über einen Widerstand 73 an einen Umpolschalter 74. Der Kondensator 75 dient zur Glättung. Das eine Ende des Widerstandes 56 liegt bei 77 an Erde, nämlich an der Masse des Maschinenrahmens 50. Die Walzen 54 der Walzenpaare werden aus den Leitungen 78, 79, 80 und 81 über voneinander unabhängige Widerstände 82 aus dem Hauptwiderstand 76 gespeist. Der Widerstand 76 hat dazu zweckmäßigerweise mehrere verstellbare Abgriffe, so daß die einzelnen Spannungen nach Bedarf gewählt werden können. Im vorliegenden Fall wird den Walzen 54 und 55 des ersten Walzenpaares eine kleinere Spannung zugeführt als den nachfolgenden Paaren. Die Enden der Leitungen 78 und 81 sind also längs des Widerstandes 76 verstellbar. Mittels des Umpolschalters 74 können die Walzen 54 nach Bedarf an eine positive oder negative Spannung angelegt werden.

Wie oben erwähnt ist es bei der Übertragung eines Tonerbildes auf ein Bildempfangsmaterial durch Berührung wichtig, ein Zerdrücken oder Verbreitern des Tonerbildes infolge des verwendeten Walzenandruckes zu verhindern. Im vorliegenden Fall wird dieses Zerdrücken durch zwei Maßnahmen vermieden, nämlich dadurch, daß nur ein geringer Druck zwischen den Walzen 54 und 55 verwendet wird, der durch Betätigung der Einstellschrauben 61 wählbar ist, und zweitens dadurch, daß das elektrische Feld zwischen den Walzen 54 und 55 so beschaffen ist, daß eine unmittelbare Übertragung des Tonerbildes längs der Ebene des Feldes stattfindet.

Die Polarität der verwendeten Spannung wird beispielsweise in Abhängigkeit von der den Partikeln des Toners eigenen Ladung, der Ladung des Entwicklers oder der Farbe bzw. Tinte als Ganzem oder der Leitfähigkeit des Aufzeichnungs- und/oder Bildempfangsmaterials bestimmt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Übertragen von Tonerbildern von einem elektrofotografischen Aufzeichnungsmaterial auf ein Bildempfangsmaterial, bei dem das Tonerbild zwischen zwei elektrisch leitenden Walzen in Berührung mit dem Bildempfangsmaterial hindurchgeführt wird, während zwischen den Walzen ein elektrisches Feld besteht, dadurch gekennzeichnet, daß das Tonerbild in nassem Zustand übertragen wird, daß der Andruck der Walzen und das elektrische Feld so abgestimmt sind, daß das Tonerbild nur in einer Teilmenge übertragen wird, und daß das Tonerbild in Berührung mit dem Bildempfangsmaterial anschließend zwischen weiteren Walzenpaaren ,zwischen denen elektrische Felder bestehen, hindurchgeführt wird, wobei diese elektrischen Felder und der Ausdruck dieser Walzen so abgestimmt werden, daß das Tonerbild schrittweise in weiteren Teilmengen übertragen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zunehmend stärkere elektrische Felder zwischen aufeinanderfolgenden Walzenpaaren verwendet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß für die Übertragung eines trockenen Tonerbildes vor dem In-Berührung-Bringen mit dem Bildempfangsmaterial dieses mit einem den Toner lösenden Mittel benetzt oder bedampft wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen Felder und der Andruck der Walzen aufeinander so abgestimmt werden, daß bei jedem Durchlauf des das Tonerbild tragenden Aufzeichnungsmaterials durch sämtliche Walzenpaare nur ein Teil des Tonerbildmaterials auf das Bildempfangsmaterial übertragen wird.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4 mit einem elektrisch leitenden Walzenpaar, zwischen dem das Tonerbild in Berührung mit dem Bildempfangsmaterial hindurchführbar ist, während zwischen den Walzen ein elektrisches Feld besteht, dadurch gekennzeichnet, daß dem Walzenpaar weitere elektrisch leitende Walzenpaare, zwischen deren Walzen elektrische Felder anlegbar sind, nachgeordnet sind, und daß die elektrischen Felder und der Andruck der Walzen sämtlicher Walzenpaare aufeinander abstimmbar sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß von den aufeinanderfolgenden Walzenpaaren wenigstens jeweils eine Walze angetrieben und jeweils von einer Walze der erforderliche Andruck erzeugt wird.