DE1546739A1

DE1546739A1 - Vorrichtung zum elektrostatischen Bedrucken einer Unterlage

Info

Publication number: DE1546739A1
Application number: DE19651546739
Authority: DE
Inventors: Kennedy Jun John Bell; Rarey Kenneth William
Original assignee: Continental Can Co Inc
Current assignee: Continental Can Co Inc
Priority date: 1964-09-14
Filing date: 1965-07-15
Publication date: 1970-10-15
Also published as: CH449671A; DK126248B; SE359060B; GB1120051A; SE319782B; GB1120052A; NL6511977A; DE1546739C3; BE669583A; NL151030B; DE1546739B2; CH465407A; US3306193A

Description

DIPL.-ING. F. THIELEKE dIPL.-PHYS. DR. J. FRICKE DR.-ΙΝΘ. R.DÖRINQ

BRAUNSCHWEIG MÜNCHEN

P 15 46 739.7 uns.Z.: 12 032

2. Juli 1969

Continental Can Company, Inc., 633, Third Avenue, Hew York 17, N.Y.,

USA

Vorrichtung zum elektrostatischen Bedrucken einer

Unterlage

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum elektrostatischen Bedrucken einer Unterlage, bei der im Raum zwischen der Unterlage und einer Basiselektrode ein Siebgitter angeordnet ist und mittels einer HochspannungsqueHe ein elektrostatisches Feld erzeugt wird, um Pigmentteilchen, die aus einem Vorrat in das elektrostatische Feld überführt werden, zu beschleunigen und auf der Unterlage niederzuschlagen.

Verfahren und Vorrichtung zum elektrostatischen Bedrucken einer Unterlage sind in den verschiedensten Ausführungsformen bereits bekannt. Bei einer bekannten Vorrichtung ist ein eine Schablone tragendes elektrisch leitendes Sieb nahe und parallel zu einer Blattelektrode von gleicher Ausdehnung angeordnet. Das Gitter und die Elektrode können jeweils eben oder gekrümmt in einfacher Gestalt ausgebildet sein, z.B. den Abschnitt eines Zylinders oder eines Konus bilden. Eine zu bedruckende Unterlage wird zwischen dem Gitter und der

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Blattelektrode eingebracht. Eine Hochspannungsquelle wird zwischen dem Gitter und der Blattelektrode eingeschaltet, um zwischen diesen ein intensives elektrostatisches Feld zu erzeugen und aufrechtzuerhalten. Das Gitter und die Blattelektrode bilden dabei im wesentlichen die Platten eines Parallelplattenkondensators.

Die Pigmentteilchen in Form ieinverteilten Pulvers bestehen in der Regel aus einem guten elektrischen Isolator, der einen niedrigen Schmelzpunkt aufweist, so daß die Teilchen nach dem Aufbringen auf die Unterlage auf dieser aufgeschmolzen bzw. auf chemischem Wege fixiert werden können. Die Pigmentteilchen werden bei dieser bekannten Vorrichtung auf die eine Seite des Gitters aufgebracht, welche der zu bedruckenden Unterlage abgewandt ist. Das Aufbringen erfolgt dabei mit Hilfe einer Rolle od.dgl. Dabei werden die Pigmentteilchen durch die freigelassenen Öffnungen des Gitters gedrückt, nehmen dabei eine Ladung auf und werden durch das zwischen dem Gitter und der Gegenelektrode herrschende elektrostatische Feld in Richtung auf die Unterlage beschleunigt. Nach Aufbringen einer ausreichenden Menge an Pigmentteilchen auf der Unterlage wird der Pigmentteilchenstrom unterbrochen, die Unterlage aus ihrer Lage entfernt und die Pigmentteilchen auf der Unterlage fixiert

Bei dieser bekannten Vorrichtung ist die Schablone unmittelbar auf dem leitfähieen Gitter angeordnet. Dadurch soll erreicht

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werden, daß die Pigmentteilchen aufgeladen werden. Gleichzeitig soll erreicht werden, daß unmittelbar hinter der Schablone bzw. hinter dem Gitter ein elektrostatisches Feld besteht, in welchem die Pigmentteilchen beschleunigt werden. Das Aufbringen der Pigmentteilchen mit Hilfe einer Aufreibebürste hat eine erhebliche Bedeutung. Einmal werden die Pigmentteilchen hierbei durch die Gitteröffnungen mit sehr geringer Geschwindigkeit hindurchgebracht, diese geringe Geschwindigkeit beeinflußt den Abstand zwischen der Unterlage und dem Gitter. Weiter kommt hinzu, daß in jedem Augenblick nur Pigmentteilchen durch einen eng begrenzten Bereich des Gitters hindurchgerieben werden können, was die Druckgeschwindigkeit stark beschränkt. Schließlich wird auch die Gleichmäßigkeit der Pigmentverteilung beim Passieren durch die Schablone durch die Verteilung der Pigmentteilchen in der Bürste sowie durch die Gleichmäßigkeit der Bürstenandruckkraft und der Bewegung bestimmt.

Wegen der geringen Durchtrittsgeschwindigkeit der Pigmentteilchen durch das Gitter ist es erforderlich, daß das elektrostatische Feld bis unmittelbar auf die Oberfläche der Unterlage reicht. Dieses elektrostatische Feld wird beeinflußt durch die sich mit den Pigmentteilchen auf der Unterlage aufbauende Ladung.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung der eingangs näher bezeichneten Art so weiterzubilden, daß den

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Pigmentteilchen für den Druckvorgang eine wesentlich größere Anfangsgeschwindigkeit erteilt werden kann, so daß sie sicherer und gleichmäßiger auf die Unterlage gelangen, wobei der Abstand zwischen Unterlage und Siebgitter in weiten Grenzen variiert werden kann. Gleichzeitig soll erreicht werden, daß der Druckvorgang wesentlich beschleunigt wird, indem möglichst über die ganze Druckfläche gleichzeitig die Pigmentteilchen aufgebracht werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Basiselektrode als Endlosbandförderer ausgebildet und in einem Gehäuse angeordnet ist, das frei im Gehäuseinneren bewegliche Trägerteilchen aus einem elektrisch leitenden Werkstoff und mit einem die Lochweite des Siebgitters überschreitendem Durchmesser aufweist und daß im Gehäuse eine Vorrichtung zum Mischen von Pigmentteilchen und Trägerteilchen sowie ein Förderer zum Überführen der beim Mischen mittels triboelektrischer Kräfte mit Pigmentteilchen beladenen Trägerteilchen zum Endlosbandförderer vorgesehen sind.

Bei der neuen Vorrichtung werden die Pigmentteilchen vor dem Durchtritt durch das Gitter und ohne Berührung mit dem Gitter aufgeladen. Durch diese Trennung der Funktionen wird Unabhängigkeit bezüglich der Aufladung und der Erzeugung des elektrischen Feldes erhalten. Dadurch läßt sich die Vorrichtung den jeweils gewünschten Verhältnissen wesentlich einfacher und leichter an-

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passen. Gleichzeitig erfolgt der Druckvorgang, über eine ausgedehnte Fläche, so daß das ganze Muster auf einmal erzeugt werden kann. Dadurch wird der Drückvorgang wesentlich beschleunigt. Gleichzeitig wird mit Hilfe der Basiselektrode, der die Pigmentteilchen zugeführt werden, eine sehr gute Gleichmäßigkeit der Verteilung der Pigmentteilchen über eine ausgedehnte Fläche erzielt.

Die den Pigmenttelichen mit Hilfe der Trägerteilchen zu verleihende Geschwindigkeit kann sehr hoch sein, was sich auf den Druckvorgang außerordentlich günstig auswirkt. Außerdem wird eine sehr gute Gleichmäßigkeit über eine ausgedehnte Fläche sichergestellt. Zwischen dem Gitter und der Unterlage kann ein erheblicher Abstand bestehen, da durch die hohe Geschwindigkeit ein nahezu geradliniger Flug der Pigmentteilchen gewährleistet und damit ein hohes Auflösungsvermögen sichergestellt ist.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand schematischer Zeichnungen an mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Fig. la ist eine achematische Darstellung eines Entwicklerteilchens zur Verwendung beim elektrostatischen Bedrucken, welches aus einem größeren Trägerteilchen und einer Mehrzahl von kleineren, daran anhaftenden Pigmentteilchen besteht.

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Fig. Ib veranschaulicht schematisch den Grundaufbau einer Vorrichtung zum elektrostatischen Drucken und zeigt ein Entwicklerteilchen auf einer Basiselektrode im Abstand gegenüber einem leitenden Schablonengitter, welches parallel zur Basiselektrode angeordnet ist und an einem elektrischen Kreis angeschlossen ist, der zwischen der Basiselektrode und dem Gitter ein elektrisches Feld erzeugt.

Fig. Ic ist eine schematische Veranschaulichung einer Druckvorrichtung nach Schließen eines Schalters zur erzeugung des elektrischen Feldes und veranschaulicht den Weg des Entwicklertcilchens, das von der Basiselektrode abgestoßen und vom Gitter angezogen wird.

Fig. Id ist eine Darstellung einer Druckvorrichtung und veranschaulicht ein Trägerteilchen, das gerade auf das Schablonengitter auftrifft und von diesem aufgehalten wird, während die kleineren Pigmentteilchen aufgrund des ihnen innewohnenden Momentes durch die Öffnungen in dem Gitter hindurchgetragen werden.

Fig. Ie zeigt eine Unterlage, die im Weg der Pigmentteilchen angeordnet ist und veranschaulicht das Trägerteilchen, welches vom Gitter zurückgetrieben und von der Basiselektrode angezogen wird.

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Fig. If veranschaulicht eine Druckvorrichtung und gibt die Pigmentteilchen wieder, nachdem sie durch die Öffnungen des Gitters hindurchgetreten sind und auf der Unterlage anhaften. Die Figur gibt weiterhin die Trägerteilchen auf ihrem Rückweg von der Basiselektrode in Richtung auf die Gitterelektrode wieder»

Fig. 2 zeigt eine Druckvorrichtung gemäß der Erfindung.

Fig. 3 zeigt eine Druckvorrichtung, die ebenfalls nach der Erfindung ausgebildet ist und veranschaulicht die Verwendung der Vorrichtung beim Säubern nach Ablauf eines Druckvorganges.

Unter Bezugnahme auf Fig. la besteht ein Entwicklerteilchen 10 aus einem großen Trägerteilchen 11 und einer Mehrzahl von relativ kleinen Pigmentteilchen 12, die an dem Trägerteilchen 11 aufgrund triboelektrischer Kräfte anhaften. Das Trägerteilchen 11 kann aus einem elektrisch leitendem Material, z.B. aus Schwarzkohle oder Metallschrot aus Stahl, Aluminium, Kupfer usw. bestehen. Zusätzlich zu der elektrischen Leitfähigkeit wird es jedoch vorgezogen, daß das Trägerteilchen 11 aus ferromagnetischem Material, z.B. aus Eisenfeilspänen besteht. Die Pigmentteilchen 12 sind vorzugsweise aus einem nicht leitenden Material hergestellt, welches in der triboelektrisehen Reihe vorzugsweise so angeordnet ist, daß die Pigmentteilchen eine negative Ladung gegenüber den Trägerteilchen 11 besitzen.

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Jedoch können die Pigmentteilchen auch eine positive Ladung gegenüber den Trägerteilchen annehmen.

Bei der praktischen Anwendung der vorliegenden Erfindung bestehen die Trägerteilchen aus Eisenspäne, die durch ein Sieb mit 100 - 140 Sieböffnungen hindurchgehen (annähernd etwa 0,1 bis 0,15 mm im Durchmesser). Pigmentteilchen, welche bei der Vorrichtung gemäß der Erfindung verwendet werden, sind vorzugsweise gefärbte Kunstharzteilchen, welche aus n-Butylmethacrylat (41 %) und Polystyrol (59 %) bestehen. Die Pigmentteilchen sind aber auf diese Zusammensetzung nicht beschränkt. Derartige Pigmentteilchen werden bei dem unter dem Namen Xerox bekannten Kopierverfahren verwendet und haben eine durchschnittliche Teilchengröße von 17 Mikron.

Fig. Ib zeigt ein einzelnes Entwicklerteilchen 10 auf einer Basiselektrode 15, die aus leitendem Material besteht. Überhalb der Basiselektrode 15 ist ein Schablonengitter 16 angeordnet, das mit einem Drahtgitter 17 mit einer üblichen Abdeckung 18 zur Bestimmung der Öffnungen 19 versehen ist, wobei die Offnungen nach einem vorbestimmten Muster angeordnet sind. Für die Erfindung verwendbar ist beispielsweise ein 200 χ 200 Maschengitter aus rostfreiem Stahl, das aus einem Draht von 0,04 mm Durchmesser gewebt ist. Die Schablonengitter, wie sie allgemein in solchen Druckverfahren verwendet werden, z.B. Kohlenstoffgewebe, können ebenfalls verwendet werden. Die Basiselektrode 15

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und das Schablonengitter 16 sind durch geeignete Leiter an die entgegengesetzten Seiten einer entsprechenden Hochspannungsquelle 23 angeschlossen, wobei ein entsprechender Schalter 23 an einem der Leiter vorgesehen ist. Es wird bevorzugt, wie dargestellt, daß das Gitter 16 an die positive Seite und die Basiselektrode 15 an die negative Seite der Hochspannungsquelle 22 angeschlossen werden. Wenn das Pigmentteilchen positiv geladen ist gegenüber den Trägerteilchen, wird das Gitter 16 vorzugsweise an die negative Seite der Hochspannungsquelle angeschlossen.

Wie Fig. Ic zeigt, erzeugt das Schließen des Schalters 23 ein intensives elektrisches Feld zwischen der Basiselektrode 15 und dem Gitter 16, so daß die Entwicklerteilchen 10 eine Ladung von der Basiselektrode 15 annehmen und von dieser Basiselektrode 15 abgestoßen und durch das elektrische Feld in Richtung auf das Gitter 16 beschleunigt werden. Die Ladung des Entwicklerteilchens 10 tritt durch direkte elektrische Berührung zwischen den leitenden Trägerteilchen 11 und der Basiselektrode 15 auf. Das leitfähige Trägerteilchen 11 nimmt die gleiche Ladung wie die leitfähige Basiselektrode 15 an und wird deshalb von dieser abgestoßen. Fig. Id gibt eine Folge von Ereignissen an, die auftreten, zu der Zeit, wenn das Entwicklerteilchen 10 sich in Berührung mit dem leitfähigen Gitter 16 befindet. Während der nach oben gerichteten Bewegung der Entwicklerteilchen, wie dies

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die Fig. lc zeigt, nehmen die Entwicklerteilchen 10 eine Geschwindigkeit an, derart, daß nach Auftreffen des Trägerteilchens 11 auf das Siebgitter 16 die Pigmentteilchen 12, welche sich in Fluchtung mit einer Öffnung 19 befinden, ihren Weg durch das Siebgitter 16 fortsetzen und nach oben steigen. Die Trägerteilchen 11 sind so groß, daß sie durch die schmalen Öffnungen in dem Siebgitter 16 nicht hindurchtreten können. Aufgrund der Berührung mit der leitfähigen Gitterelektrode 16 nehmen die Trägerteilchen 11 eine Ladung an dem Gitter an, die entgegengesetzt zu der vorherigen Ladung des Trägerteilchens 11 ist. Daraufhin wird das Trägerteilchen durch das Siebgitter 16 abgestoßen und von der Basiselektrode 15 erneut angezogen. Ein elektrisches Feld kann außerdem zwischen dem Siebgitter und der Unterlage 25 erzeugt werden, und zwar dadurch, daß ein Steuergitter 41 gemäß Fig. 2 in der Nähe der Unterlage 25 auf der Seite angeordnet ist, die von dem Siebgitter 16 abgewandt ist. Eine solche Steuerelektrode wird auf der gleichen Polarität, jedoch auf einem höheren Potential gehalten, als das Siebgitter 16. Das Ergebnis ist, daß ein elektrisches Feld geschaffen wird, welches dazu beiträgt, die Pigmentteilchen in Richtung auf die Unterlage vorwärtszutreiben.

Fig. Ie und Fig. If zeigen jeweils eine Unterlage 25 oberhalb des Siebgitters 16. Nach dem Auftreffen eines Trägerpartikelchens 11 auf das Siebgitter 16 werden einige der Pigmentteilchen 12 von dem Trägerteilchen 11 freigegeben, wobei das Moment

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der Pigraentteilchen diese in Berührung mit der Unterlage 25 tragen, an der die Pigmentteilchen 12 haften. Während des Druckvorganges setzen die Entwicklerteilchen 10 ihre hin- und hergehende Bewegung zwischen der Basiselektrode 15 und dem Siebgitter 16 fort, bis genügend Pigmentteilchen von der Unterlage zur Erzeugung eines Druckbildes von der gewünschten optischen Dichte erzielt werden. Die Unterlage 25 und das darauf befindliche Muster, welches durch die Pigmentteilchen 12 gebildet wird, die in einem von den Öffnungen 19 bestimmten Muster auf der Unterlage abgelagert sind, werden dann einer Wärme oder Dämpfen eines geeigneten Lösungsmittels ausgesetzt, so daß die Pigmentteilchen auf der Unterlage 25 festhaftend aufgeschmolzen oder verbunden werden.

Fig. 2 zeigt die Grundanordnung einer Druckmaschine gemäß der Erfindung, die allgemein mit 28 bezeichnet ist. Die Druckmaschine 28 umfaßt ein Gehäuse 29, das aus nicht magnetischem Material, z.B. aus einem Plastik, Holz oder irgendeinem anderen geeigneten Material hergestellt ist. Ein endloses umlaufendes leitfähiges Band 30 ist in der Nähe der Oberseite des Gehäuses 29 angeordnet und hat die Funktion, wie sie oben in Bezug auf die Basiselektrode 15 beschrieben ist. Das Gciiause 29 umfaßt weiterhin einen Abschnitt, der eine geneigte Ebene 31 bildet, auf der die Entwicklerteilchen 10 und/oder Trägerteilchen 11 kaskadenförmig herabfallen, bis sie in einen Sammelraum 32 des Gehäuses 29 gelangen.

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Eine magnetische Trommel 33 ist in der Nähe des Sammelraums angeordnet und kann auf einer Welle 34 befestigt sein und durch entsprechende Antriebsmittel, die nicht dargestellt werden, im Gegenuhrzeigersinn, wie durch den Pfeil in Fig. 2 angedeutet ist, angetrieben werden. Eine praktische Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfaßt eine Magnettrommel, die aus einer Aluminiumtrommel von etwa 30 cm Durchmesser besteht, die einen Mantel auf ihrer Oberfläche aus aneinanderliegenden Stücken aus flexiblem magnetischem Band aufweist, wobei jedes Band etwa 2,5 cm breit und etwa 0,15 cm dick ist. Diese Bänder wurden dann von einem Glimmerfilm von einer Dicke von etwa 1 mm zur Verminderung der Feldintensität abgedeckt.

Das leitfähige Elektroden-Band 30 ist auf zwei Rollen 36 und 37 angeordnet, von denen eine oder beide angetrieben werden können durch nicht dargestellte Antriebsmittel. Die Rolle 36 ist eine magnetische Rolle und ist in Nachbarschaft von der Magnettrommel 33 angeordnet und von dieser durch einen Abschnitt des leitfähigen Bandes 30 getrennt. Die Magnetrolle 36 ist so ausgebildet, daß sie ein intensiveres magnetisches Feld aufweist als das mangetische Feld der Trommel 33. Entwicklerteilchen 10 oder Trägerteilchen 11, die von der Trommel 33 im Sammelraum 32 aufgenommen sind, werden von der Magnettrommel in Richtung auf das Band 30 transportiert. Aufgrund der größeren Intensität des Magnetfeldes der Magnetrolle 36 werden die Entwicklerteilchen 10 oder Trägerteilchen 11 auf die Oberfläche

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des leitfähigen Bandes 30 überführt. Wenn das die Elektrode bildende Band 30 sich fortbewegt, werden die Partikelchen von der Rolle 36 fortgetragen und gelangen zu einer Abstreifklinge 38, mit deren Hilfe die Verteilung der Teilchen auf dem Band kontrolliert werden kann. Eine nicht dargestellte Überlaufrinne führt überschüssige Partikelchen von der Abstreifzone zurück zu dem Sammelraum 32. In der Regel wird eine elektrische Verbindung mit Hilfe des leitfähigen üandes 30 über die Abstreifklinge 38 und die Entwicklerteilchen 10 geschaffen, was jedoch nicht unbedingt notwendig ist.

Nach dem Abstreifen gelangen die Entwicklerteilchen 10 in die Druckzone, wo Oszillationen der Partikelchen zwischen der Elektrode 30 und dem Siebgitter 16 auftreten, wie dies zuvor in Verbindung mit den Figuren la bis If erläutert wurde. Die Pigmentteilchen 12, die durch die Öffnungen 19 des Gitters hindurchtreten, werden auf elektrischem Wege zur Unterlage 25, die bedruckt werden soll, geführt. Das elektrische Feld, welches diese Überführung besorgt, herrscht zwischen dem Gitter 16 und der Unterlage 25. Am Beginn des Druckvorganges wird vorzugsweise mit Hilfe einer Koronaentladung hinter der Unterlage 25 eine Ladung auf der Unterlage aufgebracht. Zu diesem Zweck können Entladungsdrähte 40 zur Erzeugung der gewünschten Koronaentladung vorgesehen sein, wobei ein elektrisches Feld zwischen dem Siebgitter 16 und dein Kontrollgitter 41 erzeugt wird, um einige der erzeugten Ionen, welche aus der Koronaentladung her-

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rühren, zur Unterlage 25 gelangen läßt. Diese Ionen erzeugen ein elektrisches Feld hohe; ntsnsität zwischen der Unterlage 25 und dem Siebgitter 16. Zusätzlich neigt die auf der Unterlage auf diese Weise erzeugte Ladung dazu, das Feld zu neutralisieren, das von den geladenen Pigmentteilchen gebildet wird, welche sich auf der Unterlage 25 anhäufen. Auf diese Weise wird erreicht, daß die Anhäufung von Pigmentteilchen 12 auf der Unterlage 25 nur einen geringen Einfluß auf die nachfolgend ankommenden Pigmentteilchen hat. Im Falle einer gut leitenden Unterlage wird lediglich eine elektrische Ableitung zur Erzielung dieser Funktionen benötigt. Bei einem mäßig leitenden Objekt, z.B. Papier, wird eine sich über die ganze Fläche der Unterlage erstreckende Elektrode auf die Rückseite aufgebracht, welche ebenfalls beide Funktionen erfüllen kann. In diesen Fällen wird eine Koronaentladung und das dazugehörige Steuergitter nicht benötigt. Bei isolierenden Materialien, z.B. bei Celluloseacetat ist die Verwendung der Koronaentladung jedoch außerordentlich zu bevorzugen.

Die beschriebene Anordnung wird als Standard- oder Grundtyp der Druckvorrichtung bevorzugt. Für isolierende Materialien werden, wie beschrieben, Ionen auf der einen Seite und Pigmentteilchen, welche eine Ladung der entgegengesetzten Polarität tragen, auf der anderen Seite der Unterlage abgesetzt, so daß eine doppelte Ladungsschicht mit nur einem geringen äußeren eleiu..;· ..tJcLöB Feidsffelct ar-astügt wird. Bei leitfähig·!* Haterί*-

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lien sorgt die Leitfähigkeit für eine Neutralisation der Ionen. Dabei wird aber ebenfalls ein Überschuß oder ein Mangel an " Elektronen an der Oberfläche erzeugt, auf der die Pigmentteilchen abgelagert werden, so daß man ein ähnliches Ergebnis erzielt.

Nachdem die Trägerpartikelchen 11 zu dem Druckvorgang beigetragen haben, werden sie kaskadenartig die geneigte Ebene 31 herabgeschickt, welche sie wieder zu dem Sammelr^um 32 führt. Auf dem nach unten gerichteten Weg auf der geneigten Ebene 31 werden Pigmentteilchen 12 zugeführt, welche jene Pigmentteilchen ersetzen, die beim Druckvorgang abgelöst worden sind. Unterhalb der geneigten Ebene ist ein Reservoir,45 für Pigmentteilchen angeordnet, welches mit einem schwenkbaren Deckel 46 versehen ist. Innerhalb des Vorratsbehälters 45 ist eine zylindrische Bürste 47, z.B. eine Malerrolle, angeordnet, welche drehbar durch nicht dargestellte Mittel angetrieben wird. Die Bürste 47 führt Pigmentteilchen von dem Vorratsbehälter 45 durch Öffnungen 48 der geneigten Ebene 31 zu. Eine bevorzugte Ausfünrungsform ist eine solche, bei der die geneigte Ebene 31 im Bereich der Rolle 47 aus einem Stück Drahtgewebe aus rostfreiem Stahl von 200 Maschen besteht. Die Öffnungen 48 in dem Maschensieb sind groß genug, daß die Pigmentteilchen 12 hindurchtreten können, jedoch so klein, daß der Durchgang der Trägerteilchen verhindert wird, welche entlang der geneigten Ebene 31 nach unten kaskadenförmig herabgeführt werfen.

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Während eine Bürste 47 als das bevorzugte Mittel zum Durchtreiben der Pigmentteilchen durch die Öffnungen 48 veranschaulicht ist, ist jedoch ersichtlich, daß andere geeignete Mittel die Bürste 47 ersetzen können. So kann beispielsweise zu diesem Zweck ein sanfter Luftstrom verwendet werden.

Wenn die Bürste 47 gedreht wird, werden die Pigmentteilchen durch die Sieböffnungen 48 nach außen getrieben. Da die Trägerteilchen 11 über das Sieb hinwegrollen, werden die Pigmentteilchen mit diesem gemischt und haften an den Trägerteilchen. Das nachfolgende kaskadenförmige Herabfallen entlang der geneigten Ebene 31 verstärkt den Mischvorgang der Teilchen und deren Berührung, wobei durch den Kontakt zwischen den Trägerteilchen 11 und den Pigriientteilchen 12 triboelektrische Kräfte erzeugt werden, die dazu benötigt werden, daß die Pigmentteilchen 12 an den Trägerteilchen 11 anhaften. Wenn es gewünscht wird, können Hindernisse, z.B. Ablenkplatten auf der geneigten &bene 31 angeordnet werden, um den Mischvorgang zu verstärken. Auf diese Weise kehren die Trägerteilchen 11 in den Sammelraum 32 zurück, wobei sie im wesentlichen die gleiche Menge an Pigmentteilchen aufnehmen, wie sie besessen haben, als sie den Sammelraum verlassen haben. Natürlich wird die Rolle 47 mit einer solchen Geschwindigkeit gedreht, daß Pigmentteilchen 12 in einer ausreichenden Menge ersetzt werden, verglichen mit der Menge, die beim Druckvorgang verbraucht wird.

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Trägerteilchen 11 zirkulieren kontinuierlich während des Druckvorganges, wobei jedes einzelne Teilchen vielleicht nur an jedem vierten oder fünften Druckvorgang teilnimmt. Während einige am Druckvorgang beteiligt sind, werden andere durch die Abstreifklinge verteilt und ausgebreitet, während wieder andere Trägerteilchen gerade zusätzliche Pigmentteilchen aufnehmen.

Die Druckmaschine 28 kann mit einer geeigneten elektrischen Spannungsquelle versehen werden. Bei einem praktischen Ausführungsbeispiel der Erfindung wird als geeignete Spannungsquelle eine Gleichstrom-iiochspannungsquelle mit einem Ausgang verwendet, der zwischen 0 und 30 kV variabel ist. Während eines Druckvorganges wird eine Potentialdifferenz von annähernd 12 kV zwischen dem Gitter 16 und dem leitfähigen Elektrodenband 30 aufrechterhalten, wobei das Gitter gegenüber der Elektrode 30 positiv geladen ist. Es wird bevorzugt, daß das Gitter zwischen jedem Druckvorgang gereinigt wird. Für einen solchen Reinigungsvorgang wird eine Spannung von 12 kV oder wenig geringer zwischen dem Gitter und der Basiselektrode 30 aufrechterhalten, wobei das Gitter negativ gegenüber der Basiselektrode 30 aufgeladen ist. Wie Fig. 2 veranschaulicht, sind Hochspannungsquellen 50, 51, 52 und 53 vorgesehen. Die Hochspannungsquelle 52 hält die Potentialdifferenz von annähernd 12 kV zwischen der Baiselektrode 30 und dem Gitter 16 aufrecht, wie dies zuvor beschrieben worden ist. Die Quelle 50 kann zwischen 500 und 1000 V variiert werden, um das Steuergitter 41 auf

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einer solchen Potentialdifferenz oberhalb der Spannung des Gitters 16 zu halten, während die Koronaelektroden 40, die aus Platindrähten von etwa 0,05 bis 0,075 mm Durchmesser bestehen, auf einer Spannung von etwa 10 000 kV- oberhalb der Spannung des Steuergitters 41 durch die HochspannungsquelJe gehalten werden. Das Schablonengitter 16 hat einen Abstand von etwa 12 mm oberhalb der leitfähigen Elektrode 30, während das Steuergitter 41 etwa einen Abstand von 12 mm oberhalb des Steuergitters 16 aufweist. Die Koronaelektroden 40 sind von dem Steuergitter 41 wiederum etwa 12 mm entfernt.

Das Steuergitter 41 ist vorzugsweise ein aus Bronzedrähten von etwa 0,5 bis 0,6 mm Durchmesser geübtes Gitter mit 16 χ Maschen. Der Zweck dieses Steuergitter - 41 besteht darin, den Fluß von Ionen aus der Koronaentladung an den Koronaelektroden 40 so zu steuern, daß einige Ionen aus der Entladung auf die Unterlage 45 getragen werden.

Wenn es gewünscht wird, können geeignete Schalter 55, 56 und zum gleichzeitigen Offnen und Schließen der Kreise mit den Hochspannungsquellen 50, 51 und 52 vorgesehen sein. Solche Schalter können durch geeignete mechanische Mittel zusammengeschaltet sein, wie dies z.B. durch die gestrichelte Linie angedeutet ist.

Zum iLr?eugen eines Reinigungseffektes auf das Schabionengitter 16 zwischen jeweils aufeinanderfolgenden Druckvorgängen wird

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eine Hochspannungsquelie 53 vorgesehen. Diese Hochspannungsquelle 53 kann eine Potentialdifferenz zwischen der leitfähigen Basiselektrode 30 und dem Siebgitter 16 von etwa 12 kV erzeugen, oder etwas geringer. Die Spannungsquelle 53 ist also mit der HochspannungsqueHe 52 vergleichbar, mit der Ausnahme, daß durch eine normale Druckschalteinrichtung 59 die Hochspannmigsquelle 53 in den Kreis eingeschaltet werden kann, derart, daß die Polaritäten der Basiselektrode 30 und des Siebgitters 16 umgekehrt werden.

Zur weiteren Erläuterung des Reinigungsvorganges mag folgendes dienen:

Während der Reinigung wird das Siebgitter- IG &·■ f ebr gleichen Polarität wie die triboelektrisch geladenen Pigmentteilchen gehalten. In dem zitierten Beispiel bedeutet das, daß das Siebgitter negativ gehalten wird. Die Feldintensität zwischen dem Gitter 16 und dem Band 30 ist genügend hoch, daß die Entwicklerteilchen heftig zwischen dem Gitter und dem Band oszillieren, ähnlich wie bei dem Druckvorgang. Da jedoch das elektrische Feld gegenüber dem Druckvorgang umgekehrt ist, werden die Trägerteilchen mechanisch angehäufte Pigmentteilchen von dem Siebgitter lösen, wenn sie an das Siebgitter während der Oszillationsbewegung anstoßen. Wenn die Pigmentteilchen gelöst sind, trägt das elektrische Feld die Teilchen von dem Siebgitter weg. Einige der Pigmentteilchen können nur mit einer hohe» elektri-

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sehen Feldintensität geeigneter Richtung gelöst werden. Es hat sich jedoch gezeigt, daß ein solcher Vorgang für ein wiederholtes Drucken nicht brauchbar ist. Die Unterstützung des Feldes durch die oszillierenden Trägerteilchen wurde dagegen als eine praktisch sehr brauchbare Lösung gefunden.

Es ist vielleicht zweckmäßig, einige Überlegungen sowohl auf die Intensität des Feldes während des Reinigungsvorganges als auch die zulässige Zeit für diese Operation zu verwenden. Wenn einer von diesen Werten zu groß ist, können Nachteile auftreten. Die ötfwegung der Trägerteilchen während der Reinigung ist ganz ähnlich der während des Druckvorganges. Diese Träger neigen dazu, Pigmentteilchen zum Gitter zu führen, wie dies auch beim Druckvorgang der Fall ist. Pigmentteilchen, die am Gitter freigegeben werden und eine genügende Geschwindigkeit besitzen und in der geeigneten Richtung gelöst werden, setzen ihren Weg durch das Gitter fort und erzeugen einen Druckvorgang. Es hat sich jedoch gezeigt, daß eine Feldintensität, die zur Reinigung ausreicht, und dennoch zum Erzeugen eines nennenswerten Druckvorganges zu klein ist, ermittelt werden kann. Im allgemeinen ist es wünschenswert, mit einer relativ niedrigen Feldintensität zu säubern, bezogen auf die Feldintensität, die beim Druckvorgang erzeugt wird. Jedoch solange das Feld ausreichend intensiv ist, um eine Trägeroszillation zu erzeugen, tritt notwendigerweise auch ein Drucken auf. Selbst bei sehr geringer Trägerbewegung kann ein Druckbild hoher Dichte erzielt werden, wenn der

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Reinigungsvorgang ausreichend lange, z.B. mehrere Minuten fortgesetzt wird. Tatsächlich beträgt aber die verwendete Zeit für den Reinigungsvorgang etwa nur 0,1 bis 0,4 see. Bei Verwendung einer ausreichend geringen Feldintensität und einer ausreichend kurzen Zeitperiode kann ein Siebgitter ausgezeichnet- gesäubert werden und ohne daß ein nennenswerter Anteil der Pigmentteilchen auf einer Unterlage abgesetzt wird, die sich in der Druckstellung befindet. Auf diese Weise wird es möglich, daß die zu bedruckenden Gegenstände in und aus der Druckstellung während des Reinigungsvorganges bewegt werden können.

Wenn die zu bedruckende Unterlage in der Druckstellung während des Säuberungsvorganges gehalten wird, sind die Überlegungen bezüglich Zeit und Feldintensität von geringerer Bedeutung. Wenn man den genannten Werten jedoch genügend Aufmerksamkeit schenkt, kann man die Vorteile eines Säuberungsvorteiles erhalten, der im wesentlichen frei von einem gleichzeitig auftretenden Druckvorgang ist.

In Fig. 3 ist ein Merkmal der vorliegenden Erfindung veran schaulicht, bei dem die Trägerteilchen 11 zum Säubern der Druckmaschine 28 am Ende eines Druckauftrages verwendet werden kann. Eine kontinuierliche Elektrode 60, welche eine fortlaufende leitfähige Oberfläche 61 aufweist, kann anstelle des Gitters 16 angeordnet und zun entfernen der Pigmentteilchen von den Trägerteilchen 11 verwendet werden. Dies wird dadurch erreicht, daß

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die Säuberungselektrode 60 auf einer hohen Spannung mit Hilfe einer Spannungsquelle 62 gehalten wird, welche etwa dem Potential entspricht, welches das Siebgitter 16 während des Druckvorganges annimmt. Das elektrische Feld zwischen der Säuberungselektrode 60 und dem leitfähigen Elektronenband 30 veranlaßt die Trägerteilchen dazu, zwischen beiden hin— und herzuoszillieren. Da Pigmentteilchen von den Trägerteilchen beim Auftreffen frei werden, werden sie von der Säuberungselektrode 60 angezogen. Auf diese Weise können die Pigmentteilchen von den Trägerteilchen in wesentlichen Mengen entfernt werden. Die gesammelten Pigmentteilchen werden d^nn kontinuierlich von der Säuberungselektrode 60 durch ein geeignetes Schaberelement 63 abgenommen und in einem Aufnahmebehälter 64 eingebracht.

Die gesäuberten Trägerteilchen 11 werden durch die Druckmaschine 28 im Kreislauf hindurchgeführt, nehmen weitere Pigment teilchen auf, die sich an irgendwelchen Flächen der Druckmaschine abgesetzt haben können. Durch Aufrechterhaltung dieses Reinigungs- und Kezirkulationsvorganges während einiger Minuten können im wesentlichen alle Teile gesäubert werden, so wie es beim Wechsel der Pigmentfarbe notwendig ist, und zwar auf selbsttätige und einfache Weise. Während der Säuberungsvorgänge wird natürlich die Bürste 47 angehalten, so daß nicht neue Pigmentteilchen dem System zugeführt werden.

Patentanaprüche BAD ORIGINAL

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Claims

Patentansprüche

1. Vorrichtung zum elektrostatischen Bedrucken einer Unterlage, bei der im Raum zwischen der Unterlage und einer Basiselektrode ein Siebgitter angeordnet ist und mittels einer Hochspannungsquelle ein elektrostatisches Feld erzeugt wird, um Pigmentteilchen, die aus einem Vorrat in das elektrostatische Feld überführt werden, zu beschleunigen und auf der Unterlage niederzuschlagen, dadurch gekennzeichnet , daß die Basiselektrode (15) als Endlosbandförderer (30) ausgebildet und in einem Gehäuse (29). angeordnet ist, das frei im Gehäuseinneren bewegliche Trägerteilchen (11) aus einem elektrisch leitenden Werkstoff und mit einem die Lochweite des Siebgitters (16) überschreitendem Durchmesser aufweist, und daß im Gehäuse eine Vorrichtung zum Mischen von Pigmentteilchen (12) und Trägerteilchen (11) sowie ein Förderer zum Überführen der beim Mischen mittels triboelektrischer Kräfte mit Pigmentteilchen beladenen Trägerteilchen zum Endlosbandförderer vorgesehen sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Gehäuseinnere Trägerteilchen aus einem magnet!sierbaren Material, insbesondere Eisenspänen, enthält.

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3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet , daß als Förderer zum Überführen der Teilchen zum Endlosbandförderer (30) ein Magnetförderer dient.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß der Magnetförderer in Form einer Trommel (33) ausgebildet ist, welche in einem entsprechenden Abschnitt (32) des Gehäuses (29) antreibbar gelagert ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß das - vorzugsweise aus nicht magnetisierbarem Material bestehende - Gehäuse (29) einen schrägen Sammel- und Rückführungsabschnitt (31) für die Trägerteilchen

(11) aufweist, der am unteren Ende in den die Trommel (33) aufnehmenden Abschnitt (32) des Gehäuses übergeht.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß der schräge iiückführungsabsclmitt (31) sieb- oder gitter!örmige Öffnungen (48) aufweist, deren Größe kleiner als der Durchmesser der Trägerteilchen ist und hinter denen eine Zuführungseinrichtung für Pigmentteilchen

(12) angeordnet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführungseinrichtung für Pigment-

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teilchen eine Vorratskammer (45) und eine in dieser rotierende und mit der Rückseite der sieb- oder gitterartigen Öffnungen in Berührung stehende Walze oder Bürste (47) aufweist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet , daß das die Basiselektrode bildende Endlosförderband (30) das Gehäuse (29) nach oben abschließt.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß das Endlosförderband (30) nahe seinem Aufnahmeende um eine magnetische Umlenkrolle (36) läuft, die derart angeordnet und angetrieben ist, daß das Endlosförderband (30) durch einen von dieser Umlenkrolle (36) und die Fördertrommel (33) gebildeten Spalt läuft.

10. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet , daß dem Aufnahmeende des Endlosförderbandes (30) eine Verteilerklinge (38) zugeordnet ist und zwischen dieser und dem Siebgitter (16) die Hochspannungsquelle vorgesehen ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet , daß der Unterlage (25) eine elektrische Aufladeeinrichtung zur Kompensation der durch die

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Pigmentteilchen aufgebrachten Ladung auf der Unterlage zugeordnet ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet , daß im Abstand hinter der Unterlage (25) eine Korona-Entladeeinrichtung (40) und zwischen dieser und der Unterlage (25) ein Steuergitter (41) angeordnet sind.

13. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet , daß dem Endlosförderband (30) eine selbsttätige Reinigungseinrichtung zum Entfernen der Pigmentteilchen aus der Vorrichtung zugeordnet ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, adurch gekennzeichnet , daß die Reinigungseinrichtung eine Elektrode (60) aufweist, welche die von den Trägerteilchen (11) überführten Pigmentteilchen (12) elektrostatisch festhält und der eine Abstreifeinrichtung (63) zugeordnet ist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet , daß die Elektrode (60) eine durchgehende, kontinuierlich bewegte Fläche aus leitendem Material aufweist.

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