DE1546758B2 - Verfahren und vorrichtung zum elektrographischen drucken philips pat - Google Patents

Description

Elektrographisches Druckverfahren mit von bildmäßigen Elektroden bewirkter impulsgesteuerter elektrostatischer Farbübertragung von einem Farbträger auf den Aufzeichnungsträger.

Es sind elektrostatische Druckvorrichtungen bekannt, bei denen durch Gasentladung mittels spezieller Elektrodenanordnungen auf einem geeigneten Aufzeichnungsträger latente elektrostatische Ladungsbilder erzeugt werden. Diese müssen dann in einem zweiten Verfahrensschritt einem Entwicklungsprozeß unterworfen werden, damit ein sichtbares Druckbild entsteht. Es gibt eine Reihe von Entwicklungsverfahren, die teils mit trockenen elektroskopischen Pulvern oder Pulvergemischen, teils mit flüssigen Pulversuspensionen arbeiten. Oft ist es notwendig, das entstandene Druckbild in einem dritten Verfahrensschritt zu fixieren, etwa durch Erwärmen oder Anlösen des Bildpulvers oder des Aufzeichnungsträgers. Der Aufzeichnungsträger soll administrativ verwendbar, d. h. zumindest papierähnlich sein, er muß aber bei diesem Verfahren darüber hinaus so mannigfaltige und zum Teil widersprüchliche Anforderungen in seinem elektrischen, mechanischen und thermischen Verhalten erfüllen, daß nur ein teures Spezialpapier in Frage kommt. Es ist deshalb naheliegend, einen Zwischenträger zu verwenden, an dem die ersten beiden Verfahrensschritte durchgeführt werden, und sodann in einem zusätzlichen Schritt eine Übertragung des Pulverbildes auf das eigentliche Registriermaterial, an das keine besonderen Ansprüche bezüglich des elektrischen Verhaltens mehr gestellt zu werden brauchen, auszuschließen; eine jedenfalls bei den elektrophotographischen (xerographischen) Kopierverfahren gängige Praxis.

Es ist eine Eigentümlichkeit dieser Bildübertragung, daß sie nicht quantitativ vollständig bewerkstelligt werden kann, so daß eine an die Übertragung anschließende Reinigung des Zwischenträgers von Bildresten notwendig ist, ehe der Zwischenträger wieder verwendet werden kann. Bei Anwendung der sich anbietenden und auch schon gelegentlich vorgeschlagenen Übertragung mittels elektrostatischer Kräfte ist es leicht einzusehen, daß diese Übertragung unvollständig ist. Eine durch Gasentladung erzeugte elektrostatische Haftung eines Pulverbildes auf seiner Unterlage kann nur teilweise (nämlich nur für einen gewissen Prozentsatz der beteiligten Pulverkörner) durch ein elektrisches Feld aufgehoben werden, das so schwach sein muß, daß nicht erneut eine Gasentladung gezündet wird, die das Pulverbild lediglich umladen würde; die Beweglichkeit der Pulverkörner ist sehr viel geringer als die Ionenbeweglichkeit in der Gasentladung.

Glücklicherweise läßt sich nun der Umweg über das durch Gasentladung erzeugte latente Ladungsbild ganz vermeiden, indem von vornherein geladene Farbteilchen durch von einem Elektrodensystem erzeugte elektrostatische Kräfte selektiv auf das Registriermaterial gebracht werden. Da hierbei auch gewöhnliches Papier benutzt werden kann, sind praktisch die drei Verfahrensschritte des Ladens, des Entwickeins und des Übertragens durch einen einzigen Prozeß bewerkstelligt. Zu seiner Durchführung ist unter anderem ein Verfahren vorgeschlagen worden, bei dem geladenes Farbpulver auf ein dielektrisches Transportband bzw. auf eine entsprechende Transporttrommel gegeben wird, das die Farbteilchen zur Druckstelle transportiert, wo über der mit Farbteilchen besetzten Seite des Transportbandes das Registriermaterial entlanggeführt wird. Die Farbübertragung erfolgt durch ein impulsmäßig geschaltetes elektrisches Feld, das durch Elektroden unterhalb des Transportbandes und oberhalb des Registriennaterials erzeugt wird. Für eine solche Anordnung gelten aber die oben angeführten Überlegungen: Es muß die elektrostatische Bindung zusätzlich zur an sich unvermeidlichen Adhäsion zwischen dem Pulver und

ίο dem dielektrischen Transportband durch das elektrische Feld zumindest aufgehoben werden, ohne daß irgendwo eine Gasentladung gezündet wird. Der Mindestabstand der Elektroden ergibt sich für diese Anordnung aus der Summe der Stärken des Registriermaterials und des Transportbandes, zuzüglich der Stärke der Pulverschicht, zuzüglich der Stärke eines nicht zu kleinen Luftspaltes zwischen Pulver und Registriermaterial, der die Beschmutzung-.des letzteren auch dann noch verhindert, wenn die sicher-Hch mehr oder weniger unvermeidlichen Ungenauigkeiten in der Bänderführung durch den mechanischen Transportmechanismus auftreten. Nun ist aber bei einem großen Elektrodenabstand die durch das Pulverbild manifestierte Abbildungsschärfe der Elektroden auf dem Registriermaterial gering. Ferner ist die Zündfeldstärke für eine Gasentladung geringer als bei einem kleineren Spalt.

Das neue Verfahren, das mit geringen Feldstärken auskommt, weil keine elektrostatische Bindung zwisehen Farbpulver und Farbträger besteht, ist dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der felderzeugenden Elektroden nicht größer als die Stärke des Aufzeichnungsträgers gewählt wird, und der Aufzeichnungsträger auf einem elektrisch leitenden Farbträger aufliegt, in dessen Vertiefungen sich ein elektrisch leitfähiges Farbpulver befindet, und daß der Aufzeichnungsträger zusammen mit dem Farbträger gegen ein unmittelbar über dem Aufzeichnungsträger befindliches Elektrodensystem bewegbar ist, wobei durch geeignete Ansteuerung des Elektrodensystems.. zwischen dem Farbträger und dem Elektrodensystem ein elektrisches Feld erzeugt wird, das das Farbpulper durch elektrostatische Induktion und nach Maßgabe der Elektrodenausdehnung so weit auflädt, daß es vom Farbträger auf den Aufzeichnungsträger gelangt.

Bei Vorrichtungen zur Durchführung des neuen Verfahrens ist es vorteilhaft, wenn der Farbträger wie bei den bekannten Entwicklungsgeräten für die Xerographie bandförmig oder als Zylinder ausgebildet ist.

An Hand der Zeichnung wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 ein Prinzipschema,

F i g. 2 und 3 Ausführungsbeispiele zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung.

Die Oberfläche einer leitfähigen Platte 1 hat grubenförmige Vertiefungen 3, in denen sich Farbpulver 4 befindet, das mindestens in dem Maße elektrisch leitfähig sein soll, daß keine triboelektrische Aufladung gegen die Platte stattfindet. Das Registriermaterial 5 liegt auf Stegen 2 der Platte, die jegliche Beschmutzung des Registriermaterials verhindern, und wird mit dieser zusammen unter einer in geringern Abstand befindlichen Elektrode 6 (etwa nach F i g. 1 von links nach rechts) bewegt, wodurch ein Verwischen des zu erstellenden Druckbildes ausgeschlossen ist. Wird nun zwischen der Platte 1 und

der Elektrode 6 ein elektrischer Impuls erzeugt, so erfährt jedes vom elektrischen Feld 7 influenzierte Pulverteilchen eine elektrostatische Kraft, die die Haftung des Teilchens an der Platte oder an seinesgleichen überwindet und es zum Registriermaterial 5 bewegt, wo es nunmehr haften bleibt, während sich gegebenenfalls die Influenzladung bei schlechten Isoliereigenschaften des Registriermaterials über dieses verteilt und über die Stege 2 ausgleicht. Vom Registriermaterial braucht nämlich nur verlangt zu werden, daß es das elektrische Feld nicht so weitgehend verdrängt, daß die Abbildungsschärfe der Elektrode zu gering wird; die dielektrischen Eigenschaften handelsüblicher Papiersorten genügen vollauf. Die gewünschte Oberflächenstruktur der Platte 1 kann nach bekannten Verfahren, etwa durch Ätzung, hergestellt werden. Da in dieser Anordnung die Farbteilchen bei relativ hoher Feldstärke eine sehr geringe Wegstecke zurückzulegen haben, ergeben sich, wie Messungen gezeigt haben, Übertragungszeiten von höchstens einigen Mikrosekunden, so daß sehr hohe Druckleistungen erzielbar sind.

Der Vorteil eines geringen Elektrodenabstandes läßt sich am besten in einer Anordnung nach F i g. 2 nutzen. Die Rollen 12 transportieren ein endloses Metallband 8, das außen die z. B. durch Ätzen hergestellten grubenförmigen Vertiefungen trägt, welche durch einen nicht im einzelnen dargestellten Einfärbmechanismus 17 mit Farbpulver gefüllt werden. Der Mechanismus 17 kann z. B. neben dem Farbvorrat eine Farbauftragwalze nebst weiteren mechanischen Farbfördermitteln sowie ein Rakelmesser zum Entfernen der überschüssigen Farbe enthalten. Das Registriermaterial 18 läuft von einer Vorratsrolle 15 mittels einer Andruckrolle 13 und einer weiteren nicht angetriebenen Umlenkrolle 14 unter leichter Spannung und schlupffrei auf dem Metallband 8 zur nicht im einzelnen dargestellten Station 16, wo das Druckbild nach bekannten Verfahren, z. B. durch Erhitzen des thermoplastische Zustände enthaltenden (jedoch genügend elektrisch leitfähigen) Farbpulvers oder des eine thermoplastische Schicht tragenden Registriermaterials, fixiert wird. Eine felderzeugende Elektrode 9 ist mit einem Impulsgenerator 11 leitend verbunden, der durch durchweg bekannte elektronische Mittel nach Maßgabe des zu erstellenden Druckbildes angesteuert wird und dessen anderer Schaltungspol über die Achse einer Rolle 12 mit dem Metallband 8 in elektrischem Kontakt steht. Die Elektrodenhalterung 10 kann gegebenenfalls durch weitere nicht dargestellte Mittel auf einem Luftpolster schwimmend angeordnet werden, wodurch ein stets gleichbleibender und sehr geringer Luftspalt zum Registriermaterial eingehalten werden kann. In diesem Fall können auch durch eine entsprechend ausgebildete Elektrode große Druckbilder erzeugt werden. Im übrigen ist es natürlich sinnvoll, senkrecht zur Zeichenebene in F i g. 2 eine größere Stiftfolge mit den dazugehörigen vom Bandvorschub synchronisierten elektronischen Steuereinrichtungen zu benutzen, die das Druckbild zeilenmäßig herstellen.

Handelt es sich dagegen nur um das Drucken von Buchstaben und Zahlen bis etwa zur Größe normaler Schreibmaschinentypen, so empfiehlt es sich, die einfachere Anordnung nach F i g. 3 zu realisieren. Hier haben ein trommeiförmiger metallischer Farbträger 20 und ein mit erhabenen Zeichen versehenes Typenrad 19 solche Durchmesser, daß die Krümmung der beiden im Bereich eines Zeichens keine zu hohe Unscharfe der Druckbilder bewirkt. Gegebenenfalls kann der Zeichenvorrat mehrmals und/oder mit größeren Zwischenräumen zwischen den einzelnen Zeichen auf dem Umfang des Typenrades angeordnet werden. Bei schrittweisem Vorschub des Registriermaterials 18 um jeweils einen Zeilenabstand muß pro Schritt der gesamte Zeichenvorrat einmal durch den Druckbereich bewegt, werden. Bei kontinuierlichem Vorschub des Registriermaterials muß die Drehbewegung des Typenrades 19 so schnell erfolgen, daß der Zeilenabstand der Zeichen einigermaßen gleich bleibt. Der zwischen Farbträgertrommel 20 und Typenrad erzeugte und durch bekannte Mittel auf die günstigste Druckposition der Type synchronisierte Impuls muß jedenfalls von so kurzer Dauer sein, daß die durch die Relativbewegung verursachte Verschiebung der Type zum Registriermaterial nicht größer als etwa 10 ~⁴m beträgt. Selbstverständlich können mehrere Typenräder zu einer Typentrommel zusammengefaßt werden, wobei die Ansteuerung der voneinander isolierten Typenräder über getrennte Schleifringe erfolgen kann. Bei schneller Drehbewegung der Typentrommel ist es jedoch unter Umständen günstiger, die Farbträgertrommel aus gegeneinander isolierten Scheiben so aufzubauen, daß jedem Typenrad eine Scheibe gegenübersteht, und diese Scheiben impulsmäßig anzusteuern, während der Typentrommel das konstante elektrische Potential gegeben wird.

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Elektrographisches Druckverfahren mit von bildmäßigen Elektroden bewirkter impulsgesteuerter elektrostatischer Farbübertragung von einem Farbträger auf den Aufzeichnungsträger, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der felderzeugenden Elektroden nicht größer als die Stärke des Aufzeichnungsträgers gewählt wird, und der Aufzeichnungsträger auf einem elektrisch leitenden Farbträger aufliegt, in dessen Vertiefungen sich ein elektrisch leitfähiges Farbpulver befindet, und daß der Aufzeichnungsträger zusammen mit dem Farbträger gegen ein unmittelbar über dem Aufzeichnungsträger befindliches Elektrodensystem bewegbar ist, wobei durch geeignete Ansteuerung des Elektrodensystems zwischen dem Farbträger und dem Elektrodensystem ein elektrisches Feld erzeugt wird, das das Farbpulver durch elektrostatische Induktion und nach Maßgabe der Elektrodenausdehnung so weit auflädt, daß es vom Farbträger auf den Aufzeichnungsträger gelangt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen Feldstärken unterhalb der Zündfeldstärke einer Gasentladung in Luft liegen.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem leitfähigen Farbpulver thermoplastische Zusätze beigemengt werden, die beim Erhitzen oder beim Behandeln mit Lösungsmitteln ein dauerhaftes Verkleben des Farbpulvers mit dem Aufzeichnungsträger bewirken.

4. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß Farbträger mit einer nicht glatten, vorzugsweise aufgerauhten, die Aufnahme von Farbpulver begünstigenden Oberfläche verwendet werden.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche des Farbträgers rasterförmig mit erhöhten Stegen, auf denen das Registriermaterial aufliegt, und mit Gruben zwischen den Stegen, die das Farbpulver enthalten, ausgebildet wird.

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Farbträger bandförmig ausgebildet ist.

7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Farbträger als Zylinder ausgebildet ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Farbträger aus einer der Zahl der Druckpositionen entsprechenden Anzahl von gegeneinander isolierten Rädern aufgebaut ist, die unabhängig voneinander impulsmäßig ansteuerbar sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen