DE1808146C3 - Electrographic printing process and pigment for its implementation - Google Patents
Electrographic printing process and pigment for its implementationInfo
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- Y10S101/37—Printing employing electrostatic force
Description
in Die Erfindung betrifft ein Druckverfahren zum Drucken eines abzubildenden Symbols auf einem, insbesondere blattförmigen Empfänger, mittels eines impulsförmig angelegten elektrischen Feldes, das in seiner Form dem zu druckenden Symbol entspricht und mit dessen Hilfe bewegliche Pigmentteilchen von der Oberfläche eines Pigmentgebers unmittelbar auf den Empfänger übertragbar sind, wobei sich der Pigmentgeber und der Empfänger zwischen den Elektroden zur Erzeugung des elektrischen Feldes befinden, und Pigmentgeber zu dessen Durchführung.The invention relates to a printing method for printing a symbol to be mapped on, in particular leaf-shaped receiver, by means of a pulse-shaped applied electrical field, which in its shape corresponds to the symbol to be printed and with its help movable pigment particles of the surface of a pigment donor are directly transferable to the recipient, the pigment donor and the receiver is located between the electrodes for generating the electric field, and pigment donors for its implementation.
Es sind Verfahren dieser Art bekanntgeworden, beispielsweise durch die US-Patente 3145156 und
3 257222, bei denen Druckpartikel (Toner) erst auf einem Geberblatt verteilt werden, wonach der Teil
an Partikeln, der das Drucksymbol darstellt, durch Anlegung eines elektrostatischen Feldes übertragen
wird. Dabei werden zwei Schritte vollzogen, wovon der erste Schritt eine Voraufladung der Partikel auf
dem Geberblatt und der zweite Schritt die Anlegung eines elektrostatischen Feldes zur Entwicklung der für
die Übertragung der so aufgeladenen Partikel zu einem Empfängerblatt notwendigen Kräfte darstllt.
Der gemäß der zweiten Druckschrift eingeschlagene Weg zeigt eine Variante dergestalt, daß das DruckbildProcesses of this type have become known, for example through US Patents 3,145,156 and 3,257,222, in which print particles (toner) are first distributed on a donor sheet, after which the part of the particles which represents the print symbol is transferred by the application of an electrostatic field. Two steps are carried out, of which the first step is a pre-charging of the particles on the donor sheet and the second step is the application of an electrostatic field to develop the forces necessary for the transfer of the charged particles to a receiver sheet.
The path taken according to the second publication shows a variant in such a way that the printed image
j5 durch die Form der beim ersten Schritt verwendeten Elektrode bestimmt wird. Es wird ein trockener Toner auf dem Geberblatt benutzt. Im erstgenannten Patent dagegen wird das Druckbild durch die Form der im zweiten Schritt verwendeten Elektrode bestimmt, in dem auch eine Schablone über eine so.'.%he Elektrode gelegt werden kann. Bei diesem Verfahren werden bewegliche, geladene Partikel in einer ilüssigen Phase benutzt. In beiden bekannten Verfahren werden als erstes Druckpartikel über ein Geberblatt verteilt, wie dies beim Kohlenstoff auf einem üblichen Kohlepapier der Fall ist; beide Verfahren sind durch einen Gebrauch entsprechend den zu druckenden Zeichen gestalteter Elektroden gekennzeichnet.j5 is determined by the shape of the electrode used in the first step. A dry toner is used on the donor sheet. In the first-mentioned patent, on the other hand, the print image is determined by the shape of the electrode used in the second step, in which a stencil over a so. '. % he electrode can be placed. In this process, mobile, charged particles are used in a liquid phase. In both known methods, printing particles are first distributed over a donor sheet, as is the case with carbon on conventional carbon paper; both methods are characterized by the use of electrodes shaped according to the characters to be printed.
Andere Verfahren benutzen ein Blatt, das gemäß der zu druckenden Zeichenform selektiv aufgeladen ist, dann zu einer Quelle vorabaufgeladener Druckpartikel (Toner) geführt wird, wobei letztere einem Sprühregen.loser Partikel gleichen kann. Dabei erfolgt nur an den geladenen Stellen eine Anlagerung der Partikel. Solche Verfahren arbeiten mit zwei oder drei verschiedenen Schritten. Normalerweise ist das so aufgeladene Blatt nur ein Zwischenblatt und bildet einen Teil der Druckvorrichtung selbst; damit aber werden drei Schritte durchgeführt-Other methods use a sheet that is selectively charged according to the character shape to be printed is then fed to a source of pre-charged print particles (toner), the latter being a Spray rain.less particles can resemble. In this case, an accumulation of the Particles. Such procedures work with two or three different steps. Usually it is like that charged sheet is only an interleaf and forms part of the printing device itself; but with that three steps are carried out-
1. das selektive Aufladen des Zwischenblatts,
2 die Kaskaden-Entwicklung (oder entsprechend eine Schleifen-Entwicklung, Pulverstaubentwicklung,
Bürstenentwicklung oder magnetische Entwicklung) und1. the selective charging of the interleaf,
2 the cascade development (or correspondingly a loop development, powder dust development, brush development or magnetic development) and
3. die Übertragung der auf dem Zwischenblatt befindlichen Partikel auf ein Empfängerblatt.
Bei einer vereinfachten Anordnung fällt der letzte Schritt weg, indem ein Empfängerblatt aus Papier das3. The transfer of the particles on the interleaf to a receiver sheet.
In a simplified arrangement, the last step is eliminated by adding a paper receiver sheet
Zwischenblatt ersetzt.Interleaf replaced.
Im US-Patent 2 951443 wird ein Drei-Schritt-Verfahren aufgezeigt, worin im ersten Schritt die Photoleitfähigkeit eines Zwischenblatts zur Erzeugung eines latenten Bilds aus elektrischen Ladungen benutzt > wird. Durch optische Projektion wird dieses belichtet. Das US-Patent 3093039 ähnelt dem letzteren Verfahren, benutzt jedoch Kontaktdruck. Das US-Patent 2953470 zeigt die Variante daß in einem ersten Schritt das Zwischenblatt mit einer das Druckbild dar- w stellenden Schablone abgedeckt wird, worauf eine Sprühentladung über das von der Schablone abgedeckte Zwischenbiatt ein dem Druckbild entsprechendes Ladungsbild erzeugt.US Patent 2,951,443 teaches a three step process indicated in which in the first step the photoconductivity of an interleaf used to create a latent image from electrical charges> will. This is exposed through optical projection. US patent 3093039 is similar to the latter process, however, uses contact pressure. The US patent 2953470 shows the variant that in a first Step the interleaf is covered with a template representing the print image, whereupon a Spray discharge over the intermediate sheet covered by the stencil a corresponding to the print image Generated charge image.
Nachteilig an den vorstellend beschriebenen, zum ι > Stande der Technik gehörigen Verfahren ist es, daß zur Erzeugung eines Bildes mehrere aufeinanderfolgende Schritte erforderlich sind, was einen hohen apparativen Aufwand bedingt und die Druckgeschwindigkeit begrenzt. m The disadvantage of the above-described method belonging to the prior art is that several successive steps are required to generate an image, which requires a great deal of equipment and limits the printing speed. m
Aus der DE-PS 1253941 ist ferner eine Schnelldruckvorrichtung bekannt, bei der eine fließfähige Markierungsmasse in einer Vielzahl von in einen. Markierungsträger ausgebildeten Vertiefungen enthalten ist, und bei der ferner Polschuhe vorgesehen i'i sind, von denen jeder sich im wesentlichen über der Fläche einer zugehörigen Vertiefung befindet, so daß durch Betätigung der Polschuhe die Übertragung der fließfähigen Markierungsmasse auf eine zwischen dem Markierungsmasseträger und den magnetomotorisch «> betätigbaren Polschuhen befindlichen Aufzeichnungsträger erfolgen kann. Dabei ist auch darauf hingewiesen, daß die Übertragung der Markierungsmasse gegebenenfalls auch auf elektrostatischem Wege erfolgen kann. r>From DE-PS 1253941 a rapid printing device is also known in which a flowable marking compound in a plurality of in one. Marking carrier formed depressions is contained, and in which also pole shoes are provided, each of which is located essentially above the surface of an associated depression, so that by actuation of the pole shoes the transfer of the flowable marking mass to a between the marking mass carrier and the magneto-motor «> Actuatable pole pieces located recording medium can be done. It should also be noted that the transfer of the marking compound can optionally also take place electrostatically. r>
Nachteilig an diesem bekannten Schnelldruckverfahren bzw. der Vorrichtung zu seiner Durchführung ist es, daß das Übertragen der Markierungsmasse auf den Aufzeichnungsträger unter Anwendung elektrostatischer Kräfte das Arbeiten mit extrem hohen Spannungen erforderlich macht, da das elektrische Feld beim Anlegen niedriger Spannungen weitgehend zu den höher gelegenen Teilen des Markierungsmasseträgers ausgelenkt wird. Außerdem wird bei dem bekannten Verfahren jedes Zeichen aus zahlreichen 4-, Punkten aufgebaut, die eine sehr präzise Bearbeitung des Markierurgsnasseträgers und der ."olschuhe bzw. der diesen entsprechenden Elektroden erforderlich machen, während gleichzeitig eine verhältnismäßig aufwendige Steuerung erforderlich ist, wenn man mit einigermaßen hohen DrucVgeschwindigkeiten arbeiten möchte.A disadvantage of this known high-speed printing process and the device for carrying it out is that the transfer of the marking mass onto the recording medium using electrostatic Forces working with extremely high voltages, since the electrical When applying low voltages, field largely to the higher parts of the marking mass carrier is deflected. In addition, in the known method, each character is made up of numerous 4-, Points built up, which allow a very precise processing of the wet marking carrier and the. make these corresponding electrodes necessary, while at the same time a relatively complex control is required when working with reasonably high pressure speeds would like to.
Ausgehend vom Stande d".r Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein vereinfachtes Druckverfahren anzugeben, das infolge des geringen apparativen Aufwandes störungsfreier und infolge der Erzeugung der Abbildung in nur einem einzigen Schritt schneller und billiger ist als die bisher bekannte.1 Verfahren. Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß man einen Pigmentgeber mit b0 einer unregelmäßigen Oberflächenstruktur verwendet, an der die bewegliehen Pigmentteilehen verteilt und voneinander durch ein Medium hohen elektrischen Widerstandes getrennt sind, welches im wesentlichen einen Ausgleich des elektrischen Potentials zwischen den einzelnen Punkten der Oberfläche des Pigmentgebers und damit eine Zerstörung der Konturen des elektrischen Feldes qn dieser Oberfläche verhindert, und daß man elektrisch leitfähige Pjgmentteilchen verwendet.Proceeding from the state of the art, the invention is based on the object of specifying a simplified printing process which, due to the low expenditure on equipment, is more trouble-free and, due to the generation of the image in just one single step, is faster and cheaper than the previously known.1 process. this object is achieved according to the invention in that one uses a pigment encoder with b0 an irregular surface structure on which distributes the bewegliehen pigment part away and spaced high through a medium electrical resistance is separated which is essentially a balance of the electric potential between the individual points of the Surface of the pigment donor and thus a destruction of the contours of the electric field qn this surface is prevented, and that electrically conductive Pjgmentteilchen is used.
Durch die Erfindung wird der Vorteil erzielt, daß ein kontaktluses Drucken von unmittelbar aus einem Rechner zugeführten Daten sowie eine Faksimile-Übertragung und die Erzeugung anderer Abbildungen schnell, billig und wartungsarm durchgeführt werden können. Die Vorteile der bisher bekannten elektrostatischen Druckverfahren, wie hohe Wiedergabetreue, gleichmäßige hohe Druckdichte und der mögliche Gebrauch billigen Papiers werden ergänzt durch die Vorteile relativer Einfachheit und hoher Schnelligkeit.The invention has the advantage that a contactless printing of directly from one Computer supplied data as well as facsimile transmission and the generation of other images can be carried out quickly, cheaply and with little maintenance. The advantages of the previously known electrostatic printing methods such as high fidelity, uniform high print density and the possible uses of cheap paper are complemented by the advantages of relative simplicity and higher Speed.
Das Drucken erfolgt durch Anlegung eines entsprechend geformten elektrischen Felds in Form eines kurz dauernden Impulses zwischen einem Geberblatt und einem dicht dabei liegenden Empfängerblatt. Dabei befinden sich an der Oberfläche des Geberblatts elektrisch leitende Partikel eines Druckmaterials oder Pigments, das in oder an einem hochohmigen Medium dispergiert ist. Das elektrische Feld verursacht nun einen Ladungsfluß zu dem Druckmaivrial, wodurch sich letzteres im elektrischen Feld zum cmpfängerblatt hin bewegt. Auf dem Empfängerblatt erfolgt eine Adhäsion der so bewegten Druckpartikel, deren Anordnung dem Druckbild entspricht, das durch entsprechende Formung des elektrischen Felds bestimmt wurde.Printing is carried out by applying a correspondingly shaped electric field in the form of a short-lasting impulse between a donor sheet and a receiver sheet located close to it. Included there are electrically conductive particles of a printing material or on the surface of the donor sheet Pigments that are dispersed in or on a high-resistance medium. The electric field is now causing a flow of charge to the print major, whereby the latter becomes the receiver sheet in the electric field moved towards. The print particles moved in this way adhere to the receiver sheet, along with their arrangement corresponds to the print image, which is determined by the corresponding shaping of the electric field became.
Die Erfindung beschreibt ein einfaches, einschrittiges Verfahren für ein schnelles, konntaktloses Drukken durch selektives Aufladen bildbestimmender Pigmentpartikel auf einem Geberblatt und deren Übertragung auf ein Empfängerblatt. Typisch für das Verfahren ist, daß derselbe Feldimpuls die Partikel auflädt und gleichzeitig vom Geberblait zum Empfängerblatt hinbewegt. Weiter ist kennzeichnend, daß der Impuls eine äußerst kurze Dauer aufweist. Schließlich kann eine Vorrichtung zur Verhinderung eines FeIdzusammenbruchs oder einer Entladung zwischen Geberblatt und Empfängerblatt vorgesehen sein, da ein solcher Feldzusammenbruch zwar noch einen Ladungstransport, jedoch keine Pigmentbewegung mehr verursachen könnte.The invention describes a simple, one-step process for rapid, contactless printing through selective charging of image-defining pigment particles on a donor sheet and its transfer to a recipient sheet. Typical for that The method is that the same field pulse charges the particles and simultaneously from the donor sheet to the receiver sheet moved there. It is also characteristic that the pulse has an extremely short duration. In the end may be a device for preventing field collapse or a discharge between donor sheet and receiver sheet can be provided, as a Such a field collapse still entails a charge transport, but no longer any pigment movement could cause.
Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung können den Ansprüchen und/oder der folgenden Beschreibung entnommen werden, die der Erläuterung in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele der Erfindung dient. Es zeigtFurther details and features of the invention can be found in the claims and / or the following description can be taken from the explanation of the embodiments shown in the drawing serves the invention. It shows
Fig. 1 eine schematische Schnittdarstellung einer vereinfachten Anordnung aus Elektroden, Pigmentgeber und Empfängerblatt als einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung,1 shows a schematic sectional illustration of a simplified arrangement of electrodes and pigment donors and receiver sheet as a first embodiment of the invention,
Fig. 2 die Darstellung einer Variante der Fig. 1. ohne Spalt oder Isolator,FIG. 2 shows a variant of FIG. 1 without a gap or insulator,
Fg. I die Darstellung einer weiteren Variante der Fig. 1, bei der dicht benachbarte Zeichen gedrucLt werden,Fig. I the representation of a further variant of Fig. 1, in which closely adjacent characters are printed,
Fig. 4 die Darstellung einer Variante der Fig. 1, bei der ein Zeichen gleichzeitig auf zwei Empfängerblätter gedruckt wir^.4 shows the representation of a variant of FIG. 1, in which a character is printed on two recipient sheets at the same time we printed ^.
Fig. 5 eine Schnittdarstellung einer möglichen Ausführungsform eines Pigmentgebers, und5 shows a sectional illustration of a possible embodiment of a pigment dispenser, and FIG
Fig. 6 eine Schnittdarstellung einer möglichen Ausführungsform einer entsprechend dem abzubildenden Symbol geformten Elektrode.6 shows a sectional illustration of a possible embodiment of one to be depicted Icon shaped electrode.
Alle Zeichnungen sind schematische und in mancher Hinsicht vergrößerte Darstellungen. Die gezeigten Anordnungen sind also nicht maßstäblich. So kön-All drawings are schematic and in some Respect enlarged representations. The arrangements shown are therefore not to scale. So can-
nen ein Pigmentgeber- und Empfängerblatt mehr oder weniger dicht beisammen liegen, d. h. einander berühren oder mit einem kleinen Zwischenraum zwischen sich angeordnet sein, wie auch das Verhältnis von Elektroden zu diesen Blättern in Grenzen variieren kann. Im allgemeinen wird angenommen, daß ein Luft- oder Vakuumspalt zwischen Elektroden und Blättern wie zwischen den Blättern selbst liegt. Ebenso soll die Darstellung eines Impulses als Rechteckimpuls nur beispielhaft sein, da die Funktionsfälligkeit erfindungsgemiißer Vorrichtungen nicht von der Form der Impulse abhängt.If a pigment donor and receiver sheet are more or less close together, d. H. touch each other or with a small space between them, as well as the ratio from electrodes to these sheets can vary within limits. It is generally believed that a Air or vacuum gap between electrodes and sheets as between the sheets themselves. Likewise, the representation of a pulse as a square pulse is only intended to be an example, since it is due to function devices according to the invention does not depend on the shape of the pulses.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird in vereinfachter Form durch Fig. 1 dargestellt. Zwischen einem Paar gegeneinander gerichteter, metallischer Elektroden 12 und 14 liegt eine Blätteranordnung 16. Diese setzt sich aus drei Blättern zusammen, nämlich einem Rückenteil oder blattförmigen Isolator 18 zur Entladungsunterdruckung, der gewöhnlich als Fiim aus Polyesterfolie auf der Basis von Äthylenglykol und Terephthalsäure, einem Polyäthylen-Terephthalat-Harz und ähnlichem gefertigt ist, weiter aus einem blattförmigen Pigmentgeber 20, der aus einem Gewebeträger bestehen kann, der mit beweglichen Teilchen eines harzartigen isolierenden Bindemittels oder einer Matrix aus isolierendem Werkstoff imprägniert oder beschichtet sein kann, in den elektrisch leitende Pigmentteilchen eingelagert sind, und schließlich aus einem Empfängerblatt 22, das normalerweise gewöhnliches Papier ist, das z. B. aus Hadern hergestellt wurde, bzw. ein Zeitungspapier. Ein Papier mit glatter und harter Oberfläche sollte vorzugsweise nicht benutzt werden, da es den Teilchen zu wenig Haftmöglichkeit bietet.An embodiment of the invention is shown in simplified form by FIG. Between A pair of mutually facing metallic electrodes 12 and 14 has a leaf assembly 16. This is composed of three sheets, namely a back part or sheet-shaped insulator 18 for Discharge suppression, usually as a film made of polyester film based on ethylene glycol and Terephthalic acid, a polyethylene terephthalate resin and the like, further made of a sheet-shaped pigment donor 20, which can consist of a tissue carrier with movable particles impregnated with a resinous insulating binder or a matrix of insulating material or can be coated, in which electrically conductive pigment particles are incorporated, and finally from a Receiver sheet 22, which is normally ordinary paper, e.g. B. made of rag or a newspaper. Paper with a smooth, hard surface should preferably not be used because it offers the particles too little opportunity to adhere.
Die Elektrode 14 hat eine glatte, flache Oberfläche, die den blattförmigen Isolator 18 berührt. Die einen Druckkopf bildende Elektrode 12 ist in diesem Ausführungsbeispiel entsprechend dem abzubildenden Symbol geformt und trägt ein Reliefzeichen 24 des zu druckenden Symbols; das Zeichen 24 ist dem Empfängerblatt 22 zugewendet. Ein Spalt 26 kann das Zeichen 24 vom Empfängerblatt 22 trennen, er wird jedoch vorzugsweise nur so breit gewählt, als unbedingt notwendig, um einen Zusammenbruch des elektrischen Feldes bei Anlegen eines elektrischen Druckimpulses 28 an Anschlüsse 30 und 32 zu verhindern.The electrode 14 has a smooth, flat surface, which touches the sheet-shaped insulator 18. The electrode 12 forming a print head is in this embodiment shaped according to the symbol to be depicted and bears a relief mark 24 of the symbol to be printed; the sign 24 faces the recipient sheet 22. A gap 26 can be the sign 24 separate from the receiver sheet 22, but it is preferably chosen to be only as wide as absolutely necessary necessary to avoid a collapse of the electric field when an electric pressure pulse is applied 28 to prevent connections 30 and 32.
Ein Spalt an dieser Stelle ist in solchen Geräten praktisch notwendig, bei denen die entsprechend dem abzubildenden Symbol geformte Elektrode 12 auf einer sich schnell drehenden Trommel angeordnet ist, wie dies bei jchnelldruckern erforderlich wäre. Ebenso kann zwischen der Elektrode 14 und dem blattförmigen Isolator 18 sowie zwischen den beiden Blättern ein Spalt vorgesehen sein.A gap at this point is practically necessary in those devices in which the corresponding to the The symbol-shaped electrode 12 to be depicted is arranged on a rapidly rotating drum, as would be required with high-speed printers. Likewise, between the electrode 14 and the leaf-shaped insulator 18 and a gap between the two leaves.
In Fig. 6 wird ein abgewandelter Druckkopf 12a dargestellt, der für solche Zwecke ebenso geeignet ist; er wird gezeigt, wie er vom Empfängerblatt 22 aus gesehen erscheint. Der Buchstabe C ist als metallisches Reliefbild auf einem mit ihm vereinten Elektrodenkörper sichtbar. Eine Lage aus Isoliermaterial 33 füllt den Reliefraum aus und ist mit der Reliefbildoberfläche planeben. Sie kann durch gleichförmiges Überziehen der Elektrode mit einem isolierenden plastischen Material erzeugt werden, das nach seiner Verfestigung von seiner Oberfläche her so weit abgeschliffen wird, bis die Oberfläche des metallischen Reliefzeichens freigelegt ist. Diese abgewandelte Form für einen Druckkopf kann in jeder der noch zu besprechenden Ausführungsfofmeh verwendet werden.In Fig. 6, a modified printhead 12a is shown which is also suitable for such purposes; it is shown as it appears when viewed from the receiver sheet 22. The letter C is as metallic Relief image visible on an electrode body united with it. A layer of insulating material 33 fills the relief space and is level with the relief image surface. You can by uniform Covering the electrode with an insulating plastic material can be produced according to its Solidification ground down so far from its surface is until the surface of the metallic relief mark is exposed. This modified form for a printhead can be used in any of the below Execution methods can be used.
Der blattförmige Pigmentgeber 20 hat bei einem bevorzugten Ausfiihrungsbeispicl einen relativ hohen Widerstandswert und wird wie folgt hergestellt:In a preferred embodiment, the sheet-like pigment donor 20 has a relatively high level Resistance value and is made as follows:
Zusammensetzung 1:Composition 1:
Kohlenstoff
Polystyrolcarbon
Polystyrene
schwarzer Iosol Farbstoff
gelber Iosol Farbstoff
roter Iosol Farbstoff
Toluolblack Iosol dye
yellow Iosol dye
red Iosol dye
toluene
GewichtprozentWeight percent
6%6%
3%3%
0,8%0.8%
0,8%0.8%
0,8%0.8%
88,6%88.6%
100 %100%
Die vorstehende Zusammensetzung soll jedoch nur als Beispiel dienen. Der Kohlenstoff ist in einer Lösung des Harzes und der Farbstoffe dispergiert, und zwar durch Bfnui/.uiig dci bekannten Sandmühlentechnik. Die resultierende Aufschlämmung wird getrocknet und der Rückstand gemahlen. Mit dem Granulat der gemahlenen Teilchen wird in einer Sandmühle ein nylongewobenes Gewebeblatt imprägniert. Das so imprägnierte Blatt kann die Form eines Farb-However, the above composition is only intended to serve as an example. The carbon is in a solution of the resin and the dyes dispersed, namely by Bfnui / .uiig dci known sand mill technology. The resulting slurry is dried and the residue ground. With the granules the ground particles are impregnated into a nylon woven fabric sheet in a sand mill. The sheet impregnated in this way can take the form of a color
2r> tuches, Farbbandes oder eine andere geeignete Form haben. 2 r > cloth, ribbon or other suitable shape.
Der spezifische Widerstand des blattförmigen Pigmentgi'iers 20 wird gewöhnlich so gemessen, daß der Isolator 18 und das Empfängerblatt 22 entfernt wer-The resistivity of the sheet-shaped pigment 20 is usually measured so that the Isolator 18 and the receiver sheet 22 are removed
jo den und gegen den Pigmentgeber 20 ein Paar Prüfelektroden gelegt werden, um damit den Gleichstromwiderstand der Pigmentgeberstrecke zwischen den Elektroden zu messen; die einander gegenüberliegenden, identischen Prüfelektroden sind rund mit einer flachen Oberfläche von etwa 6 mm Durchmesser. Dieser Widerstandswert kann durch eine Änderung des Verhältnisses des leitenden Farbstoffes zum isolierenden Harz variiert werden. Das Polystyrolharz ist zwar bekannt als isolierendes Material, in der besagten Anwendung jedoch leicht leitend durch die Gegenwart von im Harz gelösten oder dispergierten Farbstoffen. Es sollte beachtet werden, daß die bei den früheren elektrostatischen Druckverfahren allgemein benutzten Toner eine zu geringe Leitfähigkeit für den Gebrauch im erfindungsgemäßen Verfahren aufweisen.jo and against the pigment generator 20 a pair of test electrodes are placed in order to reduce the DC resistance of the pigment donor path between to measure the electrodes; the opposing, identical test electrodes are round with a flat surface about 6 mm in diameter. This resistance value can be changed by changing the ratio of the conductive dye to the insulating resin can be varied. The polystyrene resin is known as an insulating material, but in the application in question it is slightly conductive due to the Presence of dyes dissolved or dispersed in the resin. It should be noted that the at Toners generally used in earlier electrostatic printing processes had insufficient conductivity for use in the method according to the invention.
Benutzt man das Ausführungsbeispiel gemäß Zusammensetzung in der Anordnung von Fig. 1, wo der Pigmentgeber 20 einen Widerstandswert von 2 -10"If one uses the embodiment according to the composition in the arrangement of FIG. 1, where the Pigment donor 20 has a resistance value of 2 -10 "
so ohm cm hat, bei einem Spalt 26 von ungefähr 50 μ und mit einem Isolator 18 aus Polyesterfolie .ün 8 μ Dicke, so erhält man eine Abbildung des Zeichens 24 als Druck auf dem Empfängerblatt 22 durch Anlegung eines Impulses 28 von 1300 Volt über die Zeit von 150 Nanosekunden. Dieses außerordentlich kurze Zeitintervall ist kennzeichnend für die große Druckgeschwindigkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens. Der angelegte Spannungsimpuls ruft im Material des Pigmentgebers 20 zwei Erscheinungen hervor: erstens in Gegenwart des elektrischen Felds einen Strom durch die Matrix des hochohmigen Bindemittels, was eine elektrische Aufladung des Färb- und Kohlenstoff enthaltenden Granulats auf oder nahe der Oberfläche des Pigmentgebers zur Folge hat, und zweitens die Ablösung einer ausreichenden Anzahl so aufgeladener Granula.tteilchen vom Pigmentgeber 20 und deren Wanderung zum Empfängerblatt 22.so ohm cm, with a gap 26 of approximately 50 μ and with an insulator 18 made of polyester film .ün 8 μ Thickness, an image of the character 24 is obtained as a print on the receiver sheet 22 by applying it a pulse 28 of 1300 volts over a period of 150 nanoseconds. This extraordinarily short one Time interval is characteristic of the high printing speed of the method according to the invention. The applied voltage pulse causes two phenomena in the material of the pigment donor 20: firstly in the presence of the electric field a current through the matrix of the high-resistance binder, what an electrical charge of the coloring and carbon-containing granules on or near the surface of the pigment donor, and secondly, the detachment of a sufficient number of those charged in this way Granule particles from the pigment donor 20 and their migration to the receiver sheet 22.
Das nun am blattförmigen Empfänger 22 haftendeThe now adhering to the sheet-shaped receiver 22
Granulat kann - falls gewünscht oder notwendig daselbst fixiert werden, beispielsweise durch Einwirkung von Hitze, falls die Teilchen schmelzbar sind, oder mittels Lösungsmittel, Lacken oder in anderer geeigneter Weise. >Granules can - if desired or necessary - be fixed there, for example by action by heat, if the particles are fusible, or by means of solvents, lacquers or other appropriate way. >
Das gemäß Fig. 1 besprochene Verfahren kann nun in mehreren Punkten erweitert bzw. geändert werdii.i. Beispielsweise kann das Gewebe des Pigmentgebers 20 aus einem anderen Material hergestellt bzw. durch ein anderes Material ersetzt werden, wie |(> durch Papier oder einen Plastikfilm. E.s könnte teilweise oder ganz das hochohmige Medium enthalten, in dem die Druckteilchen dispergiert oder gebunden sind und durch die der Strom fließt. Ebenso können bekannte Techniken zum Anfärben und Beschichten von Farbtüchern Verwendung finden. Die hochohmige Matrix, die die leitenden Teilchen enthält, kann ebenso als Imprägnierung wie als OberflächenüberzugThe method discussed according to FIG. 1 can now be expanded or changed in several points. For example, the tissue of the pigment transmitter 20 may be made of a different material or be replaced by another material such as |. (> By paper or a plastic film, it may be partly or entirely the high-impedance medium contained in the dispersing the marking particles or are bonded and through which the current flows. Known techniques for coloring and coating of color cloths can also be used. The high-resistance matrix which contains the conductive particles can be used as an impregnation as well as a surface coating
Kunststoffilm-Trägerblatt 34 aus einem Material ho- ^v hen elektrischen Widerstands, beschichtet oder getränkt mit einem harzigen Bindemittel oder einer Matrix 36 aus isolierendem Werkstoff dargestellt, in dem bewegliche und elektrisch leitende Pigmentteilchen 38 dispergiert sind.Plastic film carrier sheet 34 made of a material ho- ^ v hen electrical resistance, coated or impregnated with a resinous binder or a matrix 36 made of insulating material, in which movable and electrically conductive pigment particles 38 are dispersed.
Das beschriebene Verfahren kann in allen hier aufgeführten Varianten sowohl bei Vakuum, beispielsweise unter 4 X 10 s Torr, wie auch bei atmosphärischem Druck und in Luft oder in Gegenwart anderer Gase durchgeführt werden. J0The method described can be carried out in all the variants listed here both in a vacuum, for example below 4 × 10 s Torr, as well as at atmospheric pressure and in air or in the presence of other gases. J0
P_r Spalt 26 dient zusammen mit dem blattförmigen Isolator 18 der Verhinderung einer Bogenentladung oder einer teilweisen oder Nebenschlußentladung des Ladungsbetrags der Pigmentteilchen 38; durch eine solche teilweise Entladung könnte das elektrische Feld nicht die zum Transport der Partikel 38 zum Empfängerblatt 22 erforderlichen Kräfte entwickeln. Unter bestimmten Bedingungen jedoch können der Spalt 26 oder der Isolator 18 oder beide wegfallen. In Fig. 2 sind beide weggelassen, wobei ein Impuls 40 eine geringere Amplitude als der Impuls 28 aufweist, was hier zur Auslösung des Druckvorgangs genügt. Hier wird ein blattförmiger Pigmentgeber 42 von relativ niederem Widerstandswert benutzt; er weist folgende Zusammensetzung auf:P_r gap 26 serves, together with the sheet-shaped insulator 18, to prevent an arc discharge or partial or shunt discharge of the amount of charge on pigment particles 38; through such a partial discharge, the electric field could not be used to transport the particles 38 to develop the receiver sheet 22 required forces. However, under certain conditions the gap 26 or the insulator 18 or both are omitted. In Fig. 2 both are omitted, with one Pulse 40 has a lower amplitude than pulse 28, which in this case triggers the printing process enough. Here a sheet-shaped pigment donor 42 of relatively low resistance is used; it has the following composition:
Zusammensetzung 2:Composition 2:
GewichtprozentWeight percent
Kohlenstoff 5%Carbon 5%
Alkohol 95% Alcohol 95%
100%100%
Der Kohlenstoff ist im Alkohol dispergiert, und mit der Dispersion wird in einer Sandmühle ein Nylongewebe als Träger imprägniert. Das Farbtuch wird getrocknet und seine Oberfläche mechanisch in einer Sandmühle teilweise abgetragen. Hier bildet der faserige Träger an Stelle einer Kunststoffbeschichtung das hochohmige Matrixmaterial, in dem bei Stromdurchfluß die Kohlenstoffteilchen aufgeladen werden.The carbon is dispersed in the alcohol, and the dispersion becomes a nylon cloth in a sand mill impregnated as a carrier. The color cloth is dried and its surface mechanically in one Sand mill partially removed. Here the fibrous carrier forms instead of a plastic coating the high-resistance matrix material in which the carbon particles are charged when a current flows through it.
Bei Benutzung der Zusammensetzung 2, bei der ω der blattförmige Pigmentgeber 42 einen Widerstandswert von 5 X 10ft Ohm · cm aufweist, wurde mit der Einrichtung nach Fig. 2 mit dem Reliefzeichen 24 ein Symbol auf dem Empfängerblatt 22 bei einer Impulsdauer von 30 Nanosekunden und einer Spannung von es 250 Volt des Impulses 40 ausgedruckt- Auch ohne Spalt erhielt man zufriedenstellende Resultate mit 40 Nanosekunden Impulsdauer und 250 Volt.When using the composition 2, in which ω of the sheet-shaped pigment donor 42 has a resistance value of 5 X 10 ft ohms cm, with the device according to FIG a voltage of 250 volts of pulse 40. Even without a gap, satisfactory results were obtained with 40 nanosecond pulse duration and 250 volts.
Mit einem Farbtuch von 5 Χ l0c'Öhm · cm Widerstandswert kann ohne Isolator 18 mit höheren Impulsamplituden gearbeitet werden, falls ein Spalt ähnlich dem der Fig. 1 benutzt wird. Beispielsweise ist ein Drucken möglich mit 25 μ Spalt, bei 500 Volt Pulsamplitude Und 40 Nanosckundcrt Pülsdauer.With an ink sheet of 5 Χ l0 c 'Erm · cm resistance value can without insulator 18 with higher pulse amplitudes are worked, if a gap is used similarly to the FIG. 1. For example, printing is possible with a 25 μ gap, with a pulse amplitude of 500 volts and a pulse duration of 40 nanoseconds.
In Fig. 3 wird eine grundsätzliche Anordnung zum Ausdrucken eines Zeichens 44 und eines benachbarten Zeichens 46 auf das Empfängerblatt 22 dargestellt. Beide reliefartigen Zeichen befinden sich auf einer Elektrode 48, der gegenüber eine ebene Elektrode 50 und eine weitere ebensolche Elektrode 52 angebracht sind. Zwischen letzteren ist ein Zwischenraum 58 von 50 μ vorgesehen. Ein blattförmiger Isolator 54 findet hier ebenfalls Verwendung. Ein selektives Drucken der Zeichen 44 oder 46 kann durch Anlegen eines elektrischen Impulses 56 an die Leitungen 30, 32 bzw. 30, 31 erfolgen. Mit einem Spalt 583 shows a basic arrangement for printing out a character 44 and an adjacent one Character 46 shown on the recipient sheet 22. Both relief-like characters are on an electrode 48, opposite of which is a flat electrode 50 and a further electrode 52 of the same type are attached. A space 58 of 50 μ is provided between the latter. A leaf-shaped insulator 54 is also used here. A selective printing of the characters 44 or 46 can be carried out by An electrical pulse 56 is applied to lines 30, 32 and 30, 31, respectively. With a gap 58
44 und 46 einerseits und dem Empfängerblatt 22 andererseits, mit einem Pigmentgeber 20 mit einem Widerstandswert von 1,8 X 10'" Ohm ■ cm und einem Impuls von 1000 Volt bei 150 Nanosekunden Dauer kann ein selektives Drucken erfolgreich durchgeführt werden; ebenso mit einem Pigmenlgeber von 2 X 10" Ohm · cm Widerstandswert und einem Impuls von 1300 Volt bei 150 Nanosekunden Dauer.44 and 46 on the one hand and the receiver sheet 22 on the other hand, with a pigment generator 20 with a resistance value of 1.8 X 10 '"ohm · cm and a A 1000 volt pulse with a duration of 150 nanoseconds enables selective printing to be carried out successfully will; likewise with a pigment generator of 2 X 10 "ohm · cm resistance value and a pulse of 1300 volts at 150 nanoseconds duration.
Den gleichen Erfolg hatte man bei niedereren Spannungen (750 Volt) und einem Pigmentgeber von 4 X 10s Ohm cm; dabei entfielen der Spalt 58 sowie der blattförmige Isolator 54.The same success was achieved with lower voltages (750 volts) and a pigment donor of 4 x 10 s ohm cm; the gap 58 and the leaf-shaped insulator 54 were omitted.
Fig. 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel. Hier wird gleichzeitig auf zwei Empfängerblätter 22a und 22b gedruckt. Bei der gezeigten Ausführungsform ist der blattförmige Pigmentgeber 42 relativ niederohmig; an den Leitungen 30 und 32 liegt ein Impuls 60 von 400 Volt Amplitude und 110 Nanosekunden Impulsbreite. Durch Anlegen des Impulses wird das Druckgranulat in oder nahe der oberen Oberfläche des blattförmigen Pigmentgebers 42 mit der einen Polarität aufgeladen und zum Empfängerblatt 22a hin bewegt, während gleichzeitig das Granulat in oder nahe der unteren Oberfläche des Pigmentgebers mit der entgegengesetzten Polarität aufgeladen und zum Empfänger 22b geführt wird.Fig. 4 shows a further embodiment. Here, printing is carried out on two receiver sheets 22a and 22b at the same time. In the embodiment shown, the sheet-like pigment dispenser 42 has a relatively low resistance; on the lines 30 and 32 is a pulse 60 with an amplitude of 400 volts and a pulse width of 110 nanoseconds. By applying the pulse, the pressure granules in or near the upper surface of the sheet-shaped pigment donor 42 are charged with one polarity and moved towards the receiver sheet 22a, while at the same time the granules in or near the lower surface of the pigment donor are charged with the opposite polarity and to the receiver 22b to be led.
Wie gemäß Fig. 4 vorgeschlagen, ist es auch in den Ausführungsformen der Fig. 1 bis 3 möglich, daß die Reliefzeichen 24, 44, 46 sich an einer der beiden Elektroden befinden; das bedeutet, daß der Druckkopf am Pigmentgeber oder Empfängerblatt liegen kann; in jedem Falle muß er das elektrische Feld geri.äß dem zu druckenden Zeichen gestalten. Welche Seite gewählt wird, entscheidet ganz einfach die Druckqualität des erzielten Druckbildes. Die Anbringung eines Reliefzeichens auf jeder der zwei Elektroden eines Elektrodenpaares ist demnach ebenso möglich. Ansonsten können die Oberflächen der einander gegenüberliegenden Elektroden flach sein, wobei dann das gedruckte Zeichen den Umrissen der Elektrodenoberfläche gleicht.As suggested in FIG. 4, it is also possible in the embodiments of FIGS. 1 to 3 that the Relief symbols 24, 44, 46 are located on one of the two electrodes; that means the printhead may be due to the pigment donor or receiver sheet; in any case it must break the electric field the character to be printed. Which side is chosen is simply decided by the Print quality of the achieved print image. The application of a relief mark on each of the two electrodes a pair of electrodes is therefore also possible. Otherwise, the surfaces of each other opposing electrodes should be flat, with the printed character then outlining the electrode surface equals.
In der Praxis erweist es sich als notwendig, daß das elektrische Feld in seiner Form über den ganzen Abstand von Elektrode zu Elektrode, insbesondere in dem Zwischenraum zwischen Pigmentgeber und Empfänger, dem auszudruckenden Zeichen gleicht. Eine solche Forderung kann die Materiaiwahl für das Trägerblatt 34 des Pigmentgebers 20 in einigen Fällen einengen, da eine zu hohe Leitfähigkeit dieses Träger-In practice it turns out to be necessary that the shape of the electric field extends over the entire distance from electrode to electrode, especially in the space between pigment donor and Recipient identical to the character to be printed. Such a requirement can be the choice of material for the Constrict carrier sheet 34 of pigment dispenser 20 in some cases, since too high a conductivity of this carrier
bialts zum Ausgleich des elektrischen Potentials an Punkten innerhalb des Trägerblatts und damit zu einer Zerstörung der gewünschten Feldstruktur führt. Bei den Ausführungsformen der Fig. 1 bis 3 braucht diesem Gesichtspunkt keine Beachtung geschenkt zu werden, da das Trägerblatf nicht in dem oben beschriebenen kritischen Bezirk des elektrischen Felds liegt. In den Ausfüftrungsformen der Fig. 4 dagegen trifft dies zu; das Trägeiblatt des Pigmentgebers 42 liegt zwischen dem Relicfzeichen 24 und der Oberfläche des Empfängerblatts 22b, so daß ein Druckvorgängäüf letzteres nur dann erfolgreich abläuft, wenn das Trägerblatt ausreichend hochohmig ist*bialts to equalize the electrical potential at points within the carrier sheet and thus to a destruction of the desired field structure. In the embodiments of FIGS. 1 to 3, this point of view need not be paid attention to, since the carrier sheet does not lie in the above-described critical region of the electric field. In the embodiments of FIG. 4, however, this is the case; The carrier sheet of the pigment donor 42 lies between the relief mark 24 and the surface of the receiver sheet 22b, so that a printing process of the latter is only successful if the carrier sheet has a sufficiently high resistance *
Die vorliegende Erfindung eignet sich zum Aus1 druck von Symbolen, beispielsweise binären Codes, wie auch von alphänunierischen Zeichen oder anderen Konfigurationen; es ist ebenso möglich, im Halbtori zu drucken, wie auch der Ausdruck von Blöcken und Linien.The present invention is suitable for from 1 printing of symbols, such as binary code, as well as from alphänunierischen characters or other configurations; it is also possible to print in the half gate, as well as the printout of blocks and lines.
Die erfindungsgemäß verwendeten leitenden Farbpartikel können verschiedene Form haben und aus verschiedenartigem Material bestehen, sie können sich beispielsweise aus pulverisierten Metallen wie Messing zusammensetzen, oder aus Metalloxyden, beispielsweise Bleidioxyd. Noch andere Farbstoffarten, Lösungen und Harze mit hohen Dielektrizitätskonstanten können aber gleichfalls benutzt werden.The conductive paint particles used in the present invention can have various shapes and sizes consist of different material, they can for example consist of powdered metals such as Compose brass, or from metal oxides, such as lead dioxide. Still other types of dyes, However, solutions and resins with high dielectric constants can also be used.
ίο Durch das Beispiel der Fig. 4 wird angedeutet, daß eine mehr Schichten aufweisende Anordnung mit mehreren blattförmigen Pigmentgeberri und dazwischen befindlichen, blattförmigen Empfängern nach Art des konventionellen Drucks Von Dufchschlägenίο The example of FIG. 4 indicates that a multi-layer arrangement with several sheet-shaped pigment donors and between them located, sheet-shaped receivers in the manner of conventional printing from Dufchschlägen
(5 möglich ist; stets vorausgesetzt wird, daß alle Blätter ausreichend hochohmig sind, damit die Form des elektrischen Feldes gewahrt bleibt und keiner Verzerrung unterliegt.(5 is possible; it is always assumed that all leaves are sufficiently high resistance so that the shape of the electric field is preserved and no distortion subject.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
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