DE2110222C2

DE2110222C2 - Vervielfältigungsverfahren

Info

Publication number: DE2110222C2
Application number: DE19712110222
Authority: DE
Inventors: Robert John Tranmere Wright
Original assignee: Moore Business Forms Inc (ndgesdes Staates Delaware) Niagara Falls Ny Us
Current assignee: Moore Business Forms Inc (ndgesdes Staates Delaware) Niagara Falls Ny Us
Priority date: 1970-03-04
Filing date: 1971-03-03
Publication date: 1982-03-04
Also published as: DE2110222A1; JPS5191721A; GB1347529A; JPS5117296B1

Description

Die Erfindung betrifft ein Vervielfältigungsverfahren, d. h. ein Verfatn en zur Herstellung von Mehrfachkopien aus einer Anzahl von Aufzeichnungsblättern nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Sie betrifft also insbesondere ein Verfahren, durch das Duplikatkopien einer visuellen Information durch ein mit Druck arbeitendes Druckverfahren erzeugt werden kann, ohne daß ein Übertragungskopierblatt wie beispielsweise ein mit Kohle überzogenes Blatt (Kohlepapier) oder dergleichen verwendet werden müßte.

Mit der Übertragung von Druck arbeitende Abdruckverfahren sind bekannt In einem bekannten Verfahren dieser Art werden Duplikate oder Durchschriften einer visuellen Information gleichzeitig wie die Information selbst durch Verwendung von Kohlepapier erzeugt, das zwischen die Blätter gelegt wird, auf denen disinformation reproduziert werden soll. Diese Verfahren sind in Schreibmaschinen- und Ausdruckvorrichtungen von Rechnern bekannt. Dabei wird ein ah Type ausgebildetes und erhaben vorstehendes Zeichen dazu benutzt, eine Druckfläche auf einen Blaltstapel zu drücken, wodurch ein solcher Druck Kohlenstoff oder einen anderen färbenden Stoff von der Zwischenlage oder einer anderen, abfärbenden Oberfläche auf die Fläche des mit der Aufzeichnung zu versehenden Elementes übertragen wird, das in Kontakt mit der beschichteten Seite des Zwischen* oder Hilfsblalles, also beispielsweise des Kohlepapiers, steht. Es ist auch ein jüngeres Verfahren zur Herstellung solcher Kopien bekannt, in dem der den Abdruck bewirkende mechanische Druck dazu benutzt wird, miteinander ", reagierende chemische Stoffe freizusetzen, die in der Oberfläche des die Aufzeichnung aufnehmenden Elementes und in der Rückseite des darüber liegenden Blattes enthalten sind. In anderen Fällen kann die Kohlebeschichtung oder ein anderer färbender Stoff auf

in der Rückseite des über dem Kopieblatt liegenden Biattes selbst enthalten sein. Ein Nachteil dieser bekannten Technik ist die begrenzte Zahl lesbarer Kopien, die gleichzeitig erzeugt werden können, denn es ergibt sich ein fortschreitender Schärfeverlust, insbe-

Ii sondere hinsichtlich der Randschärfe und zwar zunehmend mit der Entfernung des die Aufzeichnung aufnehmenden Biattes von dem das Abbild si'drückenden Mittel innerhalb des Papierstapels. Dieser Nachteil ist von einem Dichteverlust begleitet, der ebenfalls

>o progressiv ist. Die Kombination dieser beiden Faktoren erfordert die Herstellung und Lieferung von Kohlepapieren, auf denen der Kohleüberzug eine höhere Dichte aufweist, als zur Erzeugung einer annehmbaren Dichte auf einer lesbaren Kopie erforderlich wäre, wenn nur

>> eine kleinere Zahl von Kopien erzeugt werden sollte. Offensichtlich wird auch viel von dem Kohlenstoff oder einem anderen Überzug auf dem Zwischenblatt (Kohlepapier) vergeudet, da nur ein kleiner Prozentsat/ von einem solchen Blatt normalerweise dem drucken-

Sd den Druck (printing pressure) unterworfen wird, um Druckübertr.igungskopien auf den Aufzeichnungselementen zu erhalten.

Ebenfalls bekannt sind elektrostatische Aufzeichnungsverfahren und -mittel, in denen eine der

Ji aufzuzeichnenden Informationen entsprechende elek trostdiische Ladung durch verschiedene Mittel auf die Oberfläche eines Aufzeichnungsträgers aufgedrückt wird. Solche Verfahren sind beispielsweise in der Technik der Signalaufzeichnung bekannt. Mittel zum Aufzeichnen elektrostatischer Signale verwenden nor malerweise einen Stylus oder Stylii. der die dielektrische Oberl lache eines elektrografischen Blattes berührt und dem ein Spannungsimpuls zugeführt werden kann, wodurch eine elektrostatische ladung mustergerecht der dielektrischen Oberfläche des elektrografischen Aufzeichnungselemente* zugeführt wird. Fm solches aus elektrostatischen Ladungen bestehendes Music wird dadurch entwickelt, daß darauf ein elcktroskopi sches Pulver elektrostatisch gezogen 'vird. Km solches

>" Pulver kann trockene Markierungsteilchen oder eine Suspension derartiger Markierungsieilchen in einer isolierenden T-ägerflüssigkeit sein. Die isolierenden Eigenschaften der Flüssigkeit werden in Bezug zu deren Volumenwiderstand und Dielektrizitätskonstante defi

>i niert und es wird als normal und typisch angesehen. d,iß solche Trägerflüssigkeiten einen Voliimenwiderstand vor. mehr als K)" Ohm cm und eine Dielektrizitätskon stante von weniger als 3 haben Wenn derartige Spannungsimpuls,: ausgewählten Stiften oder Si ν In zugeführt werden — oder zu Stylne. die in ausgewählte Stellungen positioniert werden durch die Wirkung einer Fühlervörrichtung, die ein Originaldokument abtastet —, entspricht das Ladüngsmuster, das am Ende entwickelt wird, der im Original enthaltenen Information, Ein Nachteil solcher elektrostatischer Aufzeichnungsverfahren liegt in ihrer allgemeinen Beschränkung auf die Erzeugung von Einzelkopien in einem einzigen betrachteten Zeitraum. Demnach sind die bekannten

Verfahren des elektrostatischen Aufzeichnens nicht als anwendbar für die Vervielfältigung befunden worden.

Es ist auch bekannt, elektrostatische Bilder auf dielektrischen Oberflächen dadurch zu schaffen, daß solche Oberflächen mit einem verhältnismäßig leitfähigen Element in Berührung gebracht werden und daß ein Stoß zugeführt wird, der die beiden Oberflächen in mustergerechten Kontakt zwingt, wie es in der US-Patentschrift 31 08 894 (Howell) beschrieben ist Dieses Verfahren ist jedoch nicht anwendbar auf das Vervielfältigen mit hoher Auflösung und zielt auch nicht in dieser Richtung. Die vorstehend abgehandelten Verfahren schaffen Spiegelbilder oder Bilder auf einem einzigen Unterlagelement. Die leitenden Zwisehenlageblätter unterlagen bei der Anwendung des Howell-Vervielfältigungsverfahrens demselben progressiven Verlust in Randschärfe wie die durch dazwischengelegte Kohleblätter erzeugten Kopien. Darüberhinaus ist die Herausnahme der dazwischengelegten elektrisch leitenden Blätter vor dei Bildentwicklung ein umständlicher Vorgang.

In der US-Patentschrift 35 79 330 (Caningham) ist ein Verfahren vorgeschlagen worden, bei dem triboelektrische Trennungen von Materialien verwendet werden können, um Abbildungsmittel vorzusehen. Bei diesem Verfahren besteht das Aufzeichnungsglied aus einem Papierblatt oder dergleichen mit einer dielektrischen Oberfläche auf einer Seite. Diese Oberfläche wird mittels Berührung mit einem triboelektrisch unterschiedlichen Material mit einem Abbild versehen; die Berührung erfolgt mustermäßig. Die triboelektrisch unterschiedliche Oberfläche nach der US-Patentschrift wird als die Rückseitenoberfiäche des Aufzeichnungsglicdes angegeben. Die Rücxseitcnob' rflächen der verschiedenen Aufzeichnungsglieder w\ .den über einen elektrischen Leiter miteinander verbunden, welcher während des Trennungszeitraumes an jedes angrenzt. Die Abbildentstehung ist seiner Natur nach hierbei triboelektrisch: deswegen liegt zwischen den zwei Oberflächen eine triboelektrische Differenz vor und eine mustermäßig verteilte Ladung kann beim Trennen der beiden Oberflächen erzeugt werden. Es wurde danach angenommen, daß das latente Bild in der Form einer elektrostatischen Ladung auf der dielektrischen Oberfläche des Aufzeichnungsgliedes vorlag. Die Polarität dieser Ladung hängt von der relativen Lage des dielektrischen Maienais und der Rückse^enoberfläche in der triboelektrischen Reihe ab.

F)ic DK-AS 12 58 428 bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Kopien, gegebenenfalls auch Mehrfachkopien. W ι welchem man auf ein elcktrografisches Kopiermaterial üblicher Art bildmäßig Druck aiiMibi. wobei man gegebenenfalls vor. während oder nach der bildmäßigen Einwirkung das eic klrografische Material mindestens einmal elektrostatisch auflädt und/oilvT gan/flaehig ktir//eit'g nut akimisihem I.ich! bestrahlt und anschließend das latente FJiId entwickelt Die damals bekannten und üblichen eloktrofotografi sehen Materialien sollen fur das dortige Verfahren geeignet sein Diese bestehen aus Unterlagen, wie / R. Papier, Folie und dergl., die mit hotoleiterschichten bedeckt sind. Das Material kann auch aus einer selbsttragenden Schicht bestehen. Als die gestützten oder selbsttragenden Fotoleiterschichten können z. B. Zinkoxid, Bleititanat, Cadmiumsulfid und/oder organische Fotoleiter, wie Polyvinylcarbazol, verwendet werden. Auch die allgemein für Fotoleiter verwendeten isolierenden Bindemittel, wie Silikonharze und polyme-

risate auch Styrol und Butadien, kommen dabei in Frage. Nach einem Ausführungsbeispiel können fünf Bogen elektrofotografischen Papiers mit einer Zinkoxidfotoleiterschtcht verwendet und beispielsweise in einer Schreibmaschine auf dem elektrofotografischen Papier entsprechende, durch Druck erzeugte latente Bilder erzeugt werden, wobei vor dem anschließenden Entwickeln eine negative Koronaentladung und eine gleichmäßige Bestrahlung mit aktinischem Licht eri ilgt. Untersuchungen haben ergeben, daß der Oberflächenwiderstand von Silikonharzen und Styrol-Butadien-Polymeren alleine größer als ΙΟ¹² Ohm/cm² sein kann. Der Oberflächenwiderstand üblicher Papiersorten liegt zwischen 1 χ 10¹⁰ und etwa 1 χ 10^H Ohm/cm². Die mit deir bekannten Verfahren hergestellten Bilder haben nur geringe Qualität.

In der älteren Patentanmeldung P 19 53 298.0-45 ist ein Verfahren zur Erzeugung von Bildern auf Kunststoffoberflächen als Einfaehkopie vorgeschlagen worden. Dabei wird eine Reliefvorlage aus Metall an eine Kunstsroffoberfläche angepreßt und das nach Trennen von Vorlage und Oberfläche erhaltene latente Bild mit bekannter elektrofotografischer Entwicklungsverfahren sichtbar gemacht und gegebenenfalls fixiert. Als Kunsisioffmaterialien kommen solche in Frage, die einen Oberflächenwiderstand von mehr als ΙΟ¹² Ohm/cm² besitzen.

Es v/urde nun gefunden, daß die verschiedenen Nachteile der bekannten Verfahren in einei nicht durch den Stand der Technik nahegelegten Weise überwunden werden können, indem elektrostatische Ladungen oder dielektrische oder elektrische Wirkungen oder andere Oberflächen-, Struktur- oder Deformationswirkungen, die in oder an die dielektrische Schicht mittels Druck oder Berührung induziert werden, benutzt werden. Diese Wirkungen führen zu der Entstehung eines latenten Bildes, welches durch Anwendung von elektroskopischem oder elektrophoretischem Tonermaterial sichtbar gemacht werden kann

Es wurde dabei gefunden, dab Vielfachkopien einer Information durch bildgebende, mit Druck wirkende (also drückende) Mittel erzeugt werden können unier Benutzung eines Aufzeichnungselementes oder -trägers, das bzw. der aus einem Papierblatt oder dergleichen besteht, das nur auf einer Seite mit einer dielektrischen Schicht wie Alkydharz. Polyesterharz oder Polyvinylbutyralharz oder dergleichen mit einem Oberflächenwiderstand von mehr als 10^u Ohm/cm² beschichtet ist. wobei sich das Aufze.chnungselement ferner dadurch auszeichnet, daß es eine Rückseitenoberfläche hat. deren Oberflächenwiderstand nicht mehr als WOhm/cm² bei 50% relativer Feuchte beträgt. Diese relative Oberflächenlcitfähigkeit wird erreicht durch Überzug der Unterlage mit einem Medium geringen elektrischen Widerstandes oder durch Tränken der Unterlage selbst mit der Lösung eines leitfähigen H.u/es oder dergleichen vor dem Aufbringen der dielektrischen Schicht l:s wurde folgendes gefunden: Wenn ein Stapel si »Icher Aufzeichnungsträger oder Elemente so angeordnet wird daß die dielektrische überflache jedes dieser Elemente von der Unterlage (Riicksekenschicht) des darüber liegenden Blattes berührt wird, erzeugt die Einwirkung, insbesondere der Schlag oder Stoß einer Schreibmaschinenlype oder dergleichen gegen die Oberfläche des obersten Blattes des Stapels ein latentes Bild auf der dielektrischen Oberfläche jedes Aufzeichnungseletnentes in dem Stapel und zwar in Übereinstimmung mit der Form oder

Gestalt der einwirkenden Oberfläche der Maschinentype. Ferner wurde überraschenderweise gefunden, daß die Einwirkungskraft, die zur Erzeugung solcher latenter Bilder in einem Vervielfältigungssatz erforderlich ist, wesentlich kleiner als diejenige ist, die bei Verwendung von Kohlepapieren zur Vervielfältigungskopie erforderlich ist; es ist möglich, daß durch Verwendung der neuen Aufzeichnungselementenkombination bis zu 10 Blätter gleichzeitig einen Abdruck oder eine Abbildung auf einer elektrischen Schreibmaschine erhalten können und zwar bei einer Einstellung des Druckes, der normalerweise zur Erzeugung nur eines Durchschlags benutzt wird.

Weitere Merkmale ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die folgenden Beispiele dienen der Erläuterung der Erfindung.

Beispiel I

Ein Vervielfältigungspapier mit einem Flächengewicht von 25 g/m² wurde auf nur einer Se^;te mit 5 g/m² Vinylberzyltrimethylammonium-chlorid überzogen und getrocknet. Dieser Oberzug hatte einen Oberflächenwiderstand von 1 χ 10^bOhm/cm² bei 50% relativer Feuchte. Die andere Seite des Blattes wurde mit einer dielektrischen Schicht aus Polyvinylbutyralharz überzogen, deren Gewicht 3 g/m² betrug. Das benutzte Polyvinylbutyralharz enthielt 18—21% Polyvinylalkohol und 69 - 71 % Azetal.

Der Oberflächenwiderstand dieses Überzuges lag etwas über 10¹² Ohm/cm².

Ein Vervielfältigungssatz oder Durchschreibesatz von tO Blatt des so geschaffenen Aufzeichnungselementes wurde in eine elektrische Schreibmaschine eingespannt; die einzelnen Blätter wurden dabei so gelegt, daß die dielektrische Oberfläche jedes Blattes mit Ausnahme derjenigen des obersten Blattes in Berührung mit der Rückseite (oder Unterlage) des darüber liegenden Blattes stand. Die geforderte Information wurde auf die dielektrische Oberfläche des obersten Blattes mit kleinstmöglicher Anschlagsstärkeneinstellung der Schreibmaschine geschrieben. Die Blätter wurden dann aus der Schreibmaschine herausgenommen und vereinzelt. Mit Ausnahme des obersten Blattes, das vom Farbband beschrieben wurde, wjrden dann die Blätter des Vervielfältigungssatzes in einem Bad eines flüssigen, dispergierten. elektrofotografischen Toners der schon beschriebenen Art entwickelt. Der verwendete Entwickler war von der für Bürokopiergeräte bekannten Art, in der die Polarität gesteuert ist. um auf elektrostatischen latenten Bildern negativer Polarität einen Niederschlag zu erzeugen. Auf jedem Blatt wurde ein sauberes scharfes Abbild der benutzten Schreibmaschinentypen * rzieit; auf jedem Blatt lag die Bilddichte über 1,0 und die Information war auf dem zehnten Durchschlag klar lesbar.

Beispiel Il

Die dielektrische Schicht des Aufzeichnungselementes des Beispiels I wurde ersetzt durch ein Polyvinylbutyralharz mit einem höheren Azetalgehalt, nämlich 76-78%.

Beispiel III

Die dielektrische Schicht des Aufzeichnungselerrientes des Beispiels I wurde ersetzt durch ein Alkydharz mit kuraer öllänge, Leinöltyp, öllänge 40%, Säurewert 25—35. Der Oberflächenwiderstand dieses Materials betrug nach dem Trocknen des Oberzuges oder Auftrages IQ^H Ohm/cm².

Beispiele IVbisVI

Die leitende Schicht auf der Rückseite oder Unterlage jedes der Beispiele I bis III wurde ersetzt durch eine 1.1 Tränkung mit Polyelektrolytharz. Das Flächengewicht der Tränkung betrug 1 g/m². Der Oberflächenwiderstand des so geschaffenen Oberflächenüberzugs betrug bei 50% relativer Feuchte 1 χ 10³ Ohm/cm².

Beispiele VII bis IX

Die leitfähige Schicht der Unterlage jedes der Beispiele I bis II wurde ersetzt durch einen Überzug oder Auftrag, der 66 Gewichts·· ozent Äthylcellulose und 34 Gewichtsprozent Calciumchlorid enthielt und mit einer Dichte von 2 g/m² aufgetragen wurde. Der Oberflächenwiderstand des so geschaffenen Überzugs betrug 10" Ohm/cm² bei 50% relativer Feuchte.

Beispiele X bis XII

Die leitende Schicht der Unterlage jedes der Beispiele I bis III wurde mit einem 4 g/m² starken

!■ι Überzug einer Vinylacetatakryl-copolymerharz-emulsion versehen. Die Viskosität betrug 300 bis 400 Pa. s. Spez. Gew. 1.09. die Partikelgröße 0.1 bis OJ μπι der pH-Wert 4 ui.!>->.

In jedem der Beispiele zeigte sich, daß das

ü elektrostatische latente Bild negative Polarität hatte und in jedem Falle hatte das latente Bild eine ausreichende Intensität für das Entwickeln mit einem Bürokopiertoner.

Es sei hervorgehoben, daß farbige Toner zur

w Entwicklung jedes einzelnen elektrostatischen latenten Bildes oder aller dieser gleichzeitig geschaffenen Bilder bei Bedarf benutzt werden können, wie es bekannt ist für flüssige dispcrgierte Toner, wie sie in elektrofotografischen, farbbeständigen Systemen und dergleichen

4Ί benutzt werden.

Zusätzlich zu den in den Beispielen angegebenen Stoffen erwiesen sich auch Vinylharze, Epoxyharze. Polyurethanharze, synthetische Gummi und dergleichen als verwendbar als dielektrische Schicht auf dem

so Aufzeichnungsträger, sofern die gewählten Stoffe einen Film zu bilden vermögen und einen trockenen Film mit einem Oberflächenwiderstand von mehr als Ό'¹ Ohm/cm² erzeugen. Die dielektrische Schicht kann durch Walzen oder freie Beschichtung oder durch

ίί andere Beschi htungsmethoden nach Bedarf aufgetragen werden: ein solcher Auftrag oder eine seiche Beschichtung wird mit einem Auftragsgewicht in der Größenordnung von 1 — 10 g/m² aufgebracht. Allgemein zeigt es sich als vorteilhaft, solche Überzüge oder

bo Beschi\.htungen so dünn wie möglich unter Vermeidung von Diskontinuitäten herzustellen. Es wurde gefunden, daß die bevorzugten Polyvinylbutyrälüberzüge einwandfrei bei einem Aüftfagsgewicht von 2 g/m² arbeiteten und daß kein besonderer Vorteil durch

b*i Vergrößerung des Überzugsgewichts über 5 g/m² erhalten wird.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Mehrfachkopien aus einer Anzahl von Aufzeichnungsblättern mit einer Bildempfangsseite und einer Rückseite, welche so zu einem Blattstapel zusammengelegt werden, daß die jeweilige Rückseite eines Aufzeichnungsblattes in Berührung mit der Bildaufzeichnungsseite eines in dem Blattstapel darunterliegenden Aufzeichnungsblattes steht, indem auf die Bildempfangsseite des obersten Aufzeichnungsblattes des Blattstapels ein Druckgebemittel in Form eines Druckmusters einwirkt und die auf den getrennten Aufzeichnungsblättern entstandenen latenten Bilder entwickelt werden, dadurch gekennzeichnet, daß der Oberflächenwiderstand der Bildempfangsseite jeweils wenigstens 10¹² Ohm/cm² und der Oberflächenwiderstand der Rückseite jeweils nicht mehr als 10" Ohm/cm-' bei 50% relativer Luftfeuchtigkeit beträgt und daß die Bildempfangsseite aus einer durchgehenden, also kontinuierlichen dielektrischen Schicht von 1 — 10 g/m² Substanz gebildet ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die dielektrische Schicht aus Alkydharzen und/oder Epoxyharzen und/oder Vinylharzen und/oder s\ nthetischen Gummis besteht.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß die Rückseite des Aufzeichnungsblattes aus einer kontinuierlichen Schicht aus Vinyibenzyltnmethylammoniumchlorid oder Polyelectrolytharz besteht.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis i. dadurch gekennzeichnet, daß das latente Bild jeweils mit einem Entwickler entwickelt wird, der Markierungsmittel aufweist, die sich an das latente Bild ablagern.