DE2415995C3

DE2415995C3 - Elektrostatisches Druckverfahren und Vorrichtung zu seiner Durchführung

Info

Publication number: DE2415995C3
Application number: DE19742415995
Authority: DE
Inventors: Rene Neuville Les Dieppe Gasdoue; Pham Kim Dieppe Quang
Original assignee: LA CELLOPHANE PARIS
Current assignee: LA CELLOPHANE PARIS
Priority date: 1973-04-03
Filing date: 1974-04-02
Publication date: 1980-05-29
Also published as: BE812939A; AU6751574A; JPS5544716B2; DK140646C; DK140646B; DE2415995B2; FR2264312A2; DE2415995A1; FR2264312B2; IT1005905B; GB1464421A; JPS51135712A; NL7404398A; CA1024582A

Description

Die Erfindung betrifft ein elektrostatisches Druckverfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine Vorrichtung zu seiner Durchführung nach dem Oberbe

ίο

griff des Anspruchs 5.

Es ist etwa aus der DE-OS !9 46 815 oder der GB-PS 12 97 059 bekannt, für die Erzeugung der elektrostatischen Ladungen das dielektrische Material, im allgemeinen ein mit einer Isolierschicht überzogenes Papierblatt, zwischen zwei Elektroden anzuordnen und zwischen den Elektroden eine Potentialdifferenz zu erzeugen. In den meisten Fällen besteht eine der Elektroden aus einem beweglichen Schreiber, der durch Impulse, die von einem elektrischen Signalgenerator abgegeben werden, auf ein bestimmtes Potential gebracht wird. Dieses System, das insbesondere bei Druckeinrichtungen verwendet wird, die am Ausgang von Datenverarbeitungsanlagen angeordnet sind, haben den Nachteil, daß die Unterlage der Isolierschicht zur Erzielung einer genügenden Dichte der Linie oder Spur ein sehr guter elektrischer Leiter und die zwischen den Elektroden erzeugte Potentialdifferenz genügend hoch sein muß. Zu diesem Zweck muß mit Spannungen von nicht weniger als 400 oder 500 V und in den meisten Fällen in Abhängigkeit von der Art der Isolierschicht, des Schichtträgers, vom Abstand, der zwischen dem Schreiber und dem dielektrischen Blatt eingestellt werden muß, und noch anderen Faktoren mit Spannungen von 600 bis 1000 V gearbeitet werden. Dies erfordert eine Stromzuführung unter hoher Spannung, so daß gewisse Vorsichtsmaßnahmen ergriffen werden müssen. Hierbei wird der leitende Teil des Papiers auf erhöhter Spannung durch Kontakt mit einer Spannungsquelle gehalten, während sich die Schreibeinrichtung auf der dielektrischen Seite des Papiers befindet. Um einen Punkt zu schreiben, muß eine Elektrode mit Masse verbunden werden. Wenn die Spannung auf der Rückseite des Papiers genügend hoch ist, ergibt sich eine Ionisation der Luft benachbart dieses Papiers, wodurch das Ladungsbild erzeugt wird. Die Spannung auf der Rückseite des Papiers ist aber genügend hoch, um parasitäre Entladungen hervorzurufen, wenn sich ein isolierter metallischer Punkt aus irgendeinem Grund in der Nähe des Papiers befindet. Es ergibt sich Schattendruck.

Die praktischen Probleme, die die Durchführung dieses Verfahrens aufwirft, sind noch schwieriger zu lösen, wenn es sich um Apparaturen mit schneller Kommutierung handelt. Es wurde versucht, diesen Nachteil dadurch abzuschwächen, daß man beiderseits der den Schreiber bildenden Elektrode zwei Elektroden anordnete, die Spannungen mit einem Vorzeichen entgegengesetzt zu dem des Schreibers abgeben, wodurch das Potential des leitenden Trägers erhöht wird. Dieses Verfahren, das es ermöglicht, mit etwas weniger hohen Spannungen zu arbeiten, stellt lediglich eine Notlösung dar und vergrößert die Kompliziertheit der Vorrichtung. Außerdem erfordert es ebenso wie die anderen bekannten Verfahren die Verwendung eines dielektrischen Materials., dessen Unterlage ein guter elektrischer Leiter, an dessen Leitfähigkeit gewisse Mindestanforderungen zu stellen sind, ist. Schließlich gestatten die bekannten Systeme keine leichte Änderung der Polarität der erzeugten Ladungen, doch sie erfordern zu diesem Zweck zumindest eine Vorrichtung mit erhöhter Kompliziertheit.

Ferner ist es aus der US-PS 30 23 831 bekannt, zum Herabsetzen der Schreibspannung auf den Träger eine Ladung aufzubringen, so daß sich an den beschrifteten Stellen ein höheres Potential gleicher Polarität als an den unbeschrifteten Stellen ergibt. Hierbei muß aber auch nach dem Entwickeln mit einem unerwünschten

Hintergrund gerechnet werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei denen das Auftreten eines unerwünschten Hintergrundes bei geringer Schreibspannung und ohne einen elektrisch besonders leitfähigen Träger für das elektrische Material sicher verhindert wird.

Diese Aufgabe wird entsprechend den kennzeichnenden Teilen der Ansprüche 1 und 5 gelöst.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind den weiteren Unteransprüchen zu entnehmen.

Durch das Aufbringen der Ladungen auf den Träger wird dort ein elektrostatisches Feld erzeugt, das auf die Anwesenheit dieser ladungen zurückzuführen ist. Die Stärke des auf diese Weise an der Oberfläche des dielektrischen Trägers erzeugten Feldes wird auf einen Wert eingestellt, der niedriger ist als der Wert, der zur Erzeugung der Ionisation erforderlich ist. Solange keine Spannung an der Elektrode anliegt, werde- somit keine Ladungen an der Oberfläche des Trägers erzeugt. Dagegen werden Ladungen auf dem Träger erzeugt, sobald die Elektrode auf ein genügendes Potential von geeigneter Polarität gebracht wird, das es ermöglicht, das Ionisationspotential in den zu ladenden Bereichen zu erreichen, und das in diesem Fall sehr gering sein kann. In der Praxis werden die verschiedenen Elemente der verwendeten Vorrichtung so geregelt, daß dieses Potential etwa 50 V beträgt, jedoch können sie auch so eingestellt werden, daß niedrigere oder höhere Spannungen angewendet werden.

Es kann eine Elektrode oder eine Gruppe von parallelen Elektroden vorgesehen sein, die aus einer Vielzahl von im allgemeinen senkrecht zur dielektrischen Oberfläche des Trägers angeordneten leitenden Drähten besteht Die dielektrische Oberfläche und/oder die Elektrode sind beweglich und vermögen eine Relativbewegung zueinander auszuführen.

Das dielektrische Material, auf dem die elektrostatischen Ladungeti erzeugt werden können, kann von beliebiger Art sein. In der Praxis besteht es aus einem im allgemeinen aus Papier bestehenden Träger, auf den ein üblicher dielektrischer Oberzug aufgebracht ist, der beispielsweise aus einem mit Zinksulfid pigmentierten Butadien-Styrol-Harz besteht. An Stelle dieses Harzes können beliebige andere genügend dielektrische Polymerisate, z. B. Vinylcopolymerisate, Acrylharze, Silicone und Celluloseester, verwendet werden. Als Pigmente können auch Titandioxyd, Zink- oder Zinnoxyd, Siliciumdioxyd und beliebige andere bekannte Pigmente verwendet werden.

Am besten geeignet sind dielektrische Papiere, deren spezifischer Widerstand 10" Ohm/cm erreicht oder überschreitet. Da das Verfahren durchgeführt wird, indem Ladungen im Träger erzeugt werden braucht dieser kein guter Leiter zu sein, und Träger aus üblichem Papier, die mit einer geeigneten dielektrischen Schicht überzogen sind, sind vollkommen geeignet.

Es ergeben sich zunächst zwei wesentliche Vorteile nämlich einerseits die Anwendung niedrigerer Schreibspannungen und andererseits wesentlich kürzere An-Sprechzeiten. Bei dem kla« > r.en elektrostatischen Druckverfahren mit gewöhnlichem Papier müssen an die Elektroden Impulse einer Dauer von etwa einer Millisekunde mit einem Potential von etwa 600 bis 1000 V gelegt werden. Gemäß der Erfindung genügen Impulse, deren Dauer zwischen 10 und 50 Mikrosekunden liegt, und deren Potential etwa 50 V beträgt.

Da der Druck auf der Vorderseite des dielektrischen Aufzeichnungsträgers und vor der Entwicklung erfolgt, hat das Verfahren den weiteren Vorteil, daß es leicht ist, die Ladungen, die innerhalb des Trägers erzeugt werden, durch einfache Berührung der Rückseite mit einem Metallteil abzubauen. Dies schwächt in keiner Weise die Ladungen ab, die auf der Vorderseite während des Drucks erzeugt werden, und schaltet jede Gefahr aus, daß bei der Entwicklung d^.r Hintergrund der Druckseite eingefärbt wird.

ίο Die elektrostatischen Ladungen können in beliebiger bekannter Weise im Träger erzeugt werden.

Bei einer Ausführungsform kann mit einer Einrichtung, die Koronaentladung erzeugt, gearbeitet werden. Die Einrichtungen, die zur Zeit verwendet werden, um

π elektrophotographische Schichten zu laden, sind völlig geeignet Die Koronaentladung wird auf der Rückseite des Trägerpapiers aus einem Abstand von 10 bis 100 mm aufgebracht In der Praxis wird ein Abstand von 20 bis 25 mm gewählt. Es ist zu bemerken, daß es nicht notwendig ist, die Koronaentladung unmittelbar gegenüber der als Schreiber dienenden Elektrode zu erzeugen. Die Elektrode und die Koronaentladung können voneinander versetzt sein, vorausgesetzt, daß kein Metallteil mit der Rückseite des Papiers in dem

2^r> Bereich zwischen Koronaentladung und Elektrode in Berührung kommt

Je nach den Eigenschaften der dielektrischen Schicht und der Art des Trägers werden die Drähte der die Koronaentladungen erzeugenden Einrichtung auf eine Spannung gebracht, die 1000 bis 15 000 V betragen kann und in der Praxis zwischen 1000 und 6000 V liegt. Diese Spannung ist um so höher, je größer der Abstand zwischen Koronaentladung und Papier ist. Die Höhe dieser Spannung wird in Abhängigkeit von diesem

J5 Abstand so geregelt, daß ein Feld erzeugt wird, das schwächer ist als das Feld, das notwendig ist, um das lonisationspotential zu erreichen, aber möglichst dicht bei dem letzteren liegt.

Die Spannung, die an den Schreiber gelegt werden

•κι muß, kann bis auf 25 oder 30 V gesenkt werden. Es ist natürlich zur Vereinfachung der Geräte der Steuerkreise zweckmäßig, mit möglichst niedrigen Spannungen zu arbeiten, die noch mit der Spannung der die Koronaladungen erzeugenden Einrichtung und dem

4^r> Abstand der letzteren vom Papier im Einklang sind.

Eine Metallwalze, die mit der Rückseite des dielektrischen Papiers unmittelbar vor der Entwicklung oder im Augenblick der Entwicklung in Berührung gebracht wird, schließt das auf die im Träger erzeugten

■>" Ladungen zurückzuführende elektrostatische Feld kurz und ermöglicht es, absolut hintergrundfreie Reproduktionen zu erhalten.

Gemäß einer anderen Ausführungsform kann das äußere elektrostatische Feld erzeugt werden, indem gegen die Rückseite des dielektrischen Trägers ein vorher gleichmäßig beispielsweise durch eine Koronaentladung geladenes flächiges isolierendes Material, z. B. eine Polyesterfolie, gelegt wird. Es ist auch möglich, das äußere Feld innerhalb des Tragers der dielektrisehen Schicht durch Reibungselektrizität zu erzeugen. Diese Arbeitsweise hat den großen Vorteil, daß keine äußere Einrichtung zur Spannungserzeugung erforderlich ist. Ferner ist dieses Verfahren, das beispielsweise durch Reibung an einem geeigneten Werkstoff, z. B.

t" einem Bakelitrohr oder einer rotierenden Bürste aus Nylon- oder Acrylharzfasern, leicht durchführbar ist, auf die bekannten klassischen Materialien des elektrostatischen Drucks ohne weiteres anwendbar.

Diese Ausführungsformen eignen sich für den kontinuierlichen elektrostatischen Druck beispielsweise am Ausgang von Rechenanlagen mit Hilfe einer Elektrode oder einer Vielzahl von Elektroden. Im allgemeinen sind diese einem vorbeilaufenden dielektrischen Papier gegenüber angeordnet. Sie werden selektiv auf ein Potential gebracht, das vorzugsweise nicht sehr hoch ist, aber genügt, um die Ladungen zu erzeugen.

Nach der Erzeugung des Ladungsbildes und vor der Entwicklung wird die geladene Polyesterfolie vom dielektrischen Papier getrennt, wodurch ihr jeder Einfluß auf die Qualität der Entwicklung entzogen wird.

Bei beiden Varianten muß die Polarität der an die Elektrode gelegten Spannung das entgegengesetzte Vorzeichen der im Träger erzeugten Ladungen haben. Wenn beispielsweise durch die Koronaentladung Ladungen mit positivem Vorzeichen erzeugt werden, muß die Elektrode mit dem negativen Pol des Niederspannungsgenerators verbunden werden. Wenn negative Ladungen erzeugt werden, muß die Elektrode mit dem positiven Pol des Generators verbunden werden. Es ist somit leicht, durch gleichzeitige Umkehrung der Polarität der Koronaentladung und derjenigen der Elektrode nach Bedarf Ladungen mit entgegengesetztem Vorzeichen zu erzeugen.

Nach der Übertragung auf die dielektrische Oberfläche und Entladung der Seite mit dem hohen Potential erfolgen nach den in der Elektrophotographie bekannten Verfahren die Sichtbarmachung oder Entwicklung des Ladungsbildes mit Hilfe eines flüssigen oder pulverförmigen Entwicklers und seine thermische Fixierung.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Abbildungen, in denen zwei Ausführungsbeispiele schematisch dargestellt sind, näher erläutert.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung läuft ein endloses Band 1 aus Isoliermaterial, z. B. eine Polyesterfolie, um mehrere Rollen 2, von denen wenigstens eine angetrieben wird. An einer gegebenen Stelle des Weges dieses Bandes werden von einer Koronaentladungen erzeugenden Einrichtung 3 in bekannter Weise elektrostatische Ladungen, im vorliegenden Fall negative Ladungen, erzeugt.

Gegenüber dem endlosen Band wird eine Bahn 4 aus dielektrischem Papier als Substrat, das von einer Vorratsrolle 5 stammt, vorbeigeführt.

Bei der in der Abbildung dargestellten Vorrichtung ist die isolierende Seite der Bahn 4 die Fläche, die auf der Vorratsrolle 5 nach außen zeigt. Die Bahn Fig.4 läuft um zwei Rollen 6, die neben den beiden Rollen 2 angeordnet sind und den gleichen Durchmesser haben, so daß das endlose isolierende Band 1 und die dielektrische Bahn 4 auf einem Teil ihres Weges miteinander in Berührung kommen. Auf seinem weiteren Wege durchläuft die dielektrische Bahn 4 eine Entwicklereinrichtung 7 des in der Elektrophotographie üblichen Typs, der im vorliegenden Fall mit einem Flüssigkeitsenlwickler versehen ist, und dann ein der Thermofixierung dienendes Organ 8, um dann um eine Rolle 9 gewickelt zu werden.

In der Zone, in der die beiden Bahnen parallel laufen, und die zweckmäßig möglichst kurz gehalten wird, um zu vermeiden, daß die Bahnen schleudern oder schlagen, ist an der Druckseite der dielektrischen Bahn 4 in einem sehr geringen Abstand zur Bahn 4 eine Elektrode 10 angeordnet. Die Elektrode 10 ist an einen Niederspannungsgenerator 11 angeschlossen, und zwar an den Pol, der das entgegengesetzte Vorzeichen der Ladungen hat, die durch die die Koronsentlsdun^en f»r⁷ⁱ*^iiiJianciⁱ* Einrichtung 3 auf dem isolierenden Band 1 erzeugt werden, während der andere Pol des Generators 11 geerdet ist.

Wenn der Generator 11 als Folge eines Signals, das von einer nicht dargestellten Einrichtung abgegeben wird, unter Spannung gebracht wird, bauen die auf dem isolierenden Band 1 erzeugten negativen Ladungen ein elektrostatisches Feld auf, das sich dem durch die Elektrode 10 erzeugten Feld zuaddiert, wobei die Summe der beiden Felder höher ist als der Wert des Feldes, das notwendig ist, um das Ionisationspotential zu erreichen.

Die Entwicklereinrichtung 7 ist mit einer leitfähigen Rolle 12 versehen, die mit der Rückseite des Papiers in Berührung kommt, wodurch die elektrostatische Aufladung, die auf der aus Papier bestehenden Bahn 4 erzeugt worden ist, abgeleitet wird.

Bei der Vorrichtung, die in Fig.2 dargestellt ist, werden die elektrostatischen Ladungen im Träger der dielektrischen Schicht der Bahn 4 aus dielektrischem Papier nicht mehr durch Anlegen eines vorher aufgeladenen isolierenden Bandes, sondern durch direkte Einwirkung der Koronaentladungen erzeugenden Einrichtung 3, die der Elektrode 10 gegenüber angeordnet ist, auf die Rückseite des Papiers erzeugt.

Als Variante kann anstelle der die Koronaeniladungen erzeugenden Einrichtung ein Bauteil, das Reibungselektrizität erzeugt, z. B. eine Nylonbürste, die sich

^5 gegen den Träger der dielektrischen Schicht legt und sich mit regelbarer hoher Geschwindigkeit gegensinnig zur Laufrichtung des Trägers dreht, verwendet werden.

In allen Fällen kann anstelle der Elektrode 10 eine

Vielzahl von parallelen Elektroden verwendet werden.

die parallel zueinander beispielsweise in Form eines Kammes angeordnet sind, wobei jede Einzelelektrode über ein an sich bekanntes geeignetes Kommutationssystem mit einem Generator verbunden ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Elektrostatisches Druckverfahren, bei dem ein elektrostatisches Ladungsbild auf der dielektrischen Beschichtung eines Substrates eines Aufzeichnungsträgers erzeugt und durch Entwickeln sichtbar gemacht wird, indem der Träger zwischen einer Einrichtung zum Erzeugen eines gleichmäßig hohen Potentials in dem Substrat auf der einen Seite und wenigstens einer mit Aufzeichnungsimpulsen beaufschlagbaren Elektrode auf der anderen Seite hindurchgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das höchstens sehr schwach leitende Substrat auf das hohe Potential, das jedoch kleiner als das lonisationspotential des Luftspaltes zwischen der Elektrode und der dielektrischen Beschichtung ist, elektrostatisch aufgeladen und das zu;ti Drucken dienende Ladungsbild durch Anlegen einer geringen Spannung mit entgegengesetzter Polarität an die Elektrode erzeugt wird, wonach vor dem Entwickeln das Substrat auf der mit dem hohen Potential beaufschlagten Seite entladen wird.

2. Druckverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat mit Hilfe einer Koronaentladung aufgeladen wird.

3. Druckverfahren nach Anspruch \ oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat mit einem umlaufenden Ladungsträger in Berührung gebracht wird.

4. Druckverfahren nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat mit Hilfe von Reibungselektrizität aufgeladen wird.

5. Vorrichtung zum elektrostatischen Bedrucken eines Aufzeichnungsträgers aus einem mit einer dielektrischen Beschichtung versehenen Substrat mit Mitteln zum Erzeugen eines Ladungsbildes an der dielektrischen Beschichtung bestehend aus wenigstens einer Elektrode, die mit Aufzeichnungsimpulsen beaufschlagbar ist, und einer Einrichtung zum Erzeugen eines gleichmäßig hoh&n Potentials auf dem Substrat, zwischen denen der Träger hindurchführbar ist, und mit einer Entwicklungseinrichtung zum Sichtbarmachen der Aufzeichnung, zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche I bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode (10) mit einem Niederspannungsgenerator (11) verbunden ist, während mit der Einrichtung (3) zum Erzeugen des gleichmäßig hohen Potentials im dem Substrat ein Potential kleiner als das lonisationspotential des Luftspaltes zwischen der Elektrode (10) und der dielektrischen Beschichtung erzeugbar ist und zwischen Elektrode (10) und Entwicklungseinrichtung (7) eine Einrichtung (12) zum Entladen des Substrates auf der mit dem hohen Potential beaufschlagten Seite vorgesehen ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (3) zum Erzeugen des gleichmäßig hohen Potentials eine Koronaentladungseinrichlung gegebenenfalls unter Verwendung eines umlaufenden ladungsübertragenden Bandes (1) ist.