DE2463446C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Neutralisierung von Ladungen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, insbesondere zur Verwendung in einem elektrostatischen Kopierer.

Bei bekannten elektrostatischen Kopierern werden einzelne Farb­ komponenten in aufeinanderfolgenden Verfahrensschritten auf ei­ nem Aufzeichnungsmedium aufgetragen. Es ist üblich, zur Erzeu­ gung einer mehrere Farbauszüge aufweisenden Kopie für jeden Farbauszug - der die entsprechende Farbkomponente erzeugen soll - dielektrisch beschichtetes Papier vor der Übertragung des betreffenden Toners auf das Papier mittels eines Koronaionen­ stroms aufzuladen. An den bei dem betreffenden Farbauszug belichteten Stellen wird die auf dem Papier befindliche dielek­ trische Schicht durch die ebenfalls geladenen Tonerpapiere entladen. Die nicht belichteten Stellen verbleiben jedoch geladen.

Vor dem Auftragen der nachfolgenden Toner-Farbkomponente wird die dielektrische Schicht nun erneut aufgeladen. Hierzu werden Ionen auf das Papier aufgebracht, um die Papieroberfläche für das Auftragen der nächsten Toner-Farbkomponente vorzubereiten.

Es hat sich jedoch gezeigt, daß sich die Verfahrensschritte der einzelnen Farbkomponenten bei dem bekannten Verfahren gegensei­ tig beeinflussen. Dies führt zu einer Entsättigung der Farben, die unerwünscht ist.

Zwar besteht die Möglichkeit, einen verbesserten Toner zu ver­ wenden, bei welchem das auf dem Papier befindliche Ladungsbild vollständig entladen wird, so daß für den Verfahrensschritt der nächsten Farbkomponente eine gleichmäßige Voraufladung erreicht werden kann.

Dies läßt sich jedoch mit den bekannten, preisgünstigen Trocken­ tonern nicht erreichen.

Bei einem aus der US-PS 33 82 360 bekannten Verfahren zur Neu­ tralisierung ist eine Korona und ein Einschichtelement vorge­ sehen. Dieses Einschichtelement kann keine Beschleunigungsfelder durch die Öffnungen in dem Einschichtelement erzeugen und muß sich somit auf die Anziehung der Restladungen der zu erzeugenden neutralisierenden Oberfläche verlassen, um die neutralisierenden Ionen von der Korona auf das Aufzeichnungsmedium zu ziehen. Wie aus dieser Druckschrift ersichtlich ist, soll mit einem Luft­ strom, der ein Luftkissen erzeugt, der Koronaladungsstrom ver­ bessert werden.

Ferner ist aus der DE-PS 20 49 043 sowie aus der DE-OS 22 55 132 ein Partikelmodulator bekannt, wobei zusammenhängende und pig­ mentierte Leiterschichten vorgesehen sind, die durch eine Iso­ lierschicht getrennt sind. Diese Vorrichtung ist jedoch nicht in der Lage, elektrische Ladungen zu neutralisieren, sondern dient zur Erzeugung von elektrostatischen Ladungsbildern.

Demgegenüber ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 zu schaffen, bei welchem die Neutralisierung gegenüber dem bislang bekannten Verfahren, ins­ besondere bei aufeinanderfolgenden Verfahrensschritten zwischen einzelnen Farbkomponenten, verbessert ist, ohne daß extrem teure und hochwertige Tonermaterialien verwendet werden müßten.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch Anspruch 1 gelöst. Vor­ teilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Besonders vorteilhaft ist es, daß mit dem erfindungsgemäßen Verfahren eine Neutralisierung von Restladungen erreicht werden kann, die nach der Entwicklung auf dem elektrostatisch latenten Bild infolge unvollständiger Entwicklung bleiben und neutrali­ siert werden. Dies geschieht durch Ablagerung entgegengesetzt geladener Ionen auf den unentwickelten Teilen des Bildes.

Während prinzipiell jede Art von elektrostatisch latenten Bild­ resten für die Behandlung in einem erfindungsgemäßen Verfahren in Betracht kommt, ist die Beseitigung von Restladungen auf einem Aufzeichnungsmaterial, das im folgenden als Papier bezeichnet wird, besonders vorteilhaft. Dadurch wird eine weitgehende Entkopplung des Farbauftragens in den einzelnen Verfahrensschritten erreicht, ohne daß längere Pausen oder komplizierte Verfahren zwichen den einzelnen Farbstufen erfor­ derlich wären.

Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich ohne weiteres in Verbindung mit verschiedenen Drucktechniken und Kopiertechniken einsetzen. Der Einfachheit halber wird das erfindungsgemäße Verfahren im folgenden als Kopierverfahren bezeichnet.

Erfindungsgemäß wird ein Element mit mehreren Schichten zur Neutralisierung der unentwickelten Teile eingesetzt. Besonders läßt sich hierbei ein Schirmgitter mit einer Mehrzahl von gleich beabstandeten Löchern verwenden; es ist aber auch ein andersartiger Schirm denkbar, wobei der Schirm von Ionen durch­ dringbar sein muß. Ferner muß die erfindungsgemäße Schichtfolge realisierbar sein. Der Einfachheit halber wird ein derartiger Schirm im folgenden als Mehrschichtelement oder als Neutra­ lisierungsschirm bezeichnet.

Erfindungsgemäß weist das Mehrschichtelement eine erste und eine zweite leitende Schicht auf, zwischen denen eine Isolierschicht angeordnet ist, wobei die leitenden Schichten vorgespannt sind, um die Neutralisierungsionen durch die Löcher zu beschleunigen, so daß die leitende Schicht, die zu neutralisierenden Teilen am nächsten liegt, Ionen anzieht, die für den Neutralisierungs­ vorgang nicht benötigt werden.

Besonders vorteilhaft ist es ferner, wenn die beiden leitenden Schichten des Mehrschichtelementes durch aufeinanderfolgende Vorspannung auf zwei oder mehrere Pegel gelegt werden, während Ionen durch Löcher in dem Mehrschichtelement bewegt werden. Hierdurch kann eine Grauskalen-Steuerung erreicht werden.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile sind in der nach­ stehenden Beschreibung der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines automatischen Drehtrommel-Mehrfarbendrucksystems unter Verwendung der Erfindung.

Fig. 2 einen Querschnitt eines erfindungsgemäßen Neutra­ lisierungskoronasystems; und

Fig. 3 eine vergrößerte Darstellung eines Ausschnitts aus einem Neutralisierungsschirm gemäß Fig. 2.

In Fig. 1 ist ein System dargestellt, das zur automatischen elektrostatischen Farbreproduktion geeignet ist, bei dem das Mehrschichtelement ein Schirm ist, der zu einem Zylinder bzw. einer Trommel 58 geformt ist, wobei die fotoleitende Schicht radial nach außen weist. Die Schirmtrommel dreht sich im Gegen­ uhrzeigersinn in Übereinstimmung und synchron mit einer Papier­ trägertrommel 59, die den gleichen Durchmesser und die gleiche Drehgeschwindigkeit hat und sich im Uhrzeigersinn dreht. Eine Korona 60 ist an der Schirmladestation nahe der Außenfläche der Schirmtrommel vorgesehen. Ionen von dieser Korona werden zur gleichmäßigen Ladung der Oberfläche der fotoleitenden Schirm­ schicht verwendet. Von der Schirmladestation im Gegenuhrzei­ gersinn entfernt befindet sich eine Abbildungsstation 61, wo das Bild eines wiederzugebenden mehrfarbigen Musters farbgefiltert und auf die Außenfläche der Schirmtrommel nach der Ladung fokussiert wird. Eine zweite Korona, die in Fig. 1 als Druck­ korona 62 bezeichnet ist, ist an der Druckstation angeordnet, die 180° von der Abbildungsstation entfernt ist. Die Druckkorona liegt an der Innenseite der Schirmtrommel nahe der der Papier­ trägertrommel am nächsten liegenden Stelle. Die Papierträger­ trommel ist leitend und trägt ein dielektrisch beschichtetes Papier 63 auf ihrer Außenfläche. Wenn das Papier in eine Stel­ lung nahe der Schirmtrommel gebracht wird, wird die Druckkorona aktiviert und Ionen von dieser werden durch die mit einer Abbil­ dung versehene Trommel auf die Papieroberfläche beschleunigt, wo sie von einem Ionenanziehungspotential gehalten werden, das an die Papierträgertrommel z.B. mit einer Batterie 64 angelegt wird. Die Papierträgertrommel dreht sich, um das mit einer Ab­ bildung versehene Papier vorbei an Tonereinheiten 65 an einer Tonerstation zu tragen, wo eine erste Tonereinheit aktiviert wird, um einen geeignet gefärbten flüssigen Toner aufzubringen umd das Bild zu entwickeln. Das Bild wird dann mit einer Lösch­ papierrolle 66 getrocknet, um überschüssige Flüssigkeit zu entfernen, und unter einer Neutralisierungskorona durchgeführt. Eine Neutralisierungskorona 67 wird verwendet, um unerwünschte überschüssige Ladungen, die nach unvollständiger Entwicklung des Bildes verbleiben, zu entfernen. Eine unvollständige Entwicklung ist ein allgemeines Problem, da die verbleibenden unerwünschten Ladungen die Tendenz haben, auf nachfolgende elektrostatische leitende Bilder einzuwirken und unerwünschte Zwischenbildwir­ kungen zu erzeugen.

Die erfindungsgemäße Neutralisierungskoronastruktur ist in Fig. 2 dargestellt und wird im folgenden im einzelnen beschrie­ ben. Nach der Neutralisierung trägt die Trommel das Papier unter eine Fixierrolle 68, die aktiviert oder nicht aktiviert werden kann, wenn es zweckmäßig ist. Die Trommeln drehen sich weiter und alle Schritte werden für das zweite Farbauszugsbild wiederholt und erneut für das dritte. Wenn die Fixierung nicht zwischen den Bilder stattfindet, wird sie nach der Entwicklung des letzten Bildes durchgeführt. Das vorherige System kann auch mit trockenem Toner verwendet werden; in diesem Falle unter­ bleibt der Trocknungsschritt. Obwohl sich die vorangegangene Beschreibung auf einen Dreifarbenbetrieb richtet, können selbstverständlich bei anderen Ausführungsformen zusätzliche Farben durch Hinzufügen einer oder mehrerer Tonereinheiten an­ gewendet werden.

In Fig. 2 und 3 sind neue Verfahren und Vorrichtungen zur Neutralisierung unvollständig entwickelter Bilder dargestellt. Bei üblichen Farbdruckvorgängen bezieht sich das Wort "ein­ fangen" auf die Fähigkeit einer Oberfläche, Farbstoff in Bereichen anzunehmen, wo andere Farben des Farbstoffes bereits abgelagert wurden. Normalerweise tritt dies ein, wenn von dem ersten Plattendruck bis zum letzten zuviel Zeit verstrichen ist, da der Farbstoff des ersten Druckes trocknet und glasiert und andere Farben nicht mehr haften bzw. "eingefangen" werden. Beim elektrostatischen Farbdrucken kann ein unerwünschtes Einfangen auf eine unvollständige Entwicklung zurückzuführen sein. Wenn z.B. das erste Farbbild entwickelt wird, ziehen nicht alle La­ dungen in dem latenten Bild Trockenpartikel an und lassen einen Teil des Bildes unentwickelt. Wenn man zuläßt, daß diese unent­ wickelten Ladungen verbleiben, kann dieser Bereich einen Teil der zweiten und dritten Farbe anziehen, so daß eine Reproduktion geringer Qualität und eine Entsättigung der Farben verursacht wird. Wenn daher eine unvollständige Entwicklung auftritt, wird die dielektrische Oberfläche neutralisiert, bevor das nächste Ladungsbild aufgebracht wird. Während bestimmte flüssige Toner hoher Qualität zur vollständigen Entwicklung eines Ladungsbildes in der Lage sind, hinterlassen die meisten trockenen Pulver eine große Restladung nach der Entwicklung. Die Neutralisierungs­ technik der Erfindung sieht die Bildung und Beschleunigung eines Ionenstroms in Richtung auf das entwickelte elektrostatische latente Bild auf dem Dielektrikum vor. Der Ionenstrom ist in der Polarität entgegengesetzt zu den unentwickelten Teilen des emtwickelten elektrostatischen latenten Bildes, und das Feld, das die Ionen in Richtung auf das Papier beschleunigt, wird nahezu vollständig von der unentwickelten Ladung auf dem Papier erzeugt.

In Fig. 2 ist eine leitende Papierträgerelektrode 69 dargestellt (die einer Drehpapierträgertrommel entsprechen könnte, wie sie z.B. Fig. 1 zeigt). Das dielektrisch beschichtete Papier 70, das ein unvollständig entwickeltes elektrostatisch latentes Bild trägt, wird von der Papierträgerrolle getragen und unentwickelte Teile des Bildes werden von den negativen Ladungen 71 auf der freiliegenden Papieroberfläche dargestellt. Eine Koronaionen­ quelle 72 beschickt den Bereich mit positiven Ionen und ein besonderer Mehrschicht-Neutralisierungsschirm 73, der aus einer vorderen und einer hinteren leitenden Schicht 74 und 75 besteht, zwischen denen eine Isolierschicht 76 angeordnet ist, wird auf der Bahn zwischen der Koronaionenquelle und dem Papier ange­ ordnet. Die vordere und hintere Leiterfläche des Schirms werden vorgespannt, um kleine Interferenzfelder in den Löchern 77 zu erzeugen, die die Tendenz haben, die positiven Ionen 78 von der Ionenquelle durch die Schirmlöcher in einer Richtung zu dem Papier zu beschleunigen. Die leitende Papierträgerelektrode wird auf dem im wesentlichen gleichen Potential wie die benachbarte Leiterschicht des Schirms gehalten, so daß die Ionen, die die Schirmlöcher durchlaufen, zu dem Papier im wesentlichen nur von dem unentwickelten negativen Ladungsrest angezogen werden, der auf dem Papier verbleibt. Wenn der negative Ladungsrest auf dem Papier neutralisiert wurde, verbleibt keine Anziehungskraft und das Papier ist nun zur Aufnahme des nächsten Bildes bereit. Ionen in dem Bereich, die die Anzahl überschreiten, die für die Neutralisierung erforderlich ist, haben die Tendenz, von der entgegengesetzt polarisierten vorderen Leitfläche des Neutrali­ sierungsschirms nach außen geleitet zu werden.

Claims (3)

1. Verfahren zur Neutralisierung von elektrostatischen Ladungen, welche sich auf einer isolierenden Oberfläche befinden, wobei ein Ionenstrom gegen die isolierende Oberfläche gerichtet wird, dessen Polarität zu derjenigen der Ladungen auf der isolierenden Oberfläche entgegengesetzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Ionenstrom ein Mehrschichtelement angeordnet ist, das zwei leitende Schichten aufweist, die durch eine Isolierschicht ge­ trennt sind, daß ein erstes Potential an die der zu neutrali­ sierenden Oberfläche zugewandte leitende Schicht angelegt wird, daß das erste Potential im wesentlichen dem gewünschten neutra­ len Potential entspricht, daß ein zweites Potential an die der zu neutralisierenden Oberfläche abgewandte leitende Schicht angelegt wird, das eine solche Größe bezüglich des ersten Po­ tentials hat, daß das resultierende Feld, das in dem für den Ionenstrom durchlässigen Mehrschichtelement erzeugt wird, die Ionen zu der zu neutralisierenden Oberfläche hin beschleunigt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Mehrschichtelement eine Gitterstruktur mit Löchern aufweist, in denen das resultierende Feld besteht, und daß das Mehrschicht­ element berührungsfrei und in unmittelbarer Nähe zu der zu neu­ tralisierenden Oberfläche angeordnet ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Feldstärke in dem resultierenden Feld so gewählt wird, daß nach der Neutralisierung der zu neutralisierenden Oberfläche der Ionenstrom durch das Mehrschichtelement vernachlässigbar ist.