DE3043736C2

DE3043736C2 - Verfahren zum Übertragen eines Tonerbildes

Info

Publication number: DE3043736C2
Application number: DE3043736A
Authority: DE
Inventors: Roland Dipl.-Phys. Dr. Moraw; Renate 6200 Wiesbaden Schädlich
Original assignee: Hoechst AG
Current assignee: Hoechst AG
Priority date: 1980-11-20
Filing date: 1980-11-20
Publication date: 1983-11-10
Also published as: EP0052789A2; US4478924A; DE3043736A1; EP0052789B1; ATE12432T1; DE3169586D1; EP0052789A3; JPS57114167A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Übertragen eines durch Entwicklung n>it einem flüssigen Dispersionsentwickler von einem Lacv igsbild hergestellten Tonerbildes auf ein Bildempfangsmatenal über einen durch Distanzelemente zwischen dem Bildempfangsmatenal und der Oberfläche der Entwicklerschicht gebildeten Luftspalt im Bereich von 5 bis 50 μπι hinweg mit Hilfe eines elektrischen Feldes.

Es ist bekannt (DE-OS 15 97 855), zur Entwicklung von Ladungsbildern flüssige Farbe mittels einer Transportfläche an ein Ladungsmuster heranzufühi en, wobei die das Ladungsbild tragende Fläche in einem geringen Abstand an einer Farbtrommel vorbeibewegt wird und wobei man an die leitende Farbtrommel ein Potential anlegt, so daß der Farbstoff von den Bereichen des Ladungsbildes angezogen wird. Obwohl durch ein solches Entwicklungsverfahren der Austrag an Flüssigkeit vermindert werden kann und die Bildstellen in Form eines statischen Rasters relativ gut wiedergegeben werden können, hat es sich doch gezeigt, daß die Wiedergabe von Halbtönen bemerkenswert unbefriedigend ausfällt. Dies ist auch nicht durch Veränderung des geringen Abstandes zu verbessern.

Es ist auch ein Verfahren zum elektrostatischen Drucken bekannt (DE-OS 14 97 087), bei dem ein vollständig mit Entwicklerflüssigkeit gefüllter Übertragungsspalt zwischen Vorlage und Bildempfangsmaterial vorhanden ist. Bei einem solchen Verfahren ist auch bekannt (DE-AS 21 10409), den Übertragungsspalt gleich der Dicke der vorhandenen Entwicklerschicht zu machen und dies durch ein Rakel einzustellen. In beiden bekannten Verfahren wird die Bildübertragung durch Berührung von Dispersionsentwickler auf der Photoleiterfläche und Bildempfangsmaterial durchgeführt.

In FR-PS 20 02 025 ist ein Übertragungsverfahren für Dispersionsentwickler beschrieben, bei dem das Bildempfangsmatenal in einem festen Abstand von einigen hundert μπι gegenüber der Oberfläche der Tonerschicht geführt und der Toner über einen Flüssigkeitsspalt übertragen wird, der durch Abstandshalter, zum Beispiel längs des Photoleiterrandes angeordnete Distanzelemente, eingestellt ist

Es hat sich jedoch gezeigt, daß die bekannte Kontaktübertragung, bei der der Kopieträger unter vollflächiger Benetzung an den mit Dispersionsentwick ler versehenen Ladungsbildträger unter gleichzeitiger Einwirkung eines elektrischen Feldes angelegt bzw. angedrückt wird, Nachteile in Hinsicht auf Austrag an Flüssigkeit und unbefriedigende Wiedergabe von Halbtönen besitzt

Es wurde auch schon ein Übertragungsverfahren vorgeschlagen (DE-OS 31 19 027), bei dem das Tonerbild aus einem Dispersionsentwickler über einen Luftspalt hinweg übertragen wird, wobei der Luftspalt durch Elemente bewerkstelligt wird, die sich als Bestandteile des Bildempfangsmaterials auszeichnen und einen Luftspalt bilden von etwa 50 um und einer Mindesthöhe, die größer ist als die Höhe des Tonerbildes auf dem Ladungsbildträger. Obwohl durch diesen Vorschlag ein Kopierverfahren existierte, das mit geringer Umweltbelastung durch ausgetragene Dispersionsflüssigkeit arbeitete, und eine gute Halbtonwiedergabe ermöglichte, war es doch nachtc-ilig, das Bildempfangsmaterial in besonderer Weise oberflächlich zu strukturieren.

Es war deshalb Aufgabe der Erfindung, bei einem elektrophotogrsphischen Kopierverfahren, das mit Dispersionsentwicklung und Übertragen des entwickelten Tonerbildes über einen Luftspalt ausgestattet ist. eine Möglichkeit zu schaffen, den notwendigen Luft spalt in gerätetechnisch einfacher Weise zu schaffen.

Die Lösung dieser Aufgabe geht von einem Verfahren zum Übertragen eines durch Entwicklung mit einem flüssigen Dispersionsentwickler von einem Ladungsbild hergestellten Tonerbildes auf ein Bildemp fangsmateriai über einen durch "Ükianzelemente zwi schen dem Bildempfangsmaterial und der Oberfläche der Entwicklerschicht gebildeten Luftspalt im Bereich von 5 bis 50 μπι hinweg mit Hilfe eines elektrischen Feldes aus und ist dadurch gekennzeichnet daß als Distanzelemente ein zwischen dem Träger des Tonerbildes und dem Bildempfangsmaterial anzuordnendes Substrat aus einem Kreuz- oder Liniengitter verwendet wird. In bevorzugte; Ausführungsform wird ein Substrat

so verwendet, dessen Gitterelemente bis zu 10% der Bildfläche abdecken.

Zweckmäßigerweise reduziert man vor dem Übertragen die zur Entwicklung eingesetzte Flüssigentwicklermenge auf dem Ladungsbildträger. Die Dicke der Entwicklerschicht wird vorzugsweise auf einen Wert bis zu 10 μπι eingestellt.

Hierdurch wird erreicht, daß ein mit Flüssigentwicklung arbeitendes Kopierverfahren zur Verfügung gestellt werden kann, durch welches unter Verminde rung der Umweltbelastung infolge Flüssigkeitsver dampfung in geräteteehniseh einfacher Weise und ohne spezielle Anforderungen an das Bildempfangsmatenal Kopien erstellt werden können mit Halbtonwiedergaben, die erhöhten Ansprüchen genügen.

Als Träger des Ladungs- bzw. des Tonerbildes können alle bisher bekannten Materialien dienen, wie solche mit isolierenden Oberflächen, beispielsweise dielektrische Papiere, Folien oder Trommeln mit einer

isolierenden Deckschicht, auf denen elektrographisch oder elektropltotographisch Ladungsbilder erzeugt werden. Bevorzugt werden für die Photoleitung geeignete Materialien eingesetzt Dafür sind beliebige Photoleitermaterialien geeignet, beispielsweise auch bandförmige Photoleiter aus einer aluminiumbedampften Polyester-Trägerfolie, die eine photoleitfähige Schicht aus zum Beispiel Poly-N-vinylcarbazol und Trinitrofluorenon besitzt. Auch anorganische Photoleitermaterialien, zum Beispiel auf Basis Selen oder Zinkoxid, sind einsetzbar.

Als flüssige Dispersionsentwickler können vorzugsweise solche zur Sichtbarmachung von Ladungsbildern gebräuchliche Pigmentdispersionen dienen, die im allgemeinen aus einem flüssigen Kohlenwasserstoff als Dispergierflüssigkeit und darin dispergierten, meist ionogen aufgeladenen Pigmenten mit gegebenenfalls weiteren Zusätzen bestehen.

Als Bildempfangsmaterial können Papierblätter, wie sie üblicherweise in elektrostatischen Kopiergeräten eingesetzt werden, verwendet werden.

Die Entwicklung der latenten elektrostatischen Ladungsbilder erfolgt in konventioneller Weise durch elektrophoretische Abscheidung der aufgeladenen Pigmente bei vollflächiger Benetzung des Ladungsbildträgers mit Dispersionsentwicklerflüssigkeit Die abgeschiedene Pigmentmenge ist dabei weitgehend der Ladungsdichte proportional.

Die erfindungsgemäße Übertragung gelingt mit handelsüblichen Dispersionsentwicklern für Ladungsbilder, wobei die Ladungsbilder nach verschiedenen Techniken erzeugt werden können, zum Beispiel elektrostatisch mit Schreibelektroden oder durch Photoleitung. Die Übertragung gelingt auch mit Dispersionsentwicklern, bei denen in einer organischen oder wäßrigen Flüssigkeit gegebenenfalls elektrisch neutrale Pigmente dispergiert sind oder Farbstoffe gelöst sind.

Das vorangegangene Entwicklungsverfahren ist für die erfindung^gemäße Übertragung ohne Bedeutung, beispielsweise kann auch nach jeder anderen bekannten Technik verfahren werden. Die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist die Übertragung der Entwicklerflüssigkeitsschicht nach vorangegangener elektrophoretischer Entwicklung.

Erfindungsgemäß wird das mit Dirpersionsflüssigkeit sichtbar gemachte Ladungsbild vom Ladungsbildträger berührungsfrei über einen Lustspalt hinweg mit Hilfe eines elektrischen Feldes auf das Bildempfangsmaterial übertragen.

Der Luftspalt wird vorzugsweise durch ein Substrat eingestellt, dessen Gitterelemente bis zu 10 Prozent, vorzugsweise 2 Prozent oder weniger, der Bildfläche abdecken.

Die Übertragung erfolgt vorzugsweise im Durchlaufverfahren, wobei sich das Substrat gemeinsam mit dein Bildempfangsmaterial und dem Träger des Tonerbildes durch die Übertragungszone bewegen. Die Abstandshalter können auch fest angeordnet sein.

Die Erfindung wird anhand der Fig. 1 bis 3 näher erläutert. Dabei zeigt

Fig. 1 schematisch die Entwicklung eines latenten elektrostatischen Bildes und die erfindungsgemäße Übertragung,

F i g. 2 einen Querschnitt durch die Schichten im Übertragungsvorgang, Und

F i g. 3 schematisch dh Anreicherung an Farbpartikeln in der an dem Ladungsträger anliegenden Flüssigkeitsschicht

Anhand der F i g. 1 wird auf ein handelsübliches Kopiergerät mit Dispersionsentwicklung zurückgegriffen, an welchem die einzelnen Verfahrensschritte näher beschrieben werden.

Ein Ladungsbild auf der Photoleitertrommel 1, zum Beispiel mit einer Selenbeschichtung, wird im Bereich der Entwicklungselektrode 2 mit Dispersionsflüssigkeit 3 behandelt Die Dicke des auf der Photoleitertrommel 1 ίο verbleibenden Fiüssigkeitfilmes wird durch die Abstreifwalze 4 reduziert Zur Übertragung wird das Bildempfangsmaterial 5 in einem Abstand DI über der ,Schicht aus Entwicklerflüssigkeit der Dicke Dl geführt Als Abstandshalter 6 sind dünne Monofäden des Durchmes-•5 sers 40 μηι bei einem gegenseitigen Abstand von 3—5 mm (wie dies aus der Querschnittsdarstejlung in Fig.2 für den Schnitt A-B aus Fig. 1 hervorgeht) zwischen Führungsblechen 7a/b und um die Umlenkwalze 8 herum ausgespannt Die mit ca. +6 kV betriebene Übertragungscorona ist mit 9 bezeichnet Es werden etwas helle, aber bezüglich d? .· Halbtonwiedergabe sehr gute Kopien erhalten. Das übertragene Tonerbild setzt sich in statistischer Verteilung aus Punkten von 50— ΙΟΟμηι Durchmesser unterschiedlieher Schwärzung zusammen. Durch Auswiegen einer größerer* Zahl von Kopien, die bei ausgeschalteter thermischer Fixierung gefahren werden, wird ermittelt, daß bei der Spaltübertragung im Vergleich zur konventionellen Kontaktübertragung an demselben Kopiergerät der Ausgang an Dispergitrflüssigkeit um 30% bis 50% verringert ist Als Dispergierflüssigkeit werden verschiedene aliphatische Kohlenwasserstoffe mit Siedebereichen zwischen etwa 150 und 230⁰C eingesetzt

Wie beschrieben, wird der Spalt D 2 durch in Laufrichtung orientierte Fäden als geräteseitig; installierte Abstandshalter zwischen der mit Dispersionsflüssigkeit versehenen Ladungsträgerschicht und der Bildempfangsmaterialoberfläche eingestellt. Durc)i Variation der Fadendicke wird der günstige Spaltbereich für D 2 in Abhängigkeit der Stärke des angelegten elektrischen Übertragungsfeldes zu 50 μπι und darunter ermittelt. Die Übertragungscorona 9, die sich in etwa 1 cm Abstand von der Photoleitertrommel 1 befindet, wird mit +6,1 kV gespeist. Bereits bei +5,4 kV Coronaspannung ist der Wirkungsgrad der Übertragung merklich schlechter. Das Übertragungsfeld ist von der Größenordnung 10 kV/cm.

Eine andere Technik zum Einstellen des erfindungsgemäßen Luftspalts mit Hilfe von Abstandshaltern zwischen Ladungsträger- und Bildempfangsmaterialoberfläche besteht darin, daß man feine Netze, wie sie beispielsweise für den Siebdruck benutzt werden, oder Lochfc'.ien mit einem großen Lochflächenanteil zwisehen beiden mitlaufen läßt. Die Kopien sind durch die Fäden oder durch die Stege zwischen den Löchern etwas gestört Durch diese Technik kann man aber den optimalen Abstandsbereich genauer ermitteln. Es hat sich gezeigt, duß Kopien, hergestellt mit 28 μπι Luftspaltabstand, erzielt durch entsprechende Lochfolien, dichte bzw. schwarze Bildstellen in guter Qualität liefern, wobei die Halbtonwiedergabe durch statistisch verteilte Punkte gut ist

Die kleinste, ermittelte Breite für den erfindungsge-

mäßen Spalt Z? 2 beträgt um 5 μπι. Insbesondere bei Spaltbreiten zwischen 8 μπι und 25 μπι werden gute und reproduzierbare Kopien erhalten, weshalb sich dieser Bereich als besonders günstig erweist.

Für ein gefälliges Aussehen der Kopien ist außerdem auch die Berührungsfläche der die Ladungsträgerschicht berührenden Abstandshalter im Vergleich zur Gesamtfläche des Kopieträgers maßgeblich. Die relative Berührungsfläche soll, so wurde ermittelt, kleiner als 10% der Gesamtfläche sein, vorzugsweise ist sie jedoch kleiner oder gleich etwa 2% der Gesamtfläche. Es wurde weiter ermittelt, daß die von einem einzelnen Abstandshalter effektiv eingenommene Fläche, die durch Abdruck auf der Bildempfangsmaterialoberfläche sichtbar ist, kleiner als etwa 0,04 mm², vorzugsweise möglichst kleiner als 0,01 mm², sein sollte. Der mittlere Abstand benachbarter Abstandshalter voneinander kann dabei kleiner als etwa 3 mm, vorzugsweise kleiner als 1 mm sein. Die zwischen den Abstandshaltern ausgespannte Fläche kann in sich glatt oder feinstrukturiert sein.

Wenn die Abstreifwalze 4 die Flüssigkeitsschicht auf i2— i4 μπι Dicke begrenzi, erhält man bei Abstandsha! tern von etwa 25 bis 30 μπι gute Kopien. Man kann daraus schließen, daß der Luftspalt und die Dicke der zu übertragenden Flüssigkeitsschicht bevorzugt ähnlich groß sein sollten. Bei einem leichter flüchtigen Dispergiermittel mit einer Verdunstungszahl 36 (Ether — I) verdunstet jedoch ein Teil der Dispergier-(lüssigkeit bereits auf dem Weg von der Abstreifwalze 4 zur Übertragungsstation, so daß die Flüssigkeitsschichtdicke dort kleiner ist. Eine große Verdunstung ist in diesem Falle jedoch wegen der ansteigenden Viskosität des Flüssigentwicklers unerwünscht. Sie kann durch entsprechend schwerer flüchtige Dispergiermittel, zum Beispiel zu höheren Verdunstungszahlen hin, immer wirkungsvoller unterdrückt werden. Dabei zeigte sich beispielsweise bei einem Dispergiermittel mit großer

Verdunstungszahl, daß bei Flüssigkeitsschichtdicken auf dem Ladungsbildträger von 12—14 μπι der Austrag an Dispergierflüssigkeit durch die Kopien bei erfindungsgemäßcr Übertragung gleich groß ist bei Kopien von vollkommen weißen Vorlagen wie von Vorlagen mit 10% Bild- oder schriftmäßiger Abdeckung. Wenn der Abstand zwischen der Abstreifwalze 4 und der Oberfläche des Ladungsträgers 1 durch Schrumpffolien auf der Abstreifwalze, zum Beispiel gemäß deutscher Patentanmeldung P 30 21 050.5, so verringert wird, daß die Schichtdicken des Flüssigentwicklers mit einem Dispergiermittel großer Verdunstungszahl nur noch etwa 8 μπι bzw. etwa 3 μΐη betragen, so ändert sich die Kopienqualität bezüglich der maximalen Dichte und der Haitonwiedergabe der punktförmig zusammengesetzten Bilder nicht merklich. Der Austrag an Dispergierflüssigkeit nimmt bei solchen dünnen Schichten jedoch stark ab, überraschenderweise stärker an den tonerfrei-CR Stellen als an den beloner'en Stellen, und zwar auf nur etwa 9% des Ausgangswertes bei Kontaktübertragung von einer vollkommen weißen Vorlage und auf nur etwa 14% von einer Vorlage mit 10% Abdeckung.

Bei der Ausführungsform von Flüssigentwicklerschichten D1 von nicht mehr als 8 μπι besteht sehr

K wahrscheinlich gemäß der Darstellung in F i g. 3 die Flüssigkeitsschicht überwiegend aus Bereichen großer Pigmentkonzentration 11 und aus Bereichen niedriger Pigmen konzentration 12. Bei diesen dünnen Flüssigkeitsschichten wird vermutlich die an dispergiertem Pigment verarmte äußere Teilschicht 10 mit Hilfe der Abstreifwalze 4 entfernt. Die Dirke dieser Restflüssigkeitsschicht ist kleiner als 8 μπτ and kann etwa 3 μπι oder weniger betragen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Obertragen eines durch Entwicklung mit einem flüssigen Dispersionsentwickler von einem Ladungsbild hergestellten Tonerbildes auf ein Bildempfangsmaterial über einen durch Distanzelemente zwischen dem Bildempfangsmaterial und der Oberfläche der Entwicklerschicht gebildeten Luftspalt im Bereich von 5 bis 5C- um hinweg mit Hilfe eines elektrischen Feldes, dadurch gekennzeichnet, daß als Distanzelemente ein zwischen dem Träger des Tonerbildes und dem Bildempfangsmaterial zugeordnetes Substrat aus einem Kreuz- oder Liniengitter verwendet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Substrat verwendet wird, dessen Gitterelemente bis zu 10% der Bildfläche abdecken.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragung im Durchlaufverf ahrea arfolgt, wobei das Substrat gemeinsam mit dem Bildempfangsmatenal und dem Träger des Tonerbildes durch die Übertragungszone bewegt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Übertragung die Dicke der Entwicklerschicht auf einen Wert bis zu ΙΟμπι eingestellt wird.