DE3280411T2

DE3280411T2 - Bilduebertragungsmaterial und daraus hergestellte transparente kopiervorlage.

Info

Publication number: DE3280411T2
Application number: DE8282109828T
Authority: DE
Inventors: Ferdinand Martinez
Original assignee: Coulter Corp
Current assignee: Coulter Corp
Priority date: 1981-11-02
Filing date: 1982-10-24
Publication date: 1993-02-11
Anticipated expiration: 2002-10-25
Also published as: CA1204311A; EP0078475B1; JPH0571946B2; JPS58105158A; EP0078475A2; AU568583B2; EP0078475A3; DE3280411D1; US4529650A; AU9005782A

Description

Diese Erfindung betrifft die Übertragung von getonerten elektrostatischen latenten Bildern von einem elektrophotographischen Element, auf welchem das Bild erzeugt worden ist, auf einen sekundären Träger.
Xerographische Verfahren haben sich als leichtes und zuverlässiges Mittel zur Erzeugung von Reproduktionen bewährt. Trotz der Vorteilhaftigkeit dieser Bilderzeugungsverfahren hat man Nachteile bei der Bildung von transparenten Gebilden erfahren, der Gestalt, daß die Haftungsfähigkeit des Bildes auf dem transparenten Träger viel zu wünschen übrig ließ. Zusätzlich erfährt man bestimmte Verluste an optischer Dichte und Auflösungsvermögen nach der Übertragung des getonerten Bildes auf ein aufnehmendes Element bei der Ausübung bekannter Verfahren.
Mit dem Auftreten elektrophotographischer Elemente der Art, wie sie in der US-Patentschrift 4 025 339 beschrieben sind, erzielt man eine Auflösung, die bisher durch elektrophotographische Reproduktionsverfahren nicht erzielbar war. Es wäre in hohem Maße vorteilhaft, das getonerte Bild auf ein transparentes Element so übertragen zu können, daß man den Vorteil der Auflösung, wie er bei Verwendung der soeben genannten bekannten Elemente auftritt, ausnützen konnte.
Es ist aus der französichen bekanntgemachten Patentanmeldung 2 272 427 bekannt, ein elektrostatisch gebildetes, getonertes Bild auf ein Übertragungsmedium zu übertragen, welches einen thermisch klebenden Belag aufweist, der mit einem Substrat verbunden ist. Der Belag dieses bekannten Übertragungsmediums ist während der Erhitzung klebrig oder haftend und die Tonerpartikel werden an der Oberfläche des Übertragungsmediums durch die Klebungseigenschaft des Belages des Substrates fixiert. Die Tonerpartikel werden nicht unter einer Kunstharzschicht geschützt, sondern werden an der Oberfläche aufgrund der klebenden Eigenschaft festgehalten. Weiter offenbart die US-Sperrveröffentlichung T 879 009 ein Übertragungsmedium zur Aufnahme eines elektrostatisch geformten Bildes aus Tonerpartikeln, wobei das Übertragungsmedium ein Substrat und einen dünnen thermoplastischen Belag enthält, der auf einer Oberfläche des Substrates festgehalten ist und erweichbar ist, um die genannten Tonerpartikeln nach der Übertragung von einem getonerten Bildträger einzubetten. Der thermoplastische Belag des bekannten Übertragungsmediums ist von einer Art, welche es erfordert, daß das zu übertragende Tonerbild nicht vollständig trocken ist, sondern einen Anteil eines darin befindlichen Entwicklungs-Lösungsmittels enthält. Während eines Übertragungsvorgangs unter Verwendung dieses bekannten Übertragungsmediums kann sich der thermoplastische Belag klebrig verhalten und es kann nicht ausgeschlossen werden, daß nach dem Übertragungsschritt ein sogenanntes Geisterbild auf dem elektrophotographischen Element verbleibt, von welchem die Tonerpartikelbilder zu übertragen sind.
Es ist also ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Übertragungsmedium zur Aufnahme eines elektrostatisch erzeugten Bildes aus Tonerpartikeln zu schaffen, welches ein Substrat und eine dünne thermoplastische Schicht enthält, die mit einer Oberfläche des Substrates verbunden ist und die erweichbar ist, um die genannten Tonerpartikel nach der Übertragung von einem getonerten Bildträger in solcher Weise einzubetten, daß die thermoplastische Schicht nicht als eine Klebstoffschicht wirksam ist, daß das Tonerpartikelbild von dem getonerten Bildträger vollständig übertragen wird und daß die Tonerpartikel nach der Übertragung vollständig eingebettet und geschützt sind.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale von Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte zusätzliche Merkmale sind Gegenstand der Ansprüche 2 bis 4.
Die bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun beispielsweise unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, welche dieser Beschreibung angeheftet sind, erläutert, in welchen
Fig. 1 eine schematische Darstellung wiedergibt, die ein Verfahren zur Bildung eines Dias verdeutlicht, wobei ein Übertragungsmedium zur Anwendung kommt, was der Erfindung entspricht,
Fig. 2 eine Querschnittsansicht eines Übertragungsmediums nach der Erfindung ist, wobei dieses in dem Zustand nach der Übertragung und bei der Bildung eines dauerhaften Dias gezeigt ist und
Fig. 3 eine schematische Darstellung der Bildung eines Dias ist, wobei eine Trennung des Übertragungsmediums von dem getonerten photoleitenden Element angewendet wird und der Vorgang der Trennung des Blattes, auf welches der Übergang erfolgt, von dem elektrophotographischen Element gezeigt ist.
Das Übertragungsmedium nach der Erfindung ist besonders dazu geeignet, getonerte latente Bilder aufzunehmen, welche auf einem elektrophotographischen Element derart erzeugt worden ist, wie es in der US-Patentschrift 4 025 339 beschrieben ist, wobei ein solches Element auf einem flexiblen Substrat, vorzugsweise einem Polyester, etwa Polyäthylenglycoltherephthalat, geformt worden ist, das mit einem Schichtenverband verbunden ist, der eine Dünnfilmschicht aus ohmisch leitendem Material, beispielsweise Indium-Zinn-Oxid und einen im Hochfrequenz-Sputterverfahren aufgebrachten Dünnfilmbelag aus einem photoleitendem Material fest verbunden trägt, der aus der Materialgruppe von Cadmiumsulfid usw. ausgewählt ist.
Der photoleitende Belag, der auf dem patentierten elektrophotographischen Element angeordnet ist, besteht aus gleichförmig vertikal orientierten Mikrokristallen, welche eine dichte, abriebfeste Schicht bilden, die auf der ohmisch leitenden Schicht haftend angeordnet ist, welch letztere zuvor auf dem Substrat abgelagert worden ist. Die photoleitfähige Schicht besitzt einzigartige optische und elektrische Eigenschaften, nämlich optische und elektrische Anisotropie, wodurch der Belag die Eigenschaft hat, rasch aufgeladen zu werden und die Ladung ausreichend zu halten, um eine Tonerentwicklung nach der Belichtung mit einem bildhaltigen Muster entsprechend dem zu reproduzierenden Gegenstand zu halten. Ein elektrostatisches latentes Bild des Gegenstandes, der reproduziert werden soll, wird auf der Oberfläche des elektrophotographischen Elementes erzeugt und wird durch die Tonerentwicklung sichtbar gemacht. Die Eigenschaften des Belages ermöglichen das Erzielen einer ungewöhnlich hohen Auflösung und ermutigen zum Einsatz in vorteilhafter Weise auf dem Gebiete der Mikrokopie und der Mikrofish-Technik. Die Übertragung von dem einzigartigen Bildträger auf ein Filmmaterial ist erforderlich, um speichern und/oder wiedergeben zu können, beispielsweise mittels eines Diapositivs. Es wäre in hohem Maße vorteilhaft, wenn das teuere ursprüngliche elektrophotographische Element selbst allein für die Bilderzeugung diente und nicht auch als Aufzeichnungsspeichermittel oder als Diapositiv selbst eingesetzt werden müßte. Aus diesem Grunde ist es notwendig, ein Übertragungsmedium zu schaffen, welches das getonerte Bild empfängt und welches als dauerhafte Aufzeichnung dienen kann.
Ein weiterer Grund für den Wunsch, daß die Aufzeichnung dauerhaft auf einem Übertragungsmedium gemacht wird, und nicht ein Einschmelzen des getonerten Bildes auf dem elektrophotographischen Aufzeichnungselement selbst erfolgt, besteht darin, daß das Element eine charakteristische Farbe hat, welche trotz der Transparenz das Endprodukt minderwertiger macht. Um die ungewöhnlichen und besseren Auflösungseigenschaften mit Vorteil auszunützen, muß man ein Übertragungsmedium vorsehen, welches geeignet ist, das getonerte Bild aufzunehmen, ohne daß ein Verlust in der Auflösung eintritt und ohne daß ein Verlust der optischen Dichte in Kauf genommen werden muß. Wenn weiter die Übertragung unter voller Ausnützung der Vorteile des Bilderzeugungsvorgangs durchgeführt werden soll, muß man ein Übertragungsmedium schaffen, welches die Gesamtheit des getonerten Bildes annimmt, ohne daß Tonerreste zurückbleiben. Man wünscht auch die Erzeugung von kleinen Löchern und Leerstellen im Bild zu vermeiden.
Polyester-Substratmaterialien sind bevorzugt, doch sind auch andere Substratmaterialien geeignet, beispielsweise Zelluloseazetat, Zellulosetriazetat und Zellulose-Azetat-Butyrat.
Die bevorzugten Harze für die übergelagerte Schicht sind thermoplastische Polyesterkombinationen, deren chemische Struktur derjenigen der bevorzugten Substrate ähnlich ist, die von der Firma DuPont Company unter der Bezeichnung "MYLAR" vertrieben werden.
Die Harze in organischer Lösungsmittellösung werden auf das Polyestersubstrat unter Einsatz herkömmlicher Beschichtungsmethoden aufgebracht, beispielsweise durch die Gegenlaufwalzmethode oder durch die Meyer-Stabmethode (Verwendung eines mit Drath umwickelten Stabes).
Geeignete Harze haben Erweichungspunktbereiche von 90ºC als untere Grenze und 155ºC als obere Grenze. Geeignete Harze dürfen nicht die Neigung haben, danach an anderen beschichteten Blattmaterialien zu haften, d. h. einen Block zu bilden, nachdem die Beschichtung beendet ist.
Die verwendeten Lösungsmittel haben vorzugsweise geringe toxische Eigenschaften. Eine Kombination von Zelluloseazetat und Zyclohexanon oder Methyläthylketon und Toluol kann als Lösungsmittel verwendet werden. Für ein Harz, welches einen Erweichungspunkt von etwa 127ºC hat, wurde erfolgreich eine Lösung verwendet, die einen Feststoffgehalt von 7 bis 10 % hat. Wo die Erweichungsbereiche des Harzes in der Gegend von 150 ºC liegen, können mit zufriedenstellendem Ergebnis Lösungen mit 10 bis 15 Gewichtsprozenten Stoffgehalt in einer Lösungsmittelmischung von Methyläthylketon und Tuluol verwendet werden. Ein Feststoffgehalt von über 25 % führt zu Streifenmustern in dem erzeugten Belag und ist nicht zufriedenstellend.
Die Beläge im unteren Erweichungstemperaturbereich haben eine Dicke zwischen 2 bis 15 µm, wobei 6 bis 10 µm die besten Ergebnisse bringt. Die Dicke der Harzbeläge am oberen Ende des anwendbaren Erweichungsbereiches ist etwa dieselbe. Die Harze mit höheren Erweichungsbereichen werden im allgemeinen mit Lösungsmittelmischungen wie Methyläthylketon zu 20 Teilen und Tuluol zu 80 Teilen verwendet.
Nicht schmelzende Toner sind bevorzugt, doch können auch Farbtoner und selbstschmelzende Toner verwendet werden.
Es ist wichtig zu erkennen, daß das Harz so gewählt wird, daß die Tonerpartikel in dem Harzbelag eingebettet werden können. Eine Bildübertragung auf das Übertragungsmedium nach der Erfindung kann erreicht werden, indem das aufnehmende Blattmaterial erwärmt wird und das erwärmte Blattmaterial über das getonerte Bild gelegt wird, während gleichzeitig ein Druck auf beide Blattmaterialien, nämlich das Basismaterial und das darübergelegte Übertragungsmedium, ausgeübt wird. Die Temperatur, auf welche die erwärmte Walze angehoben wird, um die Übertragung auf das Übertragungsmedium nach der Erfindung zu erreichen, ist etwa 140º. Die Temperatur, bei welcher die Übertragung stattfindet, liegt zwischen 127ºC und 155ºC an dem Belag. Übertragungsversuche bei niedrigeren Temperaturen können zu einer unvollständigen Übertragung und/oder zu einem verbleibendem Geisterbild auf dem Master-Blattmaterial führen, von welchem die Übertragung ausgeht. Die bevorzugte Temperatur ist 140ºC.
Nachdem Wärme und Temperatur zur Einwirkung gebracht sind, werden die beiden Blattmaterialien durch Abschälen oder Auseinanderziehen getrennt. Es hat sich herausgestellt, daß kein erhabenes Tonerbild erzeugt wird, sondern daß das Tonerbild in dem Belag eingebettet ist, ohne daß ein Reliefmuster beobachtet werden kann. Das Ergebnis ist ein Diapositiv hoher Oberflächengüte und hohen Auflösungsvermögens.

Beipiel I

Ein elektrophotographisches Masterlement mit einem Polyester- Kunststoffsubstrat, auf welches eine Dünnfilmschicht eines ohmischen Belages und eine hochfrequenzgesputterte darübergelagerte Schicht aus photoleitfähigem Material entsprechend der Lehre der US-Patentschrift 4 025 339 abgelagert worden ist, wird mit negativer Korona aufgeladen, mit einem Originaldokument belichtet und dann mit einem nichtschmelzenden Toner entwickelt.
Ein Blattmaterial von 5 mil (1 mil = 2,4 10&supmin;&sup5; m) aus Polyäthylenglykolterephthalat in Form eines Kunststoffblattes (in üblicher Weise wärmestabilisiertes Mylar Type M 654) wird mit einer 6 bis 8 µm dicken Beschichtung (in trockenem Zustand) aus einem thermoplastischen Polyesterharz versehen (Nr. 46950 oder Nr. 40900, beziehbar DuPont Company, Wilmington,Delaware), ähnlich Mylar aus einer 1,1,2-Trichloräthylenlösung oder einer Lösungsmittelmischung, beispielsweise Zelluloseazetat (ein Teil) und Zyklohexanon (ein Teil bzw. Zyklohexanon 1 Teil) davon mit einer Konzentration von 10 % Feststoffen, wobei das Lösungsmittel verdampft wird, um das erfindungsgemäße Übertragungsmedium zu erzeugen.
In ähnlicher Weise sind Beschichtungslösungen zufriedenstellende Alternativen zur Bereitung des Übertragungsmediums nach der Erfindung, welche einzelne thermoplastische Polyesterharze enthalten (Vitel PE-200, PE-222, VPE-4582A und VPE-5545A, erhältlich von Goodyear Tire and Rubber Company, Akron, Ohio), oder Kombinationen solcher Harze mit einer Konzentration von 15 % Feststoffen.
Das getonerte Masterelement wird mit der Beschichtungsseite des Übertragungsblattelementes in einem Spalt zwischen einer beheizten Walze und einer verhältnismäßig weichen Walze zusammengebracht, wobei der Spalt ein schmales Übertragungsband definiert. Anstelle einer oder zusätzlich zu einer beheizten Walze kann man einen heißen Luftstrom an den Spalt bringen, um den örtlichen Bereich zu erwärmen. Gleichzeitig mit der Erwärmung an dem Spalt auf nicht mehr als 170ºC (vorzugsweise 140 bis 150ºC) wird Druck ausgeübt. Die kritische untere Temperatur liegt gerade oberhalb dem Fließpunkt der Harzbeschichtung. Die kritische obere Temperatur liegt unter dem Erweichungsbereich des Substrates. Die weiche Druckwalze kann aus einem Hartgummi mit etwa 80-Durometer-Härte gebildet sein. Die beiden Blattmaterialien werden in dem Spalt aufeinander laminiert und unmittelbar nachfolgend wird das Laminat mindestens auf Umgebungstemperatur (gegebenenfalls darunter) abgekühlt. Das Laminat wurde dann durch Abschälen, d. h. durch Auseinanderziehen der Blattmaterialien, getrennt. Das Ergebnis ist ein Diapositiv, gebildet aus dem harzbeschichteten transparenten Substrat, versehen mit den Tonerpartikeln des Bildes, die tatsächlich in der Harzbeschichtung eingebettet sind, um ein flaches Bild zu erzeugen. Das in hohem Maße glatte Element hat eine Lichttransmission von über 80 %.
Die Übertragungstemperatur betrug 135 bis 140ºC mit einer Übertragungsgeschwindigkeit von etwa 3 Zoll (1 Zoll = 2,54 10&supmin;²m) je Sekunde. Ein Druck von 60 Pfund je Qudratzoll (1 psi = 6,895 10&supmin;² bar) kam zur Einwirkung.
Das Übertragungsmedium 10 wird in Berührung mit dem elektrophotographischen Masterelement 18 gebracht, welches ein trockenes getonertes Bild trägt. Die Berührung wird unter Wärme und Druck bewerkstelligt, wobei die Wärme von der beheizten Walze 20 ausgeht und der Druck von der weichen Gummiwalze 22 erzeugt wird. Die Harzbeschichtung wird so erweicht, daß die Tonerpartikel in die erweichte Oberflächenschicht eingebettet werden.
In den Figuren ist das in der erfindungsgemäßen Weise erzeugte Diapositiv allgemein durch die Bezugszahl 10 gekennzeichnet und enthält ein transparentes Substrat 12 in Gestalt eines Polymerblattes aus Mylar mit einer Oberflächenschicht 14 aus einem mit dem Mylar-Substrat 12 verträglichen Harz, das bei einer Temperatur erweicht wird, bei der das Mylar-Substrat unbeeinflußt bleibt. Unter Einwirkung von Wärme und Druck in der zuvor beschriebenen Weise werden die Tonerpartikel 16, die das übertragene Bild representieren, dauerhaft in der obeflächlichen Harzschicht 14 eingebettet.
Das so gebildete Laminat wird in der Kühlstation 24, sobald es erzeugt worden ist, rasch abgekühlt, wobei der Toner größere Haftung an dem gekühlten Harz als an dem elektrophotographischen Masterelement hat und daher in dem gekühlten Harz eingebettet bleibt. Das Laminat wird unmittelbar nach der Kühlung in der Trennstation 26 getrennt.
Zwar ist die Kühlstation 24 vorgesehen, doch ist es nicht unbedingt notwendig, das Laminat vor dem Auftrennen positiv zu kühlen.
In Figur 3 ist ein elektrophotographisches Blattmaterial 18' in dem Verfahrensschritt des Abschälens von einem Blatt aus Übertragungsmaterial 10 nach dem Kühlen dargestellt, um das Diapostiv zu erzeugen.
Ein wichtiger Vorteil, der durch die vorliegende Erfindung entsteht, besteht darin, daß ein negatives Bild auf dem Übertragungsmedium erscheint, wenn ein negativ entwickeltes Bild dem Photoleiter dargeboten wird und daß ein positves Bild auf dem Übertragungsmedium resultiert, wenn ein positives Bild dem Photoleiter dargeboten wird.

Claims

1. Übertragungsmedium (10) zur Aufnahme eines elektrostatisch erzeugten Bildes aus Tonerpartikeln, mit einem Substrat (12) und einem dünnen thermoplastischen Belag (14), der mit einer Oberfläche des genannten Substrates verbunden ist und der derart erweichbar ist, daß die genannten Tonerpartikel nach Übertragung von einem tonerentwickelten Bildträger (18) eingebettet werden können, dadurch gekennzeichnet, daß

a) das genannte Substrat (12) transparent ist,

b) der genannte Belag (14

ba) ebenfalls transparent ist,

bb) eine Erweichungstemperatur von etwa 140ºC aufweist,

bc) aus einem thermoplastischen Kunstharzmaterial einer Art besteht, welche unter dem Einfluß von Wärme und Druck eine abschälbare Verbindung mit dem Bildträger (18) eingeht, der ein trockenes Tonerbild trägt,

bd) unter normalen Bedingungen nichtklebend ist und

be) eine Dicke von 2 bis 15um hat.

2. Übertragungsmedium (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das genannte Substrat (12) ein blattartiges Polyesterkunststoffmaterial ist und daß der genannte dünne Belag (14) ein thermoplastisches Polyesterharz mit einem Erweichungsbereich von 127 bis 155ºC ist.

3. Übertragungsmedium (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte dünne Belag (14) eine Dicke von 6 bis 10um hat.

4. Übertragungsmedium nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte dünne Belag (14) solcher Art ist, daß er, wenn erweicht, die Tonerpartikel eines trockenen Tonerbildes, das unter Wärme und Druck übertragen worden ist, unter seiner Oberfläche einzubetten vermag.