SE506483C2 - Tryckverk av toner-jet typ - Google Patents

Description

506 483 10 15 20 25 30 35 i - varje hål í matrisen som motsvarar en önskad färgpunkt öppnas genom att matrishålringen påläggs en positiv potential, vilken är högre än potentialen på frammatningsrullen, t ex +300 V; hål motsvarande icke färgbärande partier förblir anslutna till jord, varvid dessa hål är att betrakta som "stängda" och därvid omöjliggör en genomsläppning av färgpulver; kombinationen av öppnade matrishål skapar det tecken som skall avbildas; - på grund av potentialskillnaden, t ex +50 V till + 300 V = + 250 V mellan frammatningsrullen och tonermatrisen sugs negativt laddade tonerpartiklar ned från frammatningsrullen till matrisen, och beroende på potentialskillnaden mellan tonermatrisen och den underliggande stödrullen, t ex + 300 V till + 1.500 V = 1200 V, sugs tonerpartiklarna vidare från matrisen och avsätter sig på pappret ovanför stödrullen; - pappret med pâlagd toner förs slutligen genom en värmeanordning där toners fixeras på pappret.

Det råder ett närmast linjärt förhållande mellan strömfältets täthet och den dragkraft som fältet utövar på tonerpartiklarna. Fältet har den största tätheten omedelbart ovanför kopparringarna och avtar i täthet från ringkanten in mot centrum av hålet. Genom att minska potentialen på frammatnings- rullen och därmed öka potentialskillnaden mellan frammatningsrullen och matrisen kan man öka mängden nedsläppt toner; en ökning av potentialen på frammatningsrullen åstadkommer en motsvarande minskning av mängden nedsläppt toner.

Genom jordning av en kopparring i matrisen vänds potentialriktningen mellan frammatningsrullen från att ha varit +250 V riktad nedåt till att bli + 50 V riktat uppåt, och denna medför att negativt laddade tonerpartiklar hålls kvar på frammatningsrullen, respektive sugs tillbaka mot denna.

Vid en viss utföringsform av ett tryckverk anpassades avståndet mellan frammatningsrullen och matrisen till cirka 0,1 mm, och avståndet mellan matrisen och stödrullen till cirka 0,6 mm. Detta ger vid de ovan som exempel angivna potentialerna en fältstyrka av 2,5 V/um, vilket överstiger den isoleringsförmåga som luft har, vilken ligger på cirka 1 V/pm. För att eliminera risken för överslag mellan frammatningsrullen och matrisen kopparring och mellan kopparringen och stödrullen måste därför matrishålringen isoleras.

Vid hittills kända tryckverk av toner-jet-typen har kopparringarna "bakats in" isolerade i matrísmaterialet, och därför har innerdiametern på matrishålets kopparring utformats större än diametern på själva matrishålet, 960308 10 15 20 25 30 35 506 483 och ett isoleringsmaterial täcker matrisen på alla sidor. Vid ett matrishål med en diameter av t ex 190 pm utformades kopparringens innerdiameter 250 pm. Detta innebär att matrishålet för genomsläppning av toner har en yta som är endast 57,8% av innerytan i kopparringen, och genomsläppshålet ligger ett stycke radiellt innanför innerdiametern på kopparringen, där fälttätheten är som störst skulle ha givit maximal kraft för nedsugning av toner. Nedsläppet av toner blir därför i hög grad begränsat.

Till grund för uppfinningen har därför legat problemet att åstadkomma ett tryckverk av toner-jet typ, vilket har betydligt ökad genomsläppskapacitet för toner än vid den tidigare kända typ av tryckverk som diskuterats ovan.

Detta kan åstadkommas genom att diametern på tonerhålet görs åtminstone tillnärmelsevis lika stort som innerdiametern på den strömförande kopparringen, varvid kopparringen skulle kunna utnyttjas maximalt för att förflytta toner från frammatningsrullen, genom matrisen och ned till pappret.

Lämpligen monteras kopparringarna direkt ovanpå matrisstommen, i vilken matrishålen är upptagna, och matrishålen ges alltså samma diameter som innerdiametern på kopparringarna. Såsom nämnts ovan måste emellertid kopparringarna alltid vara isolerad, och enligt uppfinningen förfars på så sätt att de strömförande kopparringarna fixeras ovanpå matrisstommen så att matrishålet och kopparringen löper kant i kant, och hela matrisen beläggs, t ex genom en förångningsmetod, med ett isoleringsmedel, vilket omsluter samtliga fria ytor och kanter av matris, matrishål och kopparringar. En tillgänglig metod är den metod som går under benämningen Parylene®-metod (Union Carbide), vilken innebär att ett polymert isoleringsmaterial benämnt poly-para-xylen i en vakuumanläggning påläggs matrisen i mycket väl kontrollerade tjockleksförhållanden. Materialet har ett elektriskt nedbrytningsmotstånd av cirka 200 V/pm. Detta innebär att det skulle vara tillräckligt med en skikttjocklek av 2 pm för att isolera ett elektriskt fält av + 250 V spänning mellan tonermatningsrullen och matrisens kopparring.

På bifogade ritningar visar figur 1 schematiskt och i perspektiv grundprincipen för ett tryckverk av toner-jet typ, och figur 2 visar schematiskt ett tvärsnitt genom ett tryckverk av toner-jet typen enligt hittills känd teknik. Figur 3 visar i förstorad skala det i figur 2 inringade partiet, och 'figur 4 visar på samma sätt som i figur 2 tryckverket enligt uppfinningen.

I figur 1 visas alltså schematiskt ett tryckverk av toner-jet typ bestående av en tonerframmatningsrulle 1 med ett utanpå liggande skikt 2 av 960308 506 483 10 15 20 25 30 35 tonerpulver av känd typ, en under frammatningsrullen 1 monterad tonermatris 3, och en under matrisen 3 monterad stödrulle 4 för ett mellan matrisen och stödrullen frammatat tryckobjekt, vilket normalt är ett papper 5.

Såsom visas i figur 2 är en tonerbehållare 6 anordnad ovanpå den roterbara frammatningsrullen 1, och från denna behållare 6 släpps toner ned på frammatningsrullen 1. Ett doktorblad 7 sprider och fördelar tonern till ett jämnt tonerskikt 2 på frammatningsrullen 1. Frammatningsrullen är pålagd en viss positiv spänning av t ex mellan + 5 och + 100 V, i det visade fallet en spänning av cirka + 50 V. Genom att tonerpartiklarna gnider mot varandra laddas de upp med en negativ polaritet, vilket gör att tonerpartiklarna sugs fast mot den positivt laddade frammatningsrullen.

Matrisen 3 är försedd med ett stort antal genomgående hål 8 för att vid öppnade hål släppa igenom toner. Hålen kan ha en diameter av 100-300 p m. Runt varje tonerhål 8 är en elektriskt ledande ring 9 t ex av koppar för styrning av nedsläppet av tonerpartiklar anordnad. Varje kopparring 9, eller styrring, är genom ledningar 10 elektriskt ansluten till ett i figur 2 schematiskt visat styrdon 10 för att alternativt pålägga kopparringen en spänning som är högre än spänningen på frammatningsrullen 1, t ex en spänning av +3OO V, varvid matrishålet "öppnas", eller att ansluta kopparringen till en spänning som är lägre än spänningen på frammatningsrullen, speciellt en spänning av 10 V genom att ringen 9 ansluts till jord, varvid matrishålet "stängs". Öppnandet av ett tonermatrishål 8 sker alltså genom att kopparringen 9 ges en potential av t ex +3OO V, varvid en potentialskillnad av +3OO - +50 = +25O V uppstår mellan tonermatningsrullen 1 och matrisen 3.

Denna potentialskillnad är så stor att de negativt laddade tonerpartiklarna släpper från tonermatningsrullen 1 och sugs ned mot matrisen 3 och genom de aktuella öppnade matrishålen 8. När kopparringen jordas vänds potentialriktningen och det uppstår en uppåtriktad potentialskillnad av + 50 V, och tonerpartiklarna sugs tillbaka mot, respektive hålls kvar på tonerfram-matningsrullen 1.

Stödrullen 4 är konstant pålagd en spänning som är högre än den högsta spänningen, +300 V, på matrisen 3, i det visade fallet en spänning av " -l- 1500 V. Vid "öppnade" matrishål 8 uppkommer därigenom en nedåtriktad potentialskillnad av + 1200 V, och denna skillnad får toner-partiklar att från matrisen 3 sugas ned mot stödrullen 4. Tonerpartiklarna avsätter sig på det 960308 10 15 20 25 30 35 506 4,83 ovanpå stödrullen frammatade pappret 5 som en tonerpunkt. En serie sådana punkter från ett antal matrishål bildar successivt det eller de tecken som skall bildas på pappret.

Pappret 5 med de därpå nedsläppta tonerpartiklarna passerar därefter genom en värmeanläggning, t ex mellan två stycken värmevalsar 12, där tonerpulvret fixeras på pappret.

De i figurerna avbildade avstånden mellan de olika delarna är för överskådlighetens skull starkt överdriva. Avståndet mellan tonerfram- matningsrullen 1 och matrisen 3 kan vara t ex 0,1 mm och avståndet mellan matrisen och stödrullen 4 kan vara t ex 0,6 mm.

Såsom nämnts ovan, och så som illustreras i figur 3 (känd teknik) måste kopparringarna 9 för öppning av tonernedsläppshålen 8 i matrisen vara isolerade för att undvika överslag till frammatningsrullen 1 respektive till stödrullen 4. Man har därför tidigare brukat bädda in kopparringarna i ett isolerande material. Detta medför att innerdiametern på kopparringarna 9 kommit att vara betydligt större än matrisens tonerhål. Matrisens tonerhål 8 kan t ex ha en diameter av 190 pm medan innerdiametern på kopparringen 9 är 250 pm. Detta innebär att matrishålet 8 för genomsläppning av toner har en yta som är endast 57,8% av innerytan i kopparringen 9. Detta är olämpligt speciellt med hänsyn till att fälttätheten är som störst vid kopparringens 9 innerdiameter. På grund därav blir därför nedsläppet av toner i hög grad begränsat. I figur 3 antyds fälttätheten med de streckade linjerna.

För att öka genomsläppskapacitet för toner genom matrishålen 8 är det därför önskvärt att innerdiametern på kopparringen 9 är samma, eller nära samma, som diametern på matrisens tonerhål 8, genom att kopparringen 9 då skulle kunna utnyttjas maximalt för att förflytta toner från frammatningsrullen 1, genom matrisen 3 och ned till pappret 5. Lämpligen monteras kopparringarna 9 direkt ovanpå matrisstommen 13, i vilken matrishålen 8 är upptagna, och matrishålen 8 ges alltså samma diameter som innerdiametern på kopparringarna 9, så som visas i figur 4.

Såsom nämnts ovan måste emellertid kopparringarna 9 alltid vara isolerade för att undvika överslag, och enligt uppfinningen förfars på så sätt att de elektriskt ledande kopparringarna 9 fixeras på lämpligt sätt ovanpå matrisstommen 11, t ex med hjälp av lim eller tejp, så att matrishålet 8 och kopparringen 9 med sin innerdiameter löper kant i kant. Därefter beläggs hela matrisen 3 med ett tunt isoleringsskikt 14 som täcker hela matrisen på ovan- 960308 506 483 10 15 20 25 30 35 och undersidorna och som även lägger sig över innerkanterna på såväl matrishålen 8 som kopparringarna 9. En sådan beläggning kan t ex ske genom en förångningsmetod med ett isoleringsmedel, vilket omsluter samtliga fria ytor av matris, matrishål och kopparringar. En tillgänglig metod är den metod som går under benämningen Parylene®-metod (Union Carbide), vilken innebär att ett polymert isoleringsmaterial benämnt poly-para-xylen i en vakuumanläggning påläggs matrisen i mycket väl kontrollerade tjockleksförhållanden. Materialet har ett elektriskt nedbrytningsmotstånd av cirka 200 V/pm. Detta innebär att det skulle vara tillräckligt med en skikttjocklek pâ isolerskiktet 14 av endast 2 pm för att isolera ett elektriskt fält av A250 V mellan tonermatningsrullen och matrisens kopparring. För att vara på den säkra sidan kan materialet påläggas vanligen isolerskiktet i en skikttjocklek av 5 - 10 um. Redan med en så stor skikttjocklek på isolerings- beläggningen som 10 pm där diametern på genomsläppshålet är 170 pm för en kopparring 9 med en innerdiameter av 190 pm blir den specifika öppningsytan på hålet 8 för genomsläppning av toner genom matrisen 89,8% jämfört med kopparringens 9 inneryta, vilket skall jämföras med det fall där kopparringen har en innerdiameter av 250 pm, vilket ger en specifik öppningsyta av 57,8%. Enligt uppfinningen blir alltså den specifika öppningsytan för nedsläppning av toner genom matrisen 32% större än vid tidigare kända tryckverk, och detta ger en större marginal vid tryckning med tryckverket genom att en jämnare skrivkvalitet kan hållas. Samtidigt blir problem med varierande fukt och temperatur i omgivningen reducerade. Det är också möjligt att tack vare ökningen av svärtningsgraden vid tryckning minska drivspänningen på styrringarna 9 och att öka toleranserna på vissa i anordningen ingående detaljer.

HÄNv|sN|Ness|F|=Ron 1 tonerframmatningsrulle 8 tonernedsläppshål 2 tonerskikt 9 kopparring 3 tonermatris 10 ledning (för 9) 4 stödrulle 1 1 styrdon ' 5 papper 12 värmevalsar '6 tonerbehållare 13 matrisstomme 7 doktorblad 14 isoleringsskikt 960308

Claims (5)

10 15 20 25 30 35 506 483 PATENTKRAV

1. Tryckverk av den typ som benämns "toner-jet" tryckverk, och där ett torrt färgpulver, vanligen kallat "toner", genom ett direktförfarande förflyttas från en roterande tonerframmatningsrulle (1 ), vilken håller en viss förutbestämd, relativt låg positiv potential (t ex + 50 V), genom toner-nedsläppshål (8) i en fast tonermatris (3) i form av en flexibel tryckningskrets och ned tilltryckningsobjektet (5), t ex pappret, vilket matas fram över en stödrulle (4), som håller en viss bestämd, relativt hög potential (t ex +1500V), och där det på pappret (5) avsatta färgpulvret slutligen fixeras på pappret med hjälp av ett värmeorgan (12), och där varje tonernedsläppshål (8) i matrisen (3) omsluts av en elektriskt ledande styrring (9) som antingen kan ges en viss positiv potential (t ex + 300 V) som är högre än potentialen på tonerframmatningsrullen (1 ), varvid motsvarande hål (8) i matrisen (3) öppnas för nedsläppning av toner, men lägre än potentialen på stödrullen (4) eller en potential som är lägre (t ex jordad ring 9) än potentialen på tonerframmatningsrullen ( 1) varvid motsvarande hål (8) i matrisen (3) stängs gentemot nedsläppning av toner, kännetecknad av att innerdiametern på varje tonerstyrring (9) i matrisen (3) har åtminstone tillnärmelsevis samma diameter som nedsläppshålet (8) i tonermatris-stommen (13), och av att hela toner- matrisen (3) innefattande de elektriskt ledande styrringarna (9) är belagda på såväl ovansidor som hålkanter med ett elektriskt isolerande skikt (14).

2. Tryckverk enligt krav 1, kännetecknat av att varje elektriskt ledande tonerstyrring (9) är fixerad direkt ovanpå tonermatrisstommen (13) med inner- diametern på tonerstyrringen (9) kant i kant med tonerhålet (8) i matrisen (3).

3. Tryckverk enligt krav 1 eller 2, kännetecknat av att det elektriskt isolerande skiktet (14) utgör ett skikt av ett polymermaterial, t ex poly-para- xylen, som pålagts i en mycket väl kontrollerad skikttjocklek.

4. Tryckverk enligt krav 1, 2 eller 3, kännetecknat av att matrisens (3) isolermaterial (14) är pålagt genom en förångningsmetod, t ex den metod som går under benämningen Parylene®-metod (Union Carbide).

5. Tryckverk enligt nägot av föregående krav, kännetecknat av att det elektriskt isolerande skiktet (14) har ett elektriskt nedbrytningsmotstånd av cirka 200 V/um och är pålagt i en skikttjocklek av mer än 2 um, företrädesvis 5 - 10 um för att isolera ett elektriskt fält av + 250 V mellan tonermatnings-rullen (1) och matrisens (3) styrring (9). 961114