Verfahren und Vorrichtung für die Übertragung von Bebilderungsablagerungen von der Oberfläche eines ferroelektrischen Aufnahmeelementes auf die eines Empfangselementes

Abstract

 Um die Schärfe einer Abbildung auf Papier (13), übertragen von einem getonten ferroelektrischen Bildträger (2) zu erhöhen, wird der getonte Bildbelag (9) auf das Papier (13) bei einer Temperatur übertragen, die mindestens 0,3°C niedriger ist als die Temperatur bei der Tonerpartikel auf die ferroelektrische Oberfläche (2) des Bildträgers aufgetragen wurden. Die zweite, niedrigere Übertragungstemperatur kann um einige Grad C niedriger sein als die Tonerpartikelauftragstemperatur. Wenn mehrere Kopien des Bildes von einem Bildträger gemacht werden, wird der Bildträger wieder auf die Auftragstemperatur erhitzt bevor die Oberfläche neuerlich getont wird.

Beschreibung

[0001] Die Erzeugung eines getonten Bildbelages auf der Oberfläche eines ferroelektrischen Aufnahmeelementes durch interne Polarisation ist bekannt, wobei ein permanentes latentes Bild ein- oder auf dessen Oberfläche geprägt wird. Diese Polarisation kann entweder positiv sein, wobei positiv geladene Tonerteilchen abgestoßen werden, oder negativ, wobei positive Tonerteilchen angezogen und fixiert werden. Das latente Bild kann auch eine Kombination beider Typen von Polarisation sein.

[0002] Der getonte Bildbelag wird sodann auf ein Empfangselement übertragen, entweder direkt oder mittels intermediärem Offset Übertragungselement. Elektrostatische Übertragung ist eine allgemein bekannte Übertragungsmethode. Auf Toner- und Übertragungsmethoden, die zur Verwendung bei ferroelektrischen Aufnahmeelementen geeignet sind, wird in der australischen vorläufigen Patentanmeldung Nr. PK0308, nunmehr U.S. Patentanmeldung Nr. 07/697.106 hingewiesen.

[0003] Die elektrostatische Übertragung von Bildbelägen von Oberflächen getonter Aufnahmeelemente ist eine sehr anerkannte Methode, wenn es um eine kleine Anzahl von Kopien geht oder wenn das ferroelektrische Element periodisch neuerlich polarisiert wird, da Übertragungsspannung und -druck nur ausgeglichen werden müssen um maximale Übertragungsleistung zu erzielen. Derartige Übertragungsbedingungen können jedoch zu einer Verminderung des latenten Bildes auf der Oberfläche des Aufnahmeelementes und dementsprechend, zu einer Verminderung der Bildqualität in jenen Fällen führen wo es notwendig ist eine Vielzahl von Kopien von einem einzigen latenten Bild zu erzeugen.

[0004] Die gegenwärtige Erfindung vermittelt eine Methode und ein Verfahren wobei die Nachteile der elektrostatischen Übertragung dadurch überwunden werden, daß das elektrostatische Übertragungsfeld wesentlich reduziert und sogar total eliminiert wird.

BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

[0005] Die Tatsache, daß die elektrischen Eigenschaften ferroelektrischen Materials durch Erhöhung der Temperatur gesteigert werden können ist bekannt. Auch die Oberflächenladung nimmt als Folge der Temperatur zu. Dieser pyroelektrische Effekt ist beachtlich. Die nachweisliche Oberflächenspannung auf dem ferroelektrischen Aufnahmeelement erhöht sich bis zum 10-fachen durch ein geringes Ansteigen der Temperatur und fällt wiederum wenn die Temperatur sinkt. Wird die Temperatur weiter gesenkt, so kann die Oberflächenspannung auf Null sinken und sodann auf die entgegengesetzte Polarität.

[0006] Wir haben dieses Phänomen für die Übertragung von Bildern von Oberflächen von ferroelektrischen Aufnahmeelementen nützlich gefunden. In den anfänglichen Experimenten wurde ein standard polarisiertes Bild getont und danach unter leichtem Druck auf Papier übertragen. Dies wurde erreicht, indem Papier auf das getonte ferroelektrische Material gelegt und die Übertragung durch Rollen mittels einer kleinen Metallwalze über die hintere Oberfläche des Papiers vorgenommen wurde. Ein sehr unscharfes Bild des Hintergrundbelages wurde auf das Papier übertragen und der Bildbelag auf der ferroelektrischen Oberfläche erhalten. Die Metallwalze wurde sodann in einen Schlamm von trockenem Eis und Azeton eingetaucht bis sie eine Temperatur von ungefähr 0^oC erreichte. Die vorherige Übertragungsmethode wurde sodann mit der unterkühlten Walze wiederholt. Eine gute Übertragung des Bildbelages wurde ohne Schärfeverlust erreicht. In beiden Fällen wurde keine Übertragungsspannung verwendet.

[0007] Weitere Experimente wurden sodann durchgeführt um die wirksamste Übertragungstemperatur zu ermitteln. In dieser Versuchsserie wurde das ferroelektrische Aufnahmeelement vor der Abbildung auf 25^oC erhitzt. Das Bild wurde mittels eines flüssig gelösten Toners, welcher über die Oberfläche gegossen wurde, getont. Keinerlei Vorkehrung wurden getroffen um den Hintergrundnebel zu entfernen. Ein Übertragungselement, bestehend aus einem Blatt Papier, wurde über das belichtete Aufnahmeelement gelegt und der Kontakt hiermit wurde durch ein 100 g Gewicht für die unterschiedliche Temperaturdruckanwendung hergestellt. Es zeigte sich, daß wenn die Temperatur des Gewichtes 25^oC war, d.h. dieselbe wie die Temperatur des Aufnahmeelementes, daß nur der Hintergrundnebel auf das Übertragungselement übertragen wurde. Für folgende Versuche wurde die Temperatur der Druckanwendung auf verschiedentliche Temperaturen gesenkt. Es zeigte sich, daß bei 20^oC mittelmäßig bis gute Bildübertragung erzielt wurde und bei 15^oC nahm die Übertragungswirksamkeit in Bezug auf Bildqualität beachtlich zu. Bei 10^oC war die verbesserte Bildschärfe ganz offensichtlich. Was den Hintergrundnebel betrifft zeigte sich, daß die Übertragungsdichte geringer war je mehr die Temperatur gesenkt wurde. Je niedriger die Temperatur umso niedriger die Hintergrunddichte des übertragenen Bildes. Weitere Reduzierung der Temperatur ergab geringe Verbesserung der Bildqualität und Reduzierung des Hintergrundnebels.

[0008] Bei diesen statischen Tests wurde ermittelt, daß scharfe Bildübertragung mit minimalem Hintergrundnebel durch einen Temperaturunterschied zwischen dem ferroelektrischen Aufnahmeelement und dem Übertragungsdruckgerät von 15^oC erzielt werden kann, wobei das Übertragungsdruckgerät die niedrigere Temperatur aufweisen soll.

BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG

[0009] Die Anwendung dieser Erkenntnisse auf den Dauerbetrieb wird nun mit Bezug auf die Zeichnung, Figur 1, beschrieben, wonach der Metallzylinder 1, das ferroelektrische Aufnahmeelement 2 auf seiner äußeren Oberfläche montiert hat und so angeordnet ist, daß er mittels eines nicht sichtbaren Antriebes in der angezeigten Richtung rotiert werden kann. Das ferroelektrische Aufnahmeelement 2 trägt das permanent elektrostatische latente Bild 3 an dessen äußer Oberfläche.

[0010] Die Tonergeberwalze 4, welche in der angezeigten Richtung rotiert, ist in unmittelbarer Nähe der Oberfläche des ferroelektrischen Aufnahmeelementes 2 montiert. Tank 5, welcher flüssig dispergierte elektroskopische Tonerpartikel 6 enthält, ist unterhalb der Tonergeberwalze 4 montiert, damit die Tonergeberwalze 4 mit einer Schicht flüssig dispergierter elektroskopischer Tonerpartikel 7 überzogen werden kann, wenn die Tonergeberwalze 4 rotiert wird. Die Schicht flüssig dispergierter elektroskopischer Tonerpartikel 7 auf der Tonergeberwalze 4 ist ausreichend dick um das ferroelektrische Aufnahmeelement 2 an der Tonerlücke 8 zu berühren wodurch die Anziehung elektroskopischer Tonerpartikel 7 auf das elektrostatische latente Bild 3 ermöglicht wird und der getonte Bildbelag 9 auf der Oberfläche des ferroelektrischen Aufnahmeelementes 2 gebildet wird.

[0011] Der Kühlschuh 10 ist dem ferroelektrischen Aufnahmeelement 2 gegenüber in der angezeigten Stellung montiert. Der Illustration halber ist der Schuh 10 unterkühlt durch Durchlauf von Kohlendioxyd durch ein im Kühlschuh 10 montiertes Rohr mit Einlauf 11 und Auslauf 12. Das Papier wird so eingeführt, daß es mit der gekühlten Oberfläche des ferroelektrischen Aufnahmeelementes 2 durch Übertragungswalze 14 in Kontakt kommt und somit den getonten Bildbelag 15 auf der Oberfläche des Papieres 13 erzeugt. Warmes Luftgebläse 16 wird verwendet, um die anfängliche Oberflächentemperatur des ferroelektrischen Aufnahmeelementes 2 wiederherzustellen und die ursprüngliche Polarität des elektrostatischen latenten Bildes 3 an der Oberfläche des ferroelektrischen Aufnahmeelementes 2 vor der neuerlichen Tönung zu erneuern.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNG

[0012] Unter Verwendung des in Figur 1 abgebildeten Apparates wurden eine Reihe von fortlaufenden Versuchen bei unterschiedlichen Druckgeschwindigkeiten durchgeführt. Die Oberflächentemperatur des ferroelektrischen Aufnahmeelementes wurde mittels einer infraroten Kamera gemessen und zwar unmittelbar nach der Tonung und unmittelbar vor der Übertragung, d.h. vor und nach dem Durchlauf des ferroelektrischen Aufnahmeelementes durch den Kühlschuh. In jedem Fall war die Bildübertragung auf das Papier von hoher Dichte mit faktisch keiner Übertragung des Hintergrundnebels. Die Geberwalze wurde keiner Übertragungsspannung ausgesetzt. Wie in Figur 1 dargestellt, wurde warmes Luftgebläse verwendet, um die Oberflächentemperatur des ferroelektrischen Aufnahmeelementes nach der Übertragung und vor der Wiederentwicklung zu erhöhen und damit die ursprüngliche Polarität des elektrostatisch latenten Bildes wiederherzustellen.

[0013] Die folgenden Beispiele vermitteln die tatsächlichen Betriebswerte:

BEISPIEL 1

[0014] Die Druckgeschwindigkeit war 0,1 m/s. Die ferroelektrische Oberflächentemperatur nach dem Tonen war 19^oC, die vor der Übertragung auf 17^oC reduziert wurde, d.h. ein Temperaturabfall von 2^oC.

BEISPIEL 2

[0015] Die Druckgeschwindigkeit war 0,2 m/s. Die ferroelektrische Oberflächentemperatur nach dem Tonen war auch 19^oC, wurde vor der Übertragung auf 17,5^oC reduziert, d.h. der Temperaturabfall war 1,5^oC.

BEISPIEL 3

[0016] Die Druckgeschwindigkeit war 1,4 m/s. Die ferroelektrische Oberflächentemperatur nach dem Tonen war 19^oC, wurde vor der Übertragung auf 18^oC reduziert, d.h. der Temperaturabfall war 1^oC.

BEISPIEL 4

[0017] Die Druckgeschwindigkeit wurde auf 1,6 m/s erhöht. Die ferroelektrische Oberflächentemperatur nach dem Tonen war 19^oC, wurde vor der Übertragung auf 18,5^oC reduziert, d.h. der Temperaturabfall war 1,5^oC.

[0018] Die Oberflächentemperaturunterschiede, die nötig sind, um die offenbare Oberflächenpolarität auf der ferroelektrischen Oberfläche im durchlaufenden Betrieb umzukehren, sind erstaunlich klein und es wurde sogar gute Übertragung des Bildbelages in anderen Versuchen erreicht, wo die Oberflächentemperatur um nur 0,3°C niedriger war bei einer Druckgeschwindigkeit von fast 1 m/s.

[0019] Andere Kühl- und Heizmethoden können zusätzlich zu der hier dargestellten verwendet werden, wie z.B. eine Peltier Zelle, wobei die kalten Anschlüsse verwendet werden können, um die ferroelektrische Oberfläche nach dem Tonen und vor der Übertragung zu kühlen, während die in der Nähe der heißen Anschlüsse erwärmte Luft auf die ferroelektrische Oberfläche nach der Übertragung und vor dem neuerlichen Tonen gerichtet werden kann, um die ursprüngliche Polarität des elektrostatischen latenten Bildes auf der ferroelektrischen Oberfläche wiederherzustellen.

[0020] Faktisch jeder flüssig dispergierte elektroskopische Toner, der für Bildübertragung geeignet ist, kann in der gegenwärtigen Erfindung verwendet werden, jedoch ist ein geeigneter Toner, wie der in der australischen vorläufigen Patentbeschreibung Nr. PJ9452, entsprechend U.S. Serial 07/669,510, angemeldet 14. März 1991, Lawson (Anwaltsakte PB 3587, 910145-shf), genannte Toner für Elektrophotographie, erforderlich. Dessen Zusammensetzung wird hier dargelegt.

Elvax 210

10 g

Pentalyn H

15 g

6 % Zirkonium Oktoat

10 g

Isopar L

250 g

   Obige Bestandteile werden durch Rühren bei geringer Geschwindigkeit auf 90°C erhitzt um die Lösung der Feststoffe in der Lösung zu ermöglichen. Sodann wird

Irgalite Blau LGLD

15 g

beigegeben.

[0021] Walzen wird sodann bei einer Temperatur von 90-100°C in einem geheizten Attritor für 2 Stunden vorgenommen, wonach das Erhitzen eingestellt wird und das Walzen fortgesetzt wird, während das Gemisch auf Zimmertemperatur abkühlt.

[0022] Das Tonerkonzentrat wird auf Arbeitsstärke von 5 auf 100 ml Konzentrat pro Liter verdünnt für die gegenwärtige Erfindung.

[0023] Irgalite Blau LGLD ist C1 Pigment Blau 15 : 3 und stammt von Ciba-Geigy Austalia Ltd.

[0024] Elvax 210 ist ein Äthylenvinylazetat Copolymer mit Schmelzwert 355-465, Vinylazetatgehalt 27-29 %, von Union Carbide Australia Ltd.

[0025] Pentalyn H ist ein Pentaerythritol Ester von Kolophon, Säurewert 7-16, Schmelzbereich 102-110^°C, von A.C. Hatrick Chemicals. Pty Ltd.

[0026] Isopar L ist ein isoparaffinischer Kohlenwasserstoff mit Siedetemperaturbereich 190-206°C, von Exxon Chemical Australia Pty Ltd.

[0027] Es sei hier erwähnt, daß nicht alles ferroelektrisches Material von Veränderungen in der Oberflächentemperatur gleichmäßig beeinflußt wird. Obige Erkenntnisse beziehen sich auf Versuche, die unter Einsatz von ferroelektrischem Material aus Bleizirkonat Titanat durchgeführt wurden.

[0028] Es sei darauf hingewiesen, daß die Temperaturunterschiede, die die Beispiele aufweisen, das Maximum darstellen, das bei verschiedenen Geschwindigkeiten unter Einsatz der Versuchsgeräte erreicht werden konnte. Rationellere Kühl- und Heizsysteme könnten vielleicht größere Temperaturunterschiede ermöglichen und dadurch zu weiters verbesserter Druckqualität, oder alternativ zu größerer Druckgeschwindigkeit führen.

Ansprüche

1. Verfahren für die Übertragung getonter Bildbeläge von der Oberfläche eines ferroelektrischen Aufnahmeelementes auf die eines Empfangselementes, welche grundsätzlich aus folgenden Vorgängen besteht

- Tonen des elektrostatisch latenten Bildes auf besagter ferroelektrischer Oberfläche durch Anziehung flüssig dispergierter elektroskopischer Markierungspartikel bei einer gegebenen Temperatur,

- Abkühlung besagter ferroelektrischer Oberfläche mit dem besagten Bildbelag auf eine zweite, niedrigere Temperatur,

- Übertragung besagten getonten Bildbelages besagter ferroelektrischer Oberfläche auf ein Papier mittels Kontakt mit selbigem, dadurch gekennzeichnet, daß die besagte zweite, niedrigere Temperatur mindestens 0,3^oC niedriger ist als die besagte erste Temperatur.

2. Verfahren für die Übertragung von getonten Bildbelagen von der Oberfläche eines ferroelektrischen Aufnahmeelementes, wie in Anspruch 1 beschrieben, weiters gekennzeichnet durch die Erhöhung der Oberflächentemperatur des besagten ferroelektrischen Aufnahmeelementes auf die besagte erste Temperatur, nachdem der getonte Bildbelag davon übertragen und bevor die besagte Oberfläche des ferroelektrischen Aufnahmeelementes neuerlich getont wurde.

3. Verfahren für die Übertragung getonter Bildbeläge von der Oberfläche eines ferroelektrischen Aufnahmeelementes, wie in Anspruch 1 beschrieben, weiters gekennzeichnet durch eine Druckgeschwindigkeit von 0,1 m/s und die Tatsache, daß die besagte zweite niedrigere Temperatur um 2^oC niedriger als die besagte erste Temperatur ist.

4. Verfahren für die Übertragung getonter Bildbeläge von der Oberfläche eines ferroelektrischen Aufnahmeelementes, wie in Anspruch 1 beschrieben, weiters gekennzeichnet dadurch, daß die Druckgeschwindigkeit 0,2 m/s und die besagte zweite niedrigere Temperatur 1,5^oC niedriger als die besagte erste Temperatur ist.

5. Verfahren für die Übertragung getonter Bildbeläge von der Oberfläche eines ferroelektrischen Aufnahmeelementes, wie in Anspruch 1 beschrieben, weiters gekennzeichnet dadurch, daß die Druckgeschwindigkeit 0,4 m/s und die besagte zweite niedrigere Temperatur 1^oC niedriger als die besagte erste Temperatur ist.

6. Verfahren für die Übertragung getonter Bildbeläge von der Oberfläche eines ferroelektrischen Aufnahmeelementes, wie in Anspruch 1 beschrieben, weiters gekennzeichnet dadurch, daß die Druckgeschwindigkeit 0,6 m/s und die besagte zweite niedrigere Temperatur 0,5^oC niedriger als die besagte erste Temperatur ist.

7. Verfahren für die Übertragung getonter Bildbeläge von der Oberfläche eines ferroelektrischen Aufnahmeelementes, wie in Anspruch 1 beschrieben, weiters gekennzeichnet dadurch, daß eine Kühlvorrichtung in unmittelbarer Nähe der Oberfläche des besagten getonten ferroelektrischen Aufnahmeelementes angeordnet ist, und zwar nach dem Toneraufbringer und vor der Übertragungsstelle.

8. Verfahren für die Übertragung getonter Bildbeläge von der Oberfläche eines ferroelektrischen Aufnahmeelementes, wie in Anspruch 1 beschrieben, weiters gekennzeichnet dadurch, daß eine Heizvorrichtung gegenüber besagten Oberfläche des besagten ferroelektrischen Aufnahmeelementes angeordnet ist, und zwar nach dem Toneraufbringer und vor der Übertragungsstelle.

9. Verfahren für die Übertragung getonter Bildbeläge von der Oberfläche eines ferroelektrischen Aufnahmeelementes, wie in Anspruch 1 beschrieben, weiters gekennzeichnet dadurch, daß das besagte ferroelektrische Aufnahmmeelement aus einem ferroelektrischen Material von Bleizirkonat Titanat besteht.

10. Vorrichtung für die Übertragung getonter Bildbeläge von der Oberfläche eines ferroelektrischen Aufnahmeelementes auf die eines Empfangselementes, welche im wesentlichen aufweist

- ein zylindrisches Element, welches an seiner äußeren Oberfläche eine Schicht ferroelektrischen Materials hat, die ein elektrostatisches latentes Bild trägt;

- eine Tonungsstelle bestehend aus einer Walze, die in unmittelbarer Nähe des besagten ferroelektrischen Materials an der besagten äußeren Oberfläche des besagten zylindrischen Elementes montiert ist, aber mit Abstand davon, wobei die besagte Walze an der besagten Tonungsstelle teilweise in ein Mittel flüssig dispergierter elektroskopischer Markierungspartikel eingetaucht und so angeordnet ist, daß sie in die Richtung rotiert in der sich eine Ansammlung flüssig dispergierter elektroskopischer Markierungspartikel in dem Spalt zwischen besagter Walze und besagtem zylindrischen Element bildet, an dessen äußerer Oberfläche sich die besagte Schicht ferroelektrischen Materials befindet;

- eine Übertragungsstelle, bestehend aus einer Walze, die so angeordnet ist, daß sie das Papier mit der Oberfläche des besagten Aufnahmeelementes in Kontakt halten kann, wobei das Papier ein Empfangselement ist, und die Übertragungsstelle umfangsmäßig von der besagten Tonungsstelle entfernt ist;

- eine Kühlvorrichtung in der unmittelbaren Nähe der Schicht ferroelektrischen Materials auf der Oberfläche des besagten zylindrischen Elementes, wobei die besagte Kühlvorrichtung sich nach der Tonungsstelle und vor der Übertragungsstelle befindet, und

- eine Heizvorrichtung, die auf die besagte Schicht ferroelektrischen Materials auf dem besagten zylindrischen Element ausgerichtet ist und sich nach der besagten Übertragungsstelle und vor der besagten Tonungsstelle befindet.

Zeichnung