DE1079081B

DE1079081B - Elektrostatisches Druckverfahren

Info

Publication number: DE1079081B
Application number: DEN15262A
Authority: DE
Original assignee: NCR Corp
Current assignee: NCR Voyix Corp
Priority date: 1957-06-27
Filing date: 1958-06-25
Publication date: 1960-04-07
Also published as: FR1204734A; GB835375A; US2953470A

Description

Die Erfindung betrifft ein elektrostatisches Verfahren und eine Vorrichtung zum Bedrucken eines Aufzeichnungsmaterials.

Bei diesem Verfahren wird ein ladungsempfmdliches Material an solchen Stellen elektrostatisch aufgeladen, welche die Form der erwünschten Markierung aufweisen. Hierauf wird der Ladungsträger mit Markierpulver bestäubt. Dieses Pulver besteht aus einer Vielzahl mikroskopisch kleiner Kapseln, welche eine Flüssigkeit enthalten. Das Pulver bleibt an den statisch geladenen Stellen haften, wohingegen es an den ungeladenen Stellen z. B. mittels eines Luftstrahls entfernt werden kann. Das Aufzeichnungsmaterial und der Ladungsträger werden miteinander in Berührung gebracht, wobei die Kapseln des Markierpulvers unter Druckanwendung, z. B. in einer Presse, aufgesprengt werden, so daß die Markierflüssigkeit freigegeben wird. Durch diese Maßnahme entsteht auf dem Aufzeichnungsmaterial eine Abbildung der Ladungsbilder des Ladungsträgers. Nach diesem Druckvorgang werden Aufzeichnungsmaterial und Ladungsträger wieder getrennt. Der Ladungsträger kann für weitere Verwendung von dem noch anhaftenden Markierpulver gesäubert werden.

Bereits bekannt ist ein Aufzeichnungsmaterial, dessen eine Fläche mit einer durch Andruck aufbrechbaren Beschichtung versehen ist, die aus einer Vielzahl von durch Andruck aufbrechbaren, Öl enthaltenden Kapseln aus gelierter, hydrophiler Kolloidmasse besteht, welche sich durch Koacervierung um die öltröpfchen herum bilden. In dem Öl ist eine Farbe oder ein Farbbildner gelöst, der auf einem Druckempfänger eine unterschiedliche Färbung hervorzurufen imstande ist, sobald die Kapseln durch örtlichen Andruck aufgebrochen werden.

Ferner ist ein elektrostatisches (xerographisches) Druckverfahren bekannt, in welchem ein Trägerglied mit einer photoelektrischen Schicht, z. B. Selen, versehen ist. und eine positive elektrostatische Ladung erhält. In diesem Verfahren wird ein optisches Bild der gewünschten Zeichen auf die aufgeladene Fläche projiziert, so daß ein latentes elektrostatisches Bild auf der photoelektrischen Fläche erzeugt wird. Alle elektrostatisch aufgeladenen Teile der Fläche, die belichtet wurden, werden alsdann entladen, während die nichtbelichteten Teile positiv aufgeladen verbleiben. Das latente elektrostatische Bild wird durch eine Entwicklungskammer geführt, wo ein körniges Pulver mit triboelektrischer Ladung negativer Polarität auf die aufgeladenen Flächen aufgebracht wird, an denen es haftet und dadurch das latente elektrostatische Bild sichtbar macht. Mittels einer positiv aufgeladenen Bildübertragungsrolle wird dann das Bild von der photoelektrischen Fläche abgenommen und auf eine

Elektrostatisches Druckverfahren

Anmelder:

The National Cash"Register Company,
Dayton, Ohio (V. St. A.)

Vertreter: Dr. A. Stappert, Rechtsanwalt,
Düsseldorf, Feldsrr. 80

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 27. Juni 1957

Druckunterlage, z. B. ein Papierband, übertragen. Das Papierband wird hierauf durch ein Fixiergerät geleitet, wo das durch das elektroskopische Pulver entwickelte Bild durch Anwendung von Wärme, Lösungsmitteln oder anderen in der Xerographie allgemein verwendeten Mitteln auf der Druckunterlage fixiert wird.

Ein entscheidender Vorteil der vorliegenden Erfrnd.ung ist darin zu sehen, daß kein Binder zum Festhalten des Markierpulvers am Aufzeichnungsmaterial nötig ist, da sich das freigegebene Markiermittel im flüssigen Zustand befindet und das Aufzeichnungsmaterial unmittelbar beeinflußt. Ferner ist keine Wärme- oder andere Behandlung zum Herstellen einer dauerhaften Bindung zwischen dem Markiermittel und dem Aufzeichnungsmaterial erforderlich. Da das flüssige Markiermittel eingekapselt ist, haben die Kapseln die Form eines trockenen Pulvers, wodurch das Arbeiten mit dem Markiermittel wesentlich erleichtert wird.

Demgemäß geht die Erfindung aus von einem Verfahren zum Bedrucken eines Aufzeichnungsmaterials, welches folgende Verfahrensschritte umfaßt: Anbringen lokalisierter elektrostatischer Ladungen auf einem Ladungsträger entsprechend den zu druckenden Zeichen, Aufbringen eines Markiermittels auf den Ladungsträger,, welches elektrostatisch nur auf den geladenen Stellen haftet, Auflegen des Aufzeichnungsmaterials auf die Fläche des Ladungsträgers, wodurch ein Bild der gewünschten Zeichen auf das Aufzeichnungsmaterial übertragen wird; sie ist dadurch gekennzeichnet, daß ein flüssiges Markiermittel in eine

909' 769/105

Vielzahl von mikroskopisch kleinen Kapseln eingeschlossen wird, bevor die Kapseln auf den Ladungsträger aufgebracht werden, und daß, nachdem das Aufzeichnungsmaterial mit dem Ladungsträger in Berührung gebracht wurde, die Kapseln einem Andruck ausgesetzt werden, wodurch das flüssige Markiermittel aus den Kapseln auf das Aufzeichnungsmaterial gelangt.

Die Erfindung wird nun an Hand von Zeichnungen erläutert:

Fig. 1 zeigt der Reihe nach die verschiedenen Verfahrensschritte und Beispiele von Vorrichtungen, weiche zum Durchführen der Verfahrensschritte benützt werden können;

Fig. 2 und 3 zeigen verschiedene Mittel zum elektrostatischen Aufladen des dielektrischen Ladungsträgers ;

Fig. 4 und 5 zeigen ein typisches Aufzeichnungsmaterial mit durch das Verfahren der vorliegenden Erfindung ausgeführtem Druck und zeigen weiterhin die Wirkung des Polaritätswechsels der zum Erzeugen der Ladung des Dielektrikums verwendeten Spannung.

Beim ersten Schritt im Druckvorgang nach der vorliegenden Erfindung müssen an bestimmten Stellen eines Dielektrikums Ladungen entsprechend dem Zeichen angebracht werden, das gedruckt werden soll. Solches kann mit dem Gerät, welches ganz oben in Fig. 1 gezeigt ist, durchgeführt werden. Dieses Gerät sei aber nur ein Beispiel für viele Anordnungen, mit denen derselbe Zweck erreicht werden kann.

Wie in Fig. 1 gezeigt, ist ein ladungsempfindliches Dielektrikum 10 auf eine leitende Platte 11 gelegt, welche z. B. aus Stahl, Kupfer oder anderem leitenden Material sein kann. Das Dielektrikum 10 kann aus einer Polyäthylenterephtalatfolie oder anderen Materialien mit geeigneten dielektrischen Eigenschaften bestehen. Für die Zwecke der vorliegenden Erfindung wurden Folien aus Vinylchloridpolymere, Zellulosenitrat oder chloriertem Kautschuk oder mit diesen Stoffen überzogenes Papier für geeignet befunden. Die Anwendung des Erfindungsgedankens ist aber in keinem Fall auf obengenannte Materialien beschränkt.

Die leitende Platte 11 ist mit einem Pol einer Hochgleichspannungsquelle 12 verbunden, deren anderer Pol mit einer Elektrode 13 in Verbindung steht. Eine Schablone 14 mit den erwünschten Aufzeichnungen entsprechenden Ausschnitten 15 ist auf das Dielektrikum 10 gelegt.

Wird nun Hochspannung angelegt, so tritt zwischen der Elektrode 13 und der Platte 11 eine Sprühentladung oder Überschlag auf. Bekanntlich wird ein sich zwischen zwei Elektroden befindliches Gas (in diesem Falle die Luft) durch eine stille Entladung (Koronaeffekt) ionisiert, sobald der Potentialgradient zwischen den Elektroden einen bestimmten Betrag überschreitet, aber für eine Funkenentladung noch nicht ausreicht. Im vorliegenden Falle reicht eine Gleichspannung von etwa acht- bis zehntausend Volt aus, wenn eine Polyäthylenterephtalatfolie mit einer Stärke von etwa 0,1 mm verwendet wird. Durch den soeben beschriebenen Vorgang wird das Dielektrikum 10 an den Stellen aufgeladen, welche den Ausschnitten 15 der Schablone 14 entsprechen.

Das geladene Dielektrikum wird hierauf in eine Bestäubungsvorrichtung gebracht, wo es mit dem erlf-uterten Markierpulver 16 bestäubt wird. Die Bestäubungsvorrichtung kann z. B. eine Bestäubungskammer 24 enthalten. Das Markiermittel bleibt, wie bereits beschrieben, an den geladenen Stellen haften.

Es können Markiermittel von der verschiedensten Art in einer Flüssigkeit enthalten sein, die ihrerseits in mikroskopisch kleinen Kapseln eingeschlossen ist. Diese sprühgetrockneten Kapseln nehmen eine trokkene, granulierte, pulverähnliche Form an, welche für die Zwecke der vorliegenden Erfindung besonders geeignet ist. Das in den Kapseln enthaltene Markiermittel wird durch Zerstörung derselben unter Druckanwendung freigegeben. Das Markiermittel kann eine

ίο herkömmliche Ölbasentinte oder -farbe sein, welche die Oberfläche eines beliebigen Aufzeichnungsmaterials oder eines anderen Gegenstands, mit dem diese in Berührung gebracht werden, färbt. Es kann sich hierbei auch um einen farblosen Farbbildner handeln, der lediglich bei Berührung mit einem Aufzeichnungsmaterial, das eine aus einem sauren tonähnlichen Stoff bestehende Beschichtung aufweist, in einen farbigen Zustand übergeführt wird.

Man hat gefunden, daß die Haftfähigkeit des Markiermittels durch Vermischen mit Glasstaub erhöht wird. Durch das Mischen des Glasstaubs mit dem Markierpulver - entsteht Reibungselektrizität, welche eine negative Aufladung der einzelnen Teilchen des Markiermittels hervorruft oder erhöht, wodurch die Anziehungskraft der positiv geladenen Stellen des Dielektrikums 10 erhöht wird. Die Anwendung von Glasstaub in der oben beschriebenen Weise ist deshalb von Vorteil, obgleich das Verfahren ohne dieses Hilfsmittel genauso erfolgreich durchgeführt werden kann, Nach der Bestäubung wird das überschüssige Markiermittel 16, wie es bei 25 gezeigt wird, mittels eines Luftstrahls oder anderer geeigneter Mittel entfernt, so daß lediglich das an den geladenen Stellen des Aufzeichnungsmaterials haftende Markiermittel zurückbleibt. Falls es wünschenswert erscheint, kann das Aufstäuben und Entfernen des Markiermittels in einem einzigen Arbeitsgang erfolgen, indem es gegen das Dielektrikum 16 geblasen wird.

Es sei darauf hingewiesen, daß der Glasstaub, weleher in dem Markiermittel enthalten sein kann, an den positiv geladenen Stellen des Dielektrikums 10 nicht haften bleibt.

Ein Aufzeichnungsmaterial wird nun in Verbindung mit dem Dielektrikum 10 gebracht, und zwar so, daß die zu bedruckende Seite die Seite des Dielektrikums berührt, welche das eingekapselte Markiermittel aufweist, so daß das Markiermittel zwischen dem Dielektrikum 10 und dem Aufzeichnungsmaterial 17 zu liegen kommt. Hierauf werden die beiden Blätter, z. B. mittels Druckrollen 18 und 19 (Fig. 1), unter Druck gesetzt. Dieser Druck sprengt die einzelnen Kapseln des Markiermittels auf, wodurch die Markierflüssigkeit freigegeben wird, so daß auf dem Aufzeichnungsmaterial 17 ein Abdruck des erwünschten Zeichens entsteht. Nachdem der Druckvorgang beendet ist, werden das Aufzeichnungsmaterial 17 und das Dielektrikum 10 wieder voneinander getrennt. Letzteres kann in eine Erneuerungsvorrichtung gebracht werden, wo> das zurückgebliebene Markiermittel entfernt und der Ladungszustand der einzelnen Stellen aufgehoben wird. Durch diese Behandlung kann das Dielektrikum von neuem für einen Druckvorgang verwendet werden, falls man es nicht vorzieht, jeweils eine neue Folie zu verwenden.

- Ein anderes Verfahren zum Aufladen des Dielektrikums an erwünschten Stellen ist in Fig. 2 gezeigt. Ein Dielektrikum 20 ist auf eine leitende Platte 21 gelegt. Die Platte 21 ist mit einem Pol einer Gleichspannungsquelle 22 verbunden, deren andere Klemme mit einer Elektrode 23 in Verbindung steht.

Mittels dieser Vorrichtung können erwünschte Stellen oder Zeilen des Dielektrikums 20 durch Aufladung beschriftet werden, wobei die Elektrode 23 als Schreibstift dient. Die abzudruckenden Schriftzeichen müssen aber in Spiegelschrift aufgebracht werden.

Dieses Verfahren hat den Vorteil, daß zum Beschriften des Dielektrikums 20 mit Ladungsbildern keine Schablone nötig ist. Ein weiterer Vorteil des genannten Verfahrens ist darin zu sehen, daß die erforderliche Gleichspannung kleiner sein kann, da sich die Elektrode 23 in unmittelbarem Kontakt mit dem Dielektrikum befindet. Um ausreichende Ladungen auf dem Dielektrikum 20 anzubringen, reicht eine Spannung in der Größenordnung von 500 bis 1000 Volt aus.

Andere Vorrichtungen zum Aufladen des Dielektrikums 20 können gleichfalls verwendet werden. So kann z.B., wie in Fig. 3 gezeigt, ein Typenrad 33, das mit einer Spannungsquelle 32 verbunden ist, so in Berührung mit einem sich auf einer leitenden ao Platte 31 befindlichen Dielektrikum 30 gebracht werden, daß ein spiegelbildliches Ladungsbild des erwünschten Zeichens auf diesem entsteht.

Es können aber auch die in der Xerographie bekannten Verfahren verwendet werden, bei denen ausgewählte Stellen einer geladenen, photoleitenden Platte, welche mit Anthrazen, Selen oder einem geeigneten anderen Stoff überzogen ist, dem Licht ausgesetzt werden.

Falls es wünschenswert "erscheint, können die Kapsein durch Polaritätswechsel des elektrostatischen Felds, wie es in der Xerographie üblich ist, übertragen werden, und die Kapseln können dadurch aufgebrochen werden, wodurch ein Abdruck auf dem Aufzeichnungsmaterial ohne weitere notwendige Fixierung, wie z. B. durch Hitze, Lösungsmittel oder andere für diesen Zweck in der Xerographie bekannte Methoden, entsteht.

Es können zwei verschiedene Druckverfahren, wie es in Fig. 4 und 5 angedeutet wird, durch Verwendung derselben in Fig. 1 gezeigten Schablone 14, derselben in Fig. 2 gezeigten Schreibvorrichtung 23 oder desselben in Fig. 3 gezeigten Typenrads 33 durch Umkehren der Polarität der angelegten Gleichspannung vorgenommen werden. 4-5

Es wurde gefunden, daß, wenn die Elektrode der Fig. 1 in bezug auf die Platte 11 negativ ist, das aufgestäubte Markiermittel an solchen Stellen des Dielektrikums 10 haften bleibt, welche durch die Ausschnitte 15 der Blende 14 freigegeben werden. Durch dieses Verfahren entsteht ein Abdruck nach Fig. 4.

Ist jedoch die Elektrode 13 positiv in bezug auf die Platte 11, so bleibt das Markiermittel an den Stellen des Dielektrikums 10 haften, welche durch die Schablone 13 während der Zeit, in der die stille Entladung zwischen der Elektrode 13 und der Platte stattfindet, abgedeckt werden. Durch diese Methode entsteht ein Abdruck nach Fig. 5.

Ähnliche Ergebnisse können durch Polaritätswechsel der angelegten Spannung bei den Vorrichtungen der Fig. 2 und 3 erreicht werden. Sobald die Elektrode 23 oder das Typenrad 33 gegenüber der Platte 21 bzw. 31 negativ ist, entsteht ein Abdruck nach Fig. 4, ist die Polarität umgekehrt, so entsteht ein Abdruck nach Fig. 5.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Verfahren zum Bedrucken eines Aufzeichnungsmaterials, welches folgende Verfahrensschritte umfaßt: Anbringen lokalisierter elektro- statischer Ladungen, auf einem Ladungsträger . entsprechend den zu druckenden Zeichen, Aufbringen eines Markiermittels auf den Ladungsträger, welches elektrostatisch nur auf den geladenen Stellen' haftet, Auflegen des Aufzeichnungsmaterials auf die Fläche des Ladungsträgers, wodurch ein Bild der gewünschten Zeichen auf das Aufzeichnungsmaterial übertragen wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein flüssiges Markiermittel in eine Vielzahl von mikroskopisch kleinen Kapseln eingeschlossen, wird, bevor die Kapseln auf den Ladungsträger (10) aufgebracht werden, und daß, nachdem das Aufzeichnungsmaterial (17) mit dem Ladungsträger (10) in Berührung gebracht wurde, die Kapseln einem Andruck ausgesetzt werden, wodurch das flüssige Markiermittel aus den Kapseln auf das Aufzeichnungsmaterial gelangt.

2. Druckverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ladungsträger (10) mit einem elektrisch leitenden Teil (11) in Kontakt steht, welcher Teil mit einem Pol einer Spannungsquelle (12) verbunden ist, deren anderer Pol mit einer Ladeelektrode (13) verbunden ist, mit der ein spiegelbildliches Ladungsbild des zu druckenden Zeichens auf dem Ladungsträger (10) erzeugt werden kann, sobald eine Entladung zwischen der Elektrode (13) und dem leitenden Teil (11) stattfindet.

3. Druckverfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schablone mit dem Spiegelbild des zu druckenden Zeichens entsprechenden Ausschnitten auf den Ladungsträger (10) gelegt wird und daß die genannte Elektrode (13) in die Ausschnitte der Schablone geführt wird, wodurch eine elektrostatische Aufladung derjenigen Stellen des Ladungsträgers erreicht wird, welche unterhalb der Ausschnitte der Schablone liegen.

4. Druckverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ladungsträger (30) auf einen elektrisch leitenden Teil (31) gelegt wird, der mit einem Pol einer Spannungsquelle (32) verbunden ist, deren anderer Pol mit einer Ladeelektrode (33), welche zu einem Typenrad ausgebildet ist, verbunden ist, welches Typenrad ein spiegelbildliches Ladungsbild des zu druckenden Zeichens auf dem Ladungsträger hervorruft, sobald zwischen der Elektrode und dem Ladungsträger (31) eine Entladung stattfindet.

5. Druckverfahren nach Anspruch 2 oder nach 2 und 3 oder nach 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Markierpulver (16) an den Stellen des Ladungsträgers (10, 20, 30) haftenbleibt, welche von der Elektrode (13, 23, 33) berührt werden, wenn die Elektrode gegenüber dem leitenden Teil (11, 21, 31) negativ ist, bzw. an den Stellen des Ladungsträgers (10, 20, 30) haftenbleibt, welche nicht von der Elektrode berührt werden, wenn die Polarität der Spannungsquelle (12, 22, 23) umgekehrt wird.

6. Druckverfahren nach jedem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Markierpulver (16) mit einem Material vermischt wird, welches durch Reibungselektrizität Ladungen erzeugt, um die Haftfähigkeit des Pulvers zu erhöhen.

7. Markiermittel zur Verwendung in dem Druckverfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Kapseln eine Ölbasentinte oder -farbe enthält.

8. Verfahren zum Bedrucken eines Aufzeichnungsmaterials nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch Beschichten des Aufzeichnungsmaterials mit einem normalerweise farblosen Farbbildner, Aufbringen der genannten Vielzahl von Kapseln, von denen jede eine normalerweise

farblose, farbbildende Flüssigkeit enthält, auf eine Fläche des Ladungsträgers, Auflegen des Ladungsträgers auf das Aufzeichnungsmaterial und Druckanwendung zum Aufbrechen der Kapseln zwecks Erzeugung einer unterschiedlichen Färbung auf dem Aufzeichnungsmaterial.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen