CH635947A5 - Verfahren und vorrichtung zum bepulvern einer oberflaeche, die ein latentes magnetisches bild traegt. - Google Patents

Description

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PATENTANSPRÜCHE dazugehörige Vorrichtung ist erfindungsgemäss durch die kenn-

1. Verfahren zum Bepulvern einer Oberfläche (76), die ein zeichnenden Merkmale des Anspruches 5 charakterisiert. Die latentes magnetisches Bild trägt, mit magnetisch anziehbaren Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispie-Tonerteilchen (78), dadurch gekennzeichnet, dass man die les derselben unter Bezugnahme auf die Zeichnung Tonerteilchen (78) einer rotierenden magnetischen Rolle (74) s beschrieben.

zuführt und sie veranlasst, in Form einer aufgewirbelten stehen- Es zeigen :

den Welle von konstantem Querschnitt, konstanter Höhe und Fig. 1 ist eine schematische Ansicht einer Ausführungsform frei von Schwingungen über eine Rakel (77) zu fliessen, die zwi- eines Kopierers, in dem die erfindungsgemässe Vorrichtung sehen der magnetischen Rolle (74) und der das latente magneti- zum Bepulvern verwendet wird,

sehe Bild tragenden Oberfläche (76) angeordnet ist, und hier- io Fig. 2 zeigt als Seitenansicht und im Querschnitt die erfin-durch einen Teil der magnetisch anziehbaren Tonerteilchen (78) dungsgemässe Vorrichtung zum Bepulvern und veranschaulicht mit der das latente magnetische Bild tragenden Oberfläche (76) das Verfahren etwas schematisch, und in Berührung bringt, die die Tonerteilchen magnetisch festhält. Fig. 3 ist eine vergrösserte Ansicht des Teils von Fig. 2, der

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, die Rakel zeigt.

dass man eine Rakel (77) verwendet, die eine Breite von 3,2 bis 15 Bei der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung wird ein durch-

9.5 mm hat. scheinendes Dokument, z.B. eine technische Zeichnung, die

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekenn- kopiert werden soll, auf die flache Originalzuführung 11 gelegt zeichnet, dass man den Keilwinkel (ex) der mit den Tonerteilchen und gegen die Sperre 12 geschoben. Der Kopierer wird dann so (78) in Berührung kommenden Rakel (77) auf 30 bis 45° einstellt, betätigt, dass er die Sperre 12 anhebt und die Zuführungsrolle 13

4. Bepulverungsvorrichtung zur Durchführung des Verfah- 20 nach unten auf das Dokument legt. Die Zuführungsrolle 13 führt rens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine drehbare das Dokument in den Spalt zwischen dem endlosen Band 14 und magnetische Rolle (74), eine zwischen dieser Rolle und der das der Trommel 15. Das endlose Band 14besteht aus einertranspa-latente magnetische Bild tragenden Oberfläche (76) angeord- renten Folie, beispielsweise aus Polyäthylenterephthalat, und nete Rakel (77), die mit einer Keilfläche versehen ist, deren wird durch Rollen 16,17 und 18 geführt. Die Oberfläche der Kante in bezug auf die Drehrichtung der Rolle (74) so angeord- 25 Trommel 15 kann ebenfalls aus einer solchen Folie bestehen, die net ist, dass die Tonerteilchen zuerst auf diese Kante auftreffen, mit einer elektrisch leitfähigen Schicht, die geerdet ist, überzo-und die (77) dazu bestimmt ist, bei Drehung der Rolle (74) eine gen ist. Die Oberfläche der elektrisch leitfähigen Schicht ist mit stehende Welle von aufgewirbelte Tonerteilchen zu bilden, die einer Schicht aus ferromagnetischem Material, das einen Curieeinen konstanten Querschnitt und eine konstante Höhe aufweist Punkt von 25-500 0 C hat, z.B. nadeiförmigem Chromdioxyd in und im wesentlichen schwingungsfrei ist und die mit der das 30 einem Alkydharz oder anderem geeignetem Bindemittel latente magnetische Bild tragende Oberfläche (76) in Berührung bedeckt.

kommt. Die Trommel 15 dreht sich entgegen dem Uhrzeigersinn. Die

5. Bepulverungsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch ferromagnetische Schicht auf der Trommel wird durch den Vorgekennzeichnet, dass die Rakel (77) eine Breite von 3,2 bis magnetisierer 19, der ein periodisches Muster aufzeichnet,

9.6 mm hat. 35 gleichmässig magnetisiert. 10 bis 59 Ummagnetisierungen pro

6. Bepulverungsvorrichtung nach den Ansprüchen 4 und 5, mm auf der magnetisierbaren Oberfläche stellen einen geeigne-dadurch gekennzeichnet, dass der Keil winkel (oc) der die Toner- ten Arbeitsbereich dar, wobei 12 bis 24 Ummagnetisierungen teilchen ergreifenden Rakel (77) 30 bis 45° beträgt. pro mm bevorzugt werden. Die magnetisierte Oberfläche der

7. Bepulverungsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch Trommel wird dann in Berührung mit dem Dokument an der bei gekennzeichnet, dass die Kante der mit den Tonerteilchen (78) 40 20 angedeuteten Belichtungsstation vorbeigeführt. Die Belich-in Berührung kommenden Rakel (77) sich in einem Bereich von tungsstation besteht aus der Lampe 21 und dem Reflektor 22.

15 vor bis 30° nach dem höchsten Punkt am Umfang der drehba- Die Oberfläche der Trommel 15 wird stufenweise belichtet, bis ren magnetischen Rolle (74) befindet. das gesamte Dokument als latentes magnetisches Ladungsbild auf der Oberfläche der Trommel 15 aufgezeichnet worden ist.

45 Das verwendete Chromdioxyd hat eine Curie-Temperatur von etwa 116 °C. Die verschiedenen Druck- und Schriftzeichen auf dem zu kopierenden Dokument decken die Bereiche des Verschiedene Verfahren wurden bisher zum Aufbringen von Chromdioxyds, über denen diese Druck- und Schriftzeichen lie-magnetisch anziehbaren Tonerteilchen auf ein latentes magneti- gen, während der Belichtung ab, wodurch verhindert wird, dass sches Bild angewendet. Im allgemeinen wurde dies durch kaska- 50 sie die Curie-Temperatur erreichen. Nach der Belichtung weist denförmiges Bepulvern des laternten magnetischen Bildes mit somit die Oberfläche der Trommel 15 magnetisierte Bereiche magnetisch anziehbaren Tonerteilchen beispielsweise nach der aus Chromdioxyd auf, die den die Druck- und Schriftzeichen in der US-PS 3 698 005 beschriebenen Weise erreicht. Die US-PS des zu kopierenden Dokuments tragenden Bereichen entspre-3 640247 beschreibt ein anderes Verfahren, bei dem ein nicht chen, während die anderen Bereiche, die nicht in dieser Weise magnetisierbares Rohr, das eine drehbare Reihe von Stabma- 55 abgedeckt werden, entmagnetisiert werden.

gneten enthält, verwendet wird, um feinteiligen Toner aus einem Nach der Belichtung fällt das zu kopierende Original in die Behälter zu einer Auflage neben einer Trommel zu befördern, in Schale 23.

deren Oberfläche ein latentes magnetisches Bild vorhanden ist. Die bildmässig magnetisierte Trommel 15 dreht sich an einer Gegenstand der Erfindung sind ein Verfahren und eine Vor- Bepulverungsvorrichtung 24 vorbei, deren Einzelheiten in Fig. 2 richtung zum Bepulvern einer Oberfläche, die ein latentes 60 dargestellt sind. Der Toner ist ein feines Pulver eines magneti-magnetisches Bild trägt, mit Tonerteilchen. Dieses Bepulvern sehen Materials, z.B. Eisenoxyd, das von einem thermoplasti-soll in einer solchen Weise stattfinden, dass inerhalb eines sehr sehen Harz mit verhältnismässig niedrigem Erweichungspunkt weiten Bereiches der Geschwindigkeiten der Oberfläche des von 70 bis 120 °C umhüllt ist. Der Toner hat im allgemeinen eine Aufzeichnungsträgers eine ausgezeichnete Gleichmässigkeit mittlere Teilchengrösse von 10 bis 30 (im. Eine Vakuumrakel 31 und Dichte über die gesamte Breite des latenten magnetischen 65 wird verwendet, um Tonerteilchen, die zufällig an den entma-Bildes erzielbar ist. gnetisierten Bereichen des Chromdioxyds auf der Oberfläche

Hierzu dient erfindungsgemäss ein Bepulverungsverfahren der Trommel 15 haftengeblieben sein können, zu entfernen. Das nach den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1. Die Papier 32, auf dem die Kopie anzufertigen ist, wird von der Rolle

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33 um Führungsrollen 34,35 und 36 zu Lieferrollen 37 und 38 geführt. Eine Andruckwalze 39 wirkt mit der Walze 40 zusammen, die mit Messern 41 versehen ist. Die Walzen 39 und 40 werden mit nicht dargestellten Mitteln so betätigt, dass das Papier auf die gleiche Länge wie die Länge des zu kopierenden Originals geschnitten wird. Das Papier wird dann durch die Rollen 42 und 43 mit der Oberfläche der Trommel 15 in Berührung gebracht. Das die Oberfläche der Trommel 15 berührende Papier 32 wird an einer Koronaentladungsvorrichtung 44 vorbeigeführt. Die Koronaentladungsvorrichtung 44 ist vorzugsweise wie die Entladungsvorrichtung des Typs «Corotron» ausgebildet, die aus einem Koronadraht, der einen Abstand von etwa 17,5 mm vom Papier hat, und einem Metallschirm besteht, der etwa 75% des Koronadrahts umgibt und eine dem Papier 32 zugewandte Öffnung von etwa 90° um den Koronadraht frei-lässt. Der Metallschirm ist vom Koronadraht isoliert. Der Metallschirm wird beim Erdpotential gehalten. Der Koronadraht hat im allgemeinen einen Durchmesser von 0,025 bis 0,25 mm und wird auf einer Spannung von 3000 bis 10 000 V gehalten. Der Koronadraht kann bei negativer oder positiver Spannung gehalten werden, wobei negative Spannung bevorzugt wird. Die Koronaentladung vom Draht lädt die Rückseite des Papiers auf, wodurch eine Kraft erzeugt und auf die Tonerteilchen zur Einwirkung gebracht wird, die genügt, um ihre magnetische Anziehung zum magnetisierten Chromdioxyd auf der Oberfläche der Trommel 15 selbst bei Sättigungsmagnetisierung zu überwinden, und wodurch die Tonerteilchen auf das Papier 32 übertragen werden, wenn das Papier aus der Übertragungszone entfernt wird. Der Druck zwischen dem Papier 32 und der Oberfläche der Trommel 15 ist nur ganz gering (d. h. gerade genügend, um sie nebeneinander zu halten). Der Druck zwischen dem Papier 32 und der Trommel 15 wird im wesentlichen vollständig durch die elektrostatische Anziehung erzeugt, ■die durch die Koronaentladungsvorrichtung 44 erzeugt wird. Das Papier 32 wird dann von der Oberfläche der Trommel 15 durch die Wirkung eines Saugbandes 50 in Verbindung mit der Wirkung des Puffers 45 entfernt, der das Papier auf die Oberfläche des endlosen Saugbandes 50 zieht, das durch die Rollen 51 und 52 angetrieben wird. Das Papier 32 wird dann unter Einschmelzgliedern 53,54 und 55 weitergeführt, die das thermopla-tische Harz, das das ferromagnetische Material in den Tonerteilchen umhüllt, erhitzen, so dass sie geschmolzen und mit dem Papier 32 verschmolzen werden. Das bepulverte Papier wird dann in die Kopieabiageschale 56 geführt.

Die in Fig. 2 dargestellte Bepulverungsvorrichtung 24 ist mit einem Becken 71 versehen, das teilweise mit Toner 72, der den Tonervorrat 73 bildet, gefüllt ist. Eine magnetische Rolle 74 taucht teilweise in den Tonervorrat 73 und dreht sich in Richtung des Pfeils. Hierdurch wird eine Tonerschicht 72' in bekannter Weise nach oben gehoben und bis dicht an das latente magnetische Bild 75 befördert, das auf einem Aufzeichnungsträger 76 getragen wird, der gewöhnlich auf eine Trommel aufgebracht ist. Ein Blatt 77 oder eine Rakel hebt die Tonerschicht 72' von der Oberfläche der magnetischen Rolle 74 ab und wirbelt sich auf, wodurch eine stehende Welle von aufgewirbeltem Toner 78 entsteht, die mit dem latenten magnetischen Bild 75 in Berührung kommt und es bepulvert, d.h. ein Bild aus Tonerteilchen auf dem Aufzeichnungsträger 76 erzeugt. Dies kann nach Belieben unter Verwendung einer oder mehrerer magnetischer Rollen wiederholt werden. Es wurde gefunden, dass eine Rolle für ein 13 cm breites System genügt und hierbei eine ausgezeichnete Dichte erzielt wird. Der zum Bepulvern nicht gebrauchte Toner wird in den Tonervorrat 73 zurückgeführt und durch den Rührer 79 in Bewegung gehalten. Der Rührer wird mit einer Geschwindigkeit betrieben, bei der der Tonervorrat ohne Klumpenbildung und ohne übermässig starke Staubbildung ständig gut gerührt wird. Ein nicht dargestelltes Abstreifblatt kann mit dazu beitragen, den Toner in das Tonerbecken 71 zurückzuführen, wenn die magnetische Rolle zu dem Typ gehört, dessen gesamter Umfang magnetisiert ist.

Zum Betonern von latenten Bildern wird die Magnetrolle 74 mit einer Geschwindigkeit gedreht, durch die die Aufwirbelung 5 derTonerwellebewirkt wird, die dann eine wohldefinierte Form hat, durch die aber keine übermässig starke Staubbildung erzeugt wird. Diese Geschwindigkeit beträgt etwa 30 cm/s. Es wurde gefunden, dass mit einer Welle aus aufgewirbeltem Toner eine Trommelgeschwindigkeit innerhalb eines weiten Bereichs, io nämlich von 15 bis 76 cm/s möglich ist.

Die gebildete aufgewirbelte Welle ist durch einen beständigen, konstanten Querschnitt, gleichmässige Höhe und das Fehlen von wesentlichen Schwingungen oder Wellenbewegungen gekennzeichnet. Die Welle ist eine stehende Welle, und das 15 Tonermaterial am Wellenkamm bewegt sich im wesentlichen im Gleichlauf mit der das latente Bild tragenden Oberfläche. Die Tonerteilchen sind in diesem Bereich am Kamm der Welle sehr stark aufgewirbelt, haben jedoch nur eine geringe kinetische Energie und werden in genügendem Masse dem Einfluss der 20 Magnetrolle entzogen, um durch das latente magnetische Bild beeinflusst zu werden.

Für die Bildung einer solchen bevorzugten aufgewirbelten Welle sind die folgenden Bedingungen wichtig:

25 Rolle Magnetische Kraft, Oberflächengeschwindigkeit, Höhe der Tonerschicht Blatt Benetzte Länge, Winkel zur Magnetrolle, Lage auf der Magnetrolle, Abstand Toner Fliessfähigkeit

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Die magnetische Rolle 74 kann in beliebiger bekannter Weise ausgebildet sein. Beispielsweise können Dauermagnete auf der rotierenden Oberfläche befestigt sein, oder die rotierende Oberfläche kann nicht magnetisch sein und sich um einen 35 Kern drehen, auf dem Magnete befestigt sind usw.

Die Ausbildung und Lage der Rakel 77 müssen so gewählt und eingestellt werden, dass die Rakel ihre Funktion im Rahmen der Erfindung optimal erfüllt. Fig. 3 veranschaulicht die Form der Rakel im Querschnitt als Keil mit einem Kantenwinkel «a», 40 einer Keilflächenlänge «L» und einer Blattlänge «d». Durch diese Form der Rakel werden ruhende Bereiche des Toners zwischen der Rakel und der Bepulverungsrolle ausgeschaltet. Bei einer Oberflächengeschwindigkeit des Aufzeichnungsträgers 76 (Trommel), auf der ein latentes magnetisches Bild erzeugt wor-45 den ist, von 15 bis 76 cm/s und bei Verwendung einer Rolle 84 mit einem Durchmesser von etwa 5 cm bei einer Feldstärke von 480 Gauss kann der Winkel et von 30 bis 45° variieren. Bevorzugt wird ein Winkel von 30° für die Oberflächengeschwindigkeit des Aufzeichnungsträgers von 30 cm/s. Die Keilfläche «L», so deren Länge von der Oberflächengeschwindigkeit der magnetischen Rolle und von den Fliesseigenschaften des Toners abhängt, jedoch durch Festigkeitserfordernisse begrenzt ist, kann auf 1,6 bis 6,4 mm eingestellt werden, wobei 3,2 mm bevorzugt werden. Die Fläche «L» ist flach dargestellt. In der Praxis 55 kann sie jedoch auch konkav oder konvex sein. Die Blattlänge «d» kann 3,2 bis 9,6 mm betragen, wobei 6,4 mm bevorzugt werden. Das Blatt wird unter Spannung gehalten. Der Abstand zwischen Rakel und Rolle sollte so gering wie möglich gehalten werden, ohne dass eine Berührung möglich ist. Durch Durchlaufen 60 des Toners zwischen Rakel und Rolle wird der Wert in der Praxis auf etwa 50 bis 127 Jim begrenzt.

Es wurde gefunden (siehe Fig. 3), dass die Lage der Rakel 77 von der Oberflächengeschwindigkeit der magnetischen Rolle, von den Fliesseigenschaften des Toners und von der Beziehung 65 der Schwerkraft zur Lage der magnetischen Rolle abhängt. Sie ist in der Abbildung durch den Positionswinkel A und den Anstellwinkel ß festgelegt. Der Positionswinkel À wird auf 15° vom oberen Punkt am Umfang der magnetischen Rolle in Bewe-

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gungsrichtung ihrer Oberfläche in der in Fig. 3 dargestellten Weise eingestellt, wenn mit der bevorzugten Oberflächengeschwindigkeit der magnetischen Rolle von 30 cm/s gearbeitet wird. Um eine stehende Welle aus aufgewirbeltem Toner ohne übermässiges Stauben bei höheren Oberflächengeschwindigkeiten der magnetischen Rolle zu bilden, erweist es sich als notwendig, den Winkel A um einen Wert bis -15° zu verschieben. Da diese Einstellungen der À und ß empfindlich für die Eigenschaften des Toners sind, werden sie am besten ebenso wie die Eindringtiefe des Aufzeichnungsträgers 76 in die Welle 78 des aufgewirbelten Toners experimentell ermittelt. Hinsichtlich der Emdrìngtiefe wurde gefunden, dass bei einer Emdringtiefe von weniger als 0,625 mm spärliches Bepulvern stattfindet und bei 5 einer Eindringtiefe von mehr als 2,54 mm eine unannehmbare Verstärkung des Hintergrundes erfolgt. Für die bevorzugte Geschwindigkeit des Aufzeichnungsträgers wird eine Eindringtiefe von etwa 1,27 mm bevorzugt.

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2 Blatt Zeichnungen