DE69013000T2

DE69013000T2 - Verfahren und gerät zur bildherstellung.

Info

Publication number: DE69013000T2
Application number: DE69013000T
Authority: DE
Inventors: Yossi 76 100 Rehovot Adam; Yakov 76 100 Rehovot Krumberg; Benzion Edmonton Alberta T5J 0J0 Landa; Amiran 59 100 Bat Yam Lavon; Yehuda 76 100 Rehovot Niv; Hanna 58 100 Holon Pinhas
Original assignee: Indigo BV
Current assignee: HP Indigo BV
Priority date: 1989-08-14
Filing date: 1990-07-23
Publication date: 1995-05-04
Anticipated expiration: 2010-07-24
Also published as: CA2064848C; CA2064848A1; EP0486534A1; JPH04507303A; DE69013000D1; JP3263069B2; HK137595A; WO1991003007A1; EP0486534B1

Description

VERWANDTE ANMELDUNGEN

Die Anmeldung ist eine Teilfortführung der schwebenden US- Patentanmeldungen mit der Nr. 306,076, eingereicht am 6. Februar 1989 (Veröffentlichungs-Nr. WO-A-90/08984), der Nr. 393,649, eingereicht am 14. August 1989 (Veröffentlichungs-Nr. WO-A-91/03006 und WO-A-91/03007) der Nr. 400,717, eingereicht am 30. August 1989, der Nr. 446,877, eingereicht am 6. Dezember 1989, und der Nr. 508,287, eingereicht am 13. April 1990, wobei der Offenbarungsgehalt all dieser Anmeldungen hier durch Bezugnahme mit umfaßt ist.

GEBIET DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft Bildübertragungstechniken und eine Vorrichtung für die Verwendung in der Elektrophotographie.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Flüssigtonerbilder werden dadurch entwickelt, indem die Dichte von pigmentierten Festkörperstoffen in einem Entwicklermaterial auf einer ein latentes Bild tragenden Fläche gemäß einem abgebildeten Muster verändert wird. Die Veränderungen in der Dichte werden durch entsprechende Muster der elektrischen Felder erzeugt, die von der das latente Bild tragenden Fläche nach außen verlaufen. Die Felder werden durch die unterschiedlichen Latentbild- und Hintergrundspannungen auf der das latente Bild tragenden Fläche erzeugt und ebenso durch eine Spannung auf einer Entwicklerplatte oder Walze.
Im allgemeinen umfassen entwickelte Flüssigtoner-Bilder eine Trägerflüssigkeit und Tonerteilchen und sind nicht homogen. In typischer Weise enthält ein Flüssigtonerentwickler ca. 1,5% bis 2% Festkörper oder Festkörperstoffe und ein entwickeltes Bild enthält ca. 15% Festkörper. Das entwickelte Bild besitzt eine Zone höherer Dichte näher bei der das latente Bild tragenden Fläche und eine "flaumige", d.h. lose gebundene Zone, die weiter weg von der das latente Bild tragenden Fläche liegt.
Um die Übertragung eines entwickelten Bildes von der das latente Bild tragenden Fläche auf ein Substrat zu verbessern, ist es sehr wünschenswert sicherzustellen, daß vor der Übertragung die pigmentierten Festkörper nahe den Hintergrundzonen im wesentlichen entfernt werden und daß die Dichte der pigmentierten Feststoffe oder Festkörper in dem entwickelten Bild erhöht wird, so daß dadurch das entwickelte Bild kompaktiert oder versteift wird. Das Kompaktieren oder Versteifen des entwickelten Bildes erhöht die Bildviskosität und verbessert die Fähigkeit des Bildes, seinen Zusammenhalt aufrechtzuerhalten, und zwar unter Spannungen, die während der Bildübertragung auftreten. Es ist auch wünschenswert, daß die Überschußflüssigkeit von der das latente Bild tragenden Fläche vor der Übertragung entfernt wird.
Es ist aus dem Stand der Technik, wie in dem US-Patent 3,955,533 beschrieben, bekannt, eine Umkehrwalze zu verwenden, die ca. 50 Mikron von der das latente Bild tragenden Fläche beabstandet ist, um Trägerflüssigkeit und die pigmentierten Festkörper in der Zone jenseits des Außenrandes des Bildes abzuscheren oder wegzupressen und dadurch relativ saubere Flächen oberhalb des Hintergrundes zurückzulassen.
Die Technik, die Trägerflüssigkeit zu entfernen ist allgemein als Dosierung bekannt. Eine alternative Bemessungstechnik, die in den US-Patenten 3,767,300 und 3,741,643 beschrieben ist, verwendet ein Luftmesser, sie war jedoch nicht besonders erfolgreich, und zwar aufgrund einer Verschmutzung des Hintergrundes als Ergebnis einer Turbulenzbildung. Auch wurde die Koronaentladung dafür verwendet, Flüssigkeit aus dem entwickelten Flüssigbild auszupressen und zu entfernen.
In dem US-Patent 3,957,016 ist die Verwendung einer positiv vorgespannten Meßwalze vorgeschlagen, wobei die Meßwalze auf einer Spannung gehalten wird, die zwischen den Bild- und Hintergrundspannungen liegt, um den Hintergrund zu säubern und das Bild etwas zu verdichten.
Beim Stand der Technik ist es bekannt, eine Bildübertragung von einem Photorezeptor auf ein Substrat vorzunehmen, welches von einer geladenen Walze abgestützt ist. Wenn das Bild nicht versteift wird, bevor es den Klemmbereich des Photorezeptors und der Walze erreicht, so kann eine Bildanpressung und Fließen auftreten. Dies gilt insbesondere dann, wenn das Substrat aus einem nicht porösen Material, wie Kunststoff, besteht.
Gemäß dem Stand der Technik werden Flüssigtonerbilder im allgemeinen durch Elektrophorese auf Substrate übertragen, wobei das geladene Bild von der das latente Bild tragenden Fläche auf das Substrat über die Trägerflüssigkeit und unter dem Einfluß eines elektrischen Feldes bewegt wird, welches durch eine hohe Spannung erzeugt wird und dem Substrat zugeordnet ist, welches eine entgegengesetzte Polarität zur Ladung der Bildteilchen hat.
Die Spannung und auch die Feldstärke, die für eine Elektrophorese-Übertragung verfügbar sind, sind durch die Gefahr eines elektrischen Durchschlags eingeschränkt, der sowohl an den Eintritts- als auch Austrittsrändern der Klemmstelle auftreten kann, und zwar aufgrund des Minimums der Paschen-Kurve, die bei ca. 8 Mikron liegt. Demnach sollte gemäß der Paschen-Kurve der Spannungsunterschied an der Einklemmstelle (nip) in bevorzugter Weise nicht ca. 360 Volt überschreiten, um einen elektrischen Durchschlag zu vermeiden und eine mögliche Zerstörung des Bildes und auch der das latente Bild tragenden Fläche zu vermeiden.
Eine elektrophoretische Verdichtung von Bildern vor der Übertragung derselben ist in dem US-Patent 4,286,039 beschrieben, welche eine Bemessungswalze zeigt, auf die eine negativ vorgespannte Quetschwalze folgt. Die Quetschwalze dient sowohl dazu, das Bild zu verdichten als auch Überschußflüssigkeit zu entfernen.
Die US-Patente 4,690,539 und 4,708,460 beschreiben eine Vorrichtung zum Entfernen von im wesentlichen der gesamten Trägerflüssigkeit aus einem Flüssigbild auf einen Bildübertragungsteil, und zwar vor der Übertragung auf ein endgültiges Substrat.
Das US-Patent 4,684,238 beschreibt die Verwendung einer elektrisch angetriebenen Walze, die von einem Flüssigbild auf einem Zwischenübertragungsteil beabstandet ist. Die angegebene Aufgabe dieses Mechanismus besteht darin, das Bild zu verdichten und Flüssigkeit aus diesem zu entfernen.
Das US-Patent 4,796,048 beschreibt ein System zum Übertragen eines Flüssigtonerbildes von einem Photoleiter auf ein Bildübertragungsteil. Das Bildübertragungsteil wird gegen den Photoleiter während der Übertragung gedrückt, um die Trägerflüssigkeit aus den Nicht-Bildbereichen auszuquetschen. Die Bildbereiche werden in einer beabstandeten Beziehung von dem Zwischenübertragungsteil durch Abstandsteilchen in dem Tonermaterial gehalten, wie dies in dem US-Patent Nr. 4,582,774 beschrieben ist. Dieses Tonermaterial ist der einzige Toner, der in dem US-Patent 4,796,048 als ein geeigneter Toner beschrieben wird.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, eine verbesserte Vorrichtung zur Beschleunigung der Bildübertragung vorzusehen.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird ein Flüssigtonerbild von einer bildformenden Fläche auf ein Zwischenübertragungsteil übertragen, um dann anschließend auf ein endgültiges Substrat übertragen zu werden. Das Flüssigtonerbild enthält einen flüssigen Abschnitt mit einer Trägerflüssigkeit und einen Festkörperabschnitt mit pigmentierten polymerischen Tonerteilchen, die im wesentlichen in der Trägerflüssigkeit bei Raumtemperatur nicht löslich sind, wobei der Polymer-Abschnitt desselben im wesentlichen eine Einzelphase mit der Trägerflüssigkeit bei erhöhten Temperaturen bildet. Es wird ein Bildherstellungsverfahren geschaffen, welches die Schritte umfaßt: Konzentrieren des Flüssigtonerbildes auf einen gegebenen nichtflüchtigen Feststoffprozentsatz durch Verdichten des Feststoffabschnitts desselben und durch Entfernen der Trägerflüssigkeit aus demselben; Übertragen des Flüssigtonerbildes auf ein Zwischenübertragungsteil; Erhitzen des Flüssigtonerbildes auf dem Zwischenübertragungsteil auf eine Temperatur, die wenigstens so hoch ist, wie diejenige, bei der der Polymerabschnitt der Tonerteilchen und die Trägerflüssigkeit im wesentlichen eine einzelne Phase bei einem gegebenen Festkörperprozentsatz bilden; und Übertragen des erhitzten Flüssigtonerbildes auf ein endgültiges Substrat.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird ein Flüssigtonerbild von einer bildformenden Fläche auf ein Zwischenübertragungsteil übertragen, und zwar für eine nachfolgende Übertragung auf das endgültige Substrat. Das Flüssigtonerbild enthält einen flüssigen Abschnitt mit einer Trägerflüssigkeit und einen Festkörperabschnitt, der Tonerteilchen enthält. Es wird ein Bildherstellungsverfahren geschaffen, welches die Schritte enthält: Konzentrieren des Flüssigtonerbildes durch Verdichten des Festkörperabschnitts desselben und Entfernen der Trägerflüssigkeit aus demselben derart, daß das Bild einen nichtflüchtigen Festkörperprozentsatz in der Größe zwischen 20% und 35% aufweist; Übertragen des Flüssigtonerbildes auf ein Zwischenübertragungsteil; und Übertragen des Flüssigtonerbildes auf ein endgültiges Substrat.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfaßt der Schritt der Konzentrierung das gleichzeitige Anlegen eines elektrischen Feldes, um den Feststoffanteil des Bildes zu verdichten, und Anlegen eines Druckes, um die Flüssigkeit aus dem Bild zu entfernen.
Bei bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung kann der nichtflüchtige Festkörper-Prozentsatz ca. 20%, 25%, 30% oder 35% oder mehr betragen, und zwar nach dem Schritt der Konzentration.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Einzelphase eine Flüssigphase. Alternativ oder zusätzlich kann bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung der Schritt der Konzentration dazu verwendet werden, um den Feststoffprozentsatz auf einen Wert zu erhöhen, bei dem eine Phasentrennung nicht stattfinden kann.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird auch eine Bildherstellungsvorrichtung geschaffen, die einen Flüssigentwickler mit einer Trägerflüssigkeit und pigmentierte polymerische Tonerteilchen verwendet, die im wesentlichen nicht lösbar in der Trägerflüssigkeit bei Raumtemperatur sind und wobei der Polymer-Abschnitt desselben im wesentlichen eine Einzelphase mit der Trägerflüssigkeit bei erhöhter Temperatur bildet, wobei die Vorrichtung folgendes enthält: eine Bilderzeugungsfläche, eine Vorrichtung, welche den Flüssigentwickler verwendet, um ein Flüssigtonerbild mit einem Flüssigkeitsabschnitt zu formen, der die Trägerflüssigkeit und einen Feststoffabschnitt mit Tonerteilchen enthält, und zwar auf der Bildherstellungsfläche, ferner eine Vorrichtung enthält, um das Flüssigtonerbild auf einen gegebenen nichtflüchtigen Feststoff-Prozentsatz zu konzentrieren, indem der Feststoffabschnitt des Flüssigtonerbildes verdichtet wird und die Trägerflüssigkeit aus diesem entfernt wird; eine Vorrichtung zum Übertragen des Flüssigtonerbildes auf ein Zwischenübertragungsteil nach der Konzentration desselben, eine Vorrichtung zum Erwärmen des Flüssigtonerbildes auf dem Zwischenübertragungsteil auf eine Temperatur, die wenigstens so hoch ist wie diejenige, bei der der Polymer- Abschnitt der Tonerteilchen und die Trägerflüssigkeit im wesentlichen eine Einzelphase bei der gegebenen Konzentration bilden, und eine Vorrichtung zum Übertragen des Flüssigtonerbildes nach dem Erwärmen desselben, auf ein endgültiges Substrat.
Ferner ist bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung eine Bildherstellungsvorrichtung vorgesehen, die einen Flüssigentwickler verwendet, wobei die Vorrichtung folgendes enthält: eine Bildherstellungsfläche, eine Vorrichtung, die den Flüssigentwickler verwendet, um ein Flüssigtonerbild mit einem Flüssigkeitsabschnitt, der die Trägerflüssigkeit enthält, und mit einem Feststoffabschnitt, der die Tonerteilchen enthält, auf der Bildherstellungsfläche zu formen, eine Vorrichtung zum Konzentrieren des Flüssigtonerbildes durch Verdichten des Feststoffabschnitts desselben und durch Entfernen der Trägerflüssigkeit aus demselben, mit einer Vorrichtung zum Erhöhen des nichtflüchtigen Feststoff-Prozentsatzes des Flüssigtonerbildes auf eine Größe zwischen 20% und 35%, eine Vorrichtung zum Übertragen des Flüssigtonerbildes auf ein Zwischenübertragungsteil und eine Vorrichtung zum Übertragen des Flüssigtonerbildes von dem Zwischenübertragungsteil auf ein endgültiges Substrat.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung enthält die Vorrichtung zum Konzentrieren eine Einrichtung, um gleichzeitig ein elektrisches Feld anzulegen, um den Feststoffabschnitt des Bildes zu verdichten und mechanischen Druck auszuüben, um die Flüssigkeit aus dem Bild zu entfernen. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung enthält die Vorrichtung zum Konzentrieren eine elektrisch angetriebene Quetschwalze, die gegen die Bildherstellungsfläche gedrückt wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besteht die Einzelphase aus einer Flüssigphase. Alternativ oder zusätzlich ist die Vorrichtung zum Konzentrieren dafür ausgebildet, um den Feststoff-Prozentsatz auf einen Wert zu erhöhen, bei dem die Phasentrennung nicht stattfinden kann.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung enthält die Bildherstellungsvorrichtung auch eine optische Strahlungseinrichtung, um sowohl das Bild als auch die Hintergrundbereiche vor der Bildübertragung auf das Bildübertragungsteil zu entladen. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfaßt die optische Strahlungsvorrichtung wenigstens eine lichtemittierende Diode. In einer bevorzugten Ausführungsform enthält die optische Strahlungsvorrichtung wenigstens zwei Strahlungsquellen, die Licht unterschiedlicher Farbe ausstrahlen.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Die vorliegende Erfindung kann besser und vollständiger aus der nun folgenden detaillierten Beschreibung unter Hinweis auf die Zeichnungen verstanden werden, in welchen zeigen:
Fig. 1 eine vereinfachte Schnittdarstellung der elektrophotographischen Vorrichtung, die gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung konstruiert ist und arbeitet; und
Fig. 2 ein Teil von einem teilweise vereinfachten typischen Phasen-Diagramm ist, und zwar für einen bevorzugten Flüssigtoner für die vorliegende Erfindung.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Es soll nun auf Fig. 1 eingegangen werden, die eine elektrophotographische Bildherstellungsvorrichtung veranschaulicht, welche gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung konstruiert ist und arbeitet. Die Erfindung wird für Flüssigentwicklersysteme beschrieben, und zwar mit negativ geladenen Tonerteilchen und mit negativ geladenen Photoleitern, d.h. Systemen, die in der Umkehrbetriebsart betrieben werden. Für andere Kombinationen von Tonerteilchen und Photoleiter-Polarität werden die Werte und die Polaritäten der Spannungen geändert, und zwar gemäß den Prinzipien der Erfindung, wie sie beansprucht wird.
Die Erfindung kann unter Verwendung einer Vielfalt von Flüssigentwicklertypen praktiziert werden, sie ist jedoch speziell für Flüssigentwickler geeignet, die eine Trägerflüssigkeit und pigmentierte polymerische Tonerteilchen enthalten, die im wesentlichen nichtlöslich in der Trägerflüssigkeit bei Raumtemperatur sind und die die Trägerflüssigkeit bei erhöhten Temperaturen solvatisieren. Dies ist eine Eigenschaft des Flüssigentwicklers des Beispiels 1 des US-Patents 4,794,651, dessen Offenbarung hier unter Bezugnahme voll mit eingeschlossen wird. Ein Teil eines vereinfachten Phasendiagramms eines typischen Toners dieses Typs ist in Fig. 2 gezeigt. Dieses Diagramm gibt die Zustände des Polymer-Abschnitts der Tonerteilchen und der Trägerflüssigkeit wieder. Das Pigment in den Teilchen hat allgemein wenig Anteil an dem Prozeß und die hier verwendeten Hinweise auf "Einzelphase" und auf "Solvation" weisen auf den Zustand des Polymerteils der Tonerteilchen zusammen mit der Trägerflüssigkeit hin.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird ein Flüssigentwickler dadurch hergestellt, indem 10 Teile von Elvax II 5950 (E.I. du Pont) und 5 Gewichtsteile von Isopar L (Exxon) mit niedriger Geschwindigkeit in einem doppelwandigen Doppelplanetenmischer, der an eine Öl-Heizeinheit angeschlossen ist, für eine Stunde gemischt werden, wobei die Heizeinheit auf 130ºC eingestellt wird. Eine Mischung aus 2,5 Gewichtsteilen von Mogul L Kohlenstoff (Cabot) und 5 Gewichtsteilen von Isopar L wird dann in die Mischung in dem Doppelplanetenmischer hinzugefügt und die resultierende Mischung wird weiter für eine Stunde mit hoher Geschwindigkeit gemischt. Es werden 20 Gewichtsteile von Isopar L auf 110ºC vorerwärmt und dem Mischer hinzugegeben und der Mischvorgang wird mit einer hohen Geschwindigkeit für eine Stunde fortgesetzt. Es wird dann die Heizeinheit abgetrennt und der Mischvorgang wird so lange fortgesetzt, bis die Temperatur der Mischung auf 40ºC abgesunken ist.
100 g des resultierenden Materials wird mit 120 g von Isopar L gemischt und die Mischung wird für 90 Stunden in einer Reibmühle gemahlen, um eine Dispersion der Teilchen zu erhalten. Das Material wird in Isopar L dispergiert auf einen Feststoffgehalt von 1,5 Gew.-%.
Der hergestellte bevorzugte Flüssigentwickler enthält Tonerteilchen, die mit einer Vielzahl von faserförmigen Fortsätzen oder Ranken versehen sind, wie dies in dem US- Patent 4,794,651 beschrieben ist, dessen Offenbarung hier durch Hinweis voll mit einbezogen wird. Der bevorzugte Flüssigentwickler ist dadurch gekennzeichnet, daß dann, wenn die Konzentration der Tonerteilchen über 20% erhöht wird, die Viskosität des Materials stark erhöht wird, und zwar offenbar in einer nahezu exponentiellen Weise.
Ein Ladungsdirektor, der gemäß dem Beispiel 1 des Inhabers der schwebenden US-Patentanmeldung mit der Nr. 354,121, eingereicht am 22. April 1989 und welches mit FEUCHTIGKEITSTOLERANTE LADUNGSDIREKTORMATERIALIEN bezeichnet ist, wobei der Offenbarungsgehalt dieser Patentanmeldung hier durch Hinweis voll mit einbezogen wird, hergestellt wird, wird zu der Dispersion in einer Menge hinzugegeben, die gleich ist ca. 3 Gew.-% der Feststoffe in dem Entwickler.
Wie bei den herkömmlichen elektrophotographischen Systemen enthält die Vorrichtung nach Fig. 1 typischerweise eine Trommel 10, die dafür angeordnet ist, sich um eine Achse 12 in einer Richtung zu drehen, die allgemein durch einen Pfeil 14 angezeigt ist. Die Trommel 10 ist mit einer zylinderförmigen Photoleiter-Oberfläche 16 versehen.
Eine Koronaentladevorrichtung 18 kann so betrieben werden, um die Photoleiter-Fläche 16 einheitlich aufzuladen, und zwar mit einer negativen Ladung. Eine fortgesetzte Drehung der Trommel 10 bringt die aufgeladene Photoleiterfläche 16 in eine Bildempfangsbeziehung zu einer Belichtungseinheit, die eine Linse 20 enthält, welche ein Bild auf die geladene Photoleiterfläche 16 fokussiert, wobei selektiv die Photoleiterfläche entladen wird und dadurch eine elektrostatisches latentes Bild auf dieser erzeugt wird. Das latente Bild umfaßt Bildbereiche mit einem gegebenen Bereich von Potentialen und umfaßt Hintergrundbereiche mit einem unterschiedlichen Potential. Das Bild kann mit Hilfe eines Lasers wie beim Drucken bei einem Computer hergestellt werden oder es kann das Bild einer Vorlage wie in einem Kopierer sein.
Eine fortgesetzte Drehung der Trommel 10 bringt die geladene Photoleiterfläche 16, die das elektrostatische latente Bild trägt, in eine Entwicklungseinheit 22, die dafür ausgebildet ist, um Flüssigentwickler aufzutragen, der einen Feststoffabschnitt mit pigmentierten Tonerteilchen enthält und einen Flüssigkeitsabschnitt mit einer Trägerflüssigkeit enthält, um das elektrostatische latente Bild zu entwickeln. Das entwickelte Bild enthält Bildbereiche, die pigmentierte Tonerteilchen aufweisen und enthält Hintergrundbereiche. Die Entwicklungseinheit 22 kann eine Einzelfarben-Entwicklervorrichtung sein, und zwar von irgendeinem herkömmlichen Typ oder kann aus einer Vielzahl von Einzelfarben-Entwicklervorrichtungen bestehen für die Erzeugung von Vollfarbenbildern, wie dies auf dem Gebiet bekannt ist. Alternativ können Vollfarbenbilder dadurch hergestellt werden, indem den Flüssigtoner in der Entwicklungseinheit ändert, wenn die Farbe, die gedruckt werden soll, geändert wird. Alternativ kann eine Glanzflächenfarbentwicklung angewandt werden, wie dies auf dem Gebiet bekannt ist.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung folgt auf die Auftragung des Toners das Hindurchbewegen der Photoleitfläche 16 an einer typischerweise geladenen, sich drehenden Walze 26, die in bevorzugter Weise in einer durch einen Pfeil 28 angegebenen Richtung gedreht wird. Typischerweise besteht die räumliche Trennung der Walze 26 von der Photoleitfläche ca. 50 Mikron. Die Walze 26 wirkt somit als Bemessungsrolle, wie dies auf dem Gebiet bekannt ist, wodurch die Menge der Trägerflüssigkeit auf den Hintergrundbereichen vermindert und auch die Menge der Flüssigkeit vermindert wird, die über dem Bild liegt.
In bevorzugter Weise liegt das Potential an der Walze 26 zwischen demjenigen der latenten Bildbereiche und den Hintergrundbereichen auf der Photoleiterfläche. Die typischen angenäherten Spannungen sind wie folgt: Walze 26: -500 V, Hintergrundbereich: -1000V und latente Bildbereiche: -150V.
Das Flüssigtonerbild, welches an der Walze 26 vorbeibewegt wird, sollte relativ frei von pigmentierten Teilchen sein, ausgenommen in der Zone des latenten Bildes.
Stromabwärts von der Walze 26 ist in bevorzugter Weise eine Verfestigungsrolle 30 angeordnet. Die Verfestigungsrolle 30 ist in bevorzugter Weise aus einem nachgiebigen Polymer-Material hergestellt, wie beispielsweise aus Polyurethan, welches lediglich seine natürliche Leitfähigkeit haben kann oder welches mit Kohlenstoff angereichert sein kann, um die Leitfähigkeit zu erhöhen.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird die Rolle 30 gegen die Photoleitfläche 16 gedrückt, wie beispielsweise durch eine Feder-Halterung (nicht gezeigt). Die Oberfläche der Rolle 30 bewegt sich typischerweise in der gleichen Richtung und auch mit der gleichen Geschwindigkeit wie die Photoleiterfläche, um Flüssigkeit von dem Bild zu entfernen.
In bevorzugter Weise wird eine vorgespannte Quetschvorrichtung, die in dem US-Patent 4,286,039, dessen Offenbarungsgehalt hier durch Hinweis voll mit einbezogen wird, als die Walze oder Rolle 30 verwendet. Die Rolle 30 ist auf ein Potential von wenigstens mehreren hundert und bis zu mehreren tausend Volt vorgespannt, und zwar gegenüber dem Potential des entwickelten Bildes auf der Photoleiterfläche 16, so daß sie die geladenen pigmentierten Teilchen abstößt und diese veranlaßt, sich dichter an die Bildbereiche der Photoleiterfläche 16 anzulagern, wodurch das Bild verdichtet und verfestigt wird.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung enthält die Verfestigungsrolle 30 einen Aluminiumkern mit einem Durchmesser von 20 mm, der mit einer 4 mm dicken, mit Kohlenstoff gefüllten Polyurethanbeschichtung beschichtet ist, die eine Shore A-Härte von ca. 30-35 hat und einen spezifischen Durchgangswiderstand von ca. 10&sup8; Ohm-cm. In bevorzugter Weise wird die Rolle oder Walze 30 gegen die Photoleiterfläche 16 mit einem Druck von 40-70 g pro linearem Berührungs-cm gedrückt, die sich entlang der Länge der Trommel erstreckt. Der Kern der Verfestigungsrolle 30 wird mit ca. -1800 und -2800 Volt erregt, um dadurch eine Spannungsdifferenz von bevorzugt zwischen ca. 1600 und 2700 Volt zwischen dem Kern und der Photoleiterfläche in den Bildbereichen vorzusehen. Spannungsdifferenzen bis herab auf 600 Volt sind ebenfalls möglich.
Nach einer Verfestigung unter diesen Bedingungen und bei dem bevorzugten Toner wird angenommen, daß der Feststoff- Prozentsatz in dem Bildabschnitt mindestens 35% oder mehr beträgt, wenn die Trägerflüssigkeit, die als Plastifiziermittel absorbiert wird, als Teil des Feststoffabschnitts betrachtet wird. Es ist zu bevorzugen, ein Bild mit wenigstens 25-30% Feststoffen nach der Verfestigung zu haben. Wenn der Feststoff-Prozentsatz auf der Grundlage von nichtflüchtigen Festkörpern berechnet wird, liegt der Feststoff-Prozentsatz in bevorzugter Weise über 20% und ist gewöhnlich kleiner als 30%. Es wurde herausgefunden, daß Werte von 25% besonders nützlich sind. Bei diesen Konzentrationen hat das Material eine tastenähnliche Konsistenz.
Alternativ kann das mit Kohlenstoff angereicherte Polyurethan ersetzt werden durch ein nicht angereichertes Polyurethan mit einem spezifischen Durchgangswiderstand von ca. 3 x 10¹&sup0; und es wird die Spannung so eingestellt, um eine richtige Verfestigung zu erreichen.
Stromabwärts von der Verfestigungsrolle 30 sind in bevorzugter Weise eine Vielzahl von lichtemittierenden Dioden (LEDs) 29 vorgesehen, um die Photoleiterfläche zu entladen und um das Potential zwischen dem Bild und den Hintergrundbereichen auszugleichen. Bei Prozeß-Farbsystemen, bei denen Gelbtoner, Magentatoner und Cyantoner verwendet werden, sind sowohl rote als auch grüne LEDs vorgesehen, um die Bereiche des Photoleiters hinter dem entwickelten Bild als auch die Hintergrundbereiche zu entladen.
Stromabwärts von den LEDs 29 ist ein Zwischenübertragungsteil 40 vorgesehen, welches sich in einer Richtung entgegengesetzt zu derjenigen der Photoleiterfläche 16 dreht, wie dies durch einen Pfeil 41 angezeigt ist. Das Zwischenübertragungsteil ist dafür ausgebildet, das Tonerbild von der Photoleitfläche zu empfangen und um das Tonerbild anschließend auf ein Empfangssubstrat 42, wie beispielsweise Papier, zu übertragen.
Verschiedene Typen von Zwischenübertragungsteilen sind bekannt und sind beispielsweise in dem US-Patent 4,684,238 und in den schwebenden US-Patentanmeldungen mit der Nr. 293,456 mit dem Titel VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUR BILDHERSTELLUNG UNTER VERWENDUNG EINES ZWISCHENÜBERTRAGUNGSTEILES, eingereicht am 4. Januar 1989, und der Nr. 306,076 mit dem Titel BILDERZEUGUNGSSYSTEM MIT EINER VERFESTIGUNGSVORRICHTUNG UND EINEM ZWISCHENÜBERTRAGUNGSTEIL der Anmelderin, beschrieben, wobei die Offenbarungsgehalte dieser Patentanmeldungen hier durch Bezugnahme voll mit umfaßt sind.
Im allgemeinen wird das Zwischenübertragungsteil 40 gegen die Photoleiterfläche 16 gedrückt. Einer der Effekte der Verfestigung, die oben beschrieben wurde, besteht darin, ein wesentliches Verdrücken oder anderes Verzerren des Bildes zu verhindern, was durch den Druck verursacht wird, der sich aufgrund des Andrückens ergibt. Der Verfestigungseffekt wird insbesondere ausgeprägt aufgrund der scharfen Zunahme der Viskosität mit der Konzentration des bevorzugten Toners.
Die Übertragung des Bildes auf das Zwischenübertragungsteil 40 wird in bevorzugter Weise dadurch unterstützt, indem eine elektrische Vorspannung an dem Zwischenübertragungsteil 40 angelegt wird, um den geladenen Toner an dieses anzuziehen, obwohl andere Verfahren auf dem Gebiet bekannt sind und verwendet werden können. Das nachfolgende Übertragen des Bildes auf das Substrat 42 wird in bevorzugter Weise durch Hitze und Druck unterstützt, wobei der Druck durch eine Abstützwalze 43 aufgebracht wird, obwohl auch andere Verfahren auf dem Gebiet bekannt sind und angewandt werden können.
Es wurde festgestellt, daß dann, wenn die negativ vorgespannte Quetschrolle des US-Patents 4,286,039 mit einer hohen negativen Spannung als Rolle 30 verwendet wird, der Spannungsunterschied zwischen dem Zwischenübertragungsteil und der Photoleiterfläche, der erforderlich ist, um das Bild auf das Zwischenübertragungsteil zu übertragen, drastisch reduziert wird. Es wird angenommen, daß diese Reduzierung aufgrund des Stromflusses möglich ist, der dazu neigt, das Potential des Bildes und der Hintergrundbereiche auf der bildtragenden Fläche auszugleichen und zu entladen. Die LEDs 29 entladen sowohl das Bild als auch die Nichtbildbereiche und wirken daher derart, daß diese Spannungsdifferenz weiter vermindert wird.
Für das spezielle veranschaulichte Beispiel, welches hier beschrieben wird, liegt die Spannung des Zwischenübertragungsteiles zwischen -300 V und 0 V, wenn keine Vorübertragungs-LEDs verwendet werden und liegt zwischen +200 V und +500 V, wenn diese verwendet werden.
Nachfolgend auf die Übertragung des Tonerbildes auf das Zwischenübertragungsteil greift eine Reinigungswalze 50 an die Photoleitfläche 16 an, die typischerweise in einer Richtung, wie mit dem Pfeil 52 angezeigt, gedreht wird, derart, daß deren Oberfläche sich in einer Richtung entgegengesetzt zur Bewegung der benachbarten Photoleiterfläche 16 bewegt, an die sie betriebsmäßig angreift. Die Reinigungsrolle 50 ist dafür ausgebildet, um die Oberfläche 16 abzuschrubben und zu reinigen. Ein Reinigungsmaterial, wie beispielsweise Toner kann auf die Reinigungsrolle 50 über eine Leitung 54 aufgetragen werden. Ein Wischblatt 56 vervollständigt das Reinigen der Photoleiterfläche. Irgendwelche Restladung, die auf der Photoleiterfläche 16 verblieben ist, wird dadurch entfernt, indem die Photoleiterfläche mit Licht von einer Lampe 58 beflutet wird.
In einem Mehrfarbensystem wird nachfolgend nach der Vervollständigung des Zyklusses für eine Farbe, der Zyklus anschließend wiederholt, und zwar für andere Farben, die dann anschließend von der Photoleiterfläche 16 auf das Zwischenübertragungsteil 40 übertragen werden. Die einzelnen Farbbilder können aufeinanderfolgend auf das Papier in ausgerichteter Form übertragen werden oder können alternativ auf dem Zwischenübertragungsteil überlagert werden und dann als Gruppe auf das Substrat 42 übertragen werden.
Details der Konstruktion der Oberflächenschichten der bevorzugten Zwischenübertragungsteile sind in der US-Patentanmeldung mit der Nr. 393,631 gemäß dem Titel BILDÜBERTRAGUNGSVORRICHTUNG MIT EINEM INTEGRALEN HEIZER der Anmelderin gezeigt, wobei der Offenbarungsgehalt dieser Patentanmeldung hier durch Bezugnahme voll mit umfaßt ist.
Im allgemeinen wird das Bild auf dem Zwischenübertragungsteil 40 zu dem Zweck erhitzt, um die Übertragung desselben auf das Substrat 42 zu vereinfachen. Dieses Erhitzen erfolgt in bevorzugter Weise bis zu einer Temperatur oberhalb einer Schwellenwerttemperatur einer im wesentlichen Solvation der Trägerflüssigkeit in den Tonerteilchen.
Wie aus Fig. 2 zu ersehen ist, hängt dann, wenn das Bild erhitzt wird, der Zustand des Bildes, d.h. der Polyerabschnitt der Tonerteilchen und der Trägerflüssigkeit, von mehreren Faktoren ab, und zwar hauptsächlich von der Temperatur des Zwischenübertragungsteiles und von der Konzentration der Tonerteilchen. Wenn somit der Prozentsatz der Tonerteilchen gleich "A" ist und die Temperatur des Zwischenübertragungsteiles gleich ist "Y", trennt sich das Flüssigbild in zwei Phasen, wobei die eine Phase im wesentlichen eine Flüssigpolymer/Trägerflüssigkeit-Phase ist und wobei die andere Phase hauptsächlich aus der Trägerflüssigkeit besteht. Wenn andererseits der Prozentsatz der Tonerteilchen gleich "B" bei der gleichen Temperatur ist, so ist im wesentlichen lediglich eine Phase, und zwar eine Flüssigpolymer/Trägerflüssigkeit-Phase, vorhanden. Es wird angenommen, daß es zu bevorzugen ist, daß getrennte Flüssigpolymer/Trägerflüssigkeit- und Flüssigphasen sich nicht bis zu einem wesentlichen Ausmaß ausbilden, wie dies jedoch beispielsweise dann der Fall ist, wenn die Konzentration gleich "C" ist.
Dieser Typ der Phasentrennung wird auf dem Zwischenübertragungsteil als unerwünscht betrachtet. Es wird angenommen, daß ein Fehlen der wesentlichen Phasentrennung dieses Typs in dem Bild auf dem Zwischenübertragungsteil zu einer verbesserten Bildqualität führt, und zwar mit einer verbesserten In-Line-Einheitlichkeit.
Es sei darauf hingewiesen, daß das Erhitzen des Bildes auf dem Zwischenübertragungsteil nicht bedeutet, daß das Bild vollständig getrocknet wird, obwohl sich eine gewisse Verdampfung der Trägerflüssigkeit ergeben kann. Vielmehr bleibt das Bild auf dem Zwischenübertragungsteil in Form einer viskosen Flüssigkeit besteht, und zwar bis zu dessen Übertragung auf das endgültige Substrat.
Die Erfindung wurde anhand einer spezifischen Ausführungsform unter Verwendung einer elektrisch angetriebenen Quetschrolle zum Konzentrieren des Flüssigtonerbildes auf der Photoleiterfläche beschrieben. Alternativ können andere Verfahren der Konzentration des Bildes, d.h. das Verfestigen des Feststoffabschnitts desselben und das Entfernen der Flüssigkeit aus demselben, angewandt werden, vorausgesetzt, daß diese Verfahren das Bild auf das erforderliche Ausmaß konzentrieren. Diese Verfahren umfassen die Verwendung von getrennten Feststoffabschnitt-Kompaktierungsvorrichtungen und einer die Flüssigkeit entfernenden Einrichtung, wie diejenigen, die in der US-Patentanmeldung mit der Nr. 306,076 beschrieben sind, die an früherer Stelle unter Bezugnahme voll mit einbezogen wurde. Alternativ kann die Vorrichtung eine Feststoffabschnitt-Kompaktiervorrichtung verwenden, gefolgt von einem Zwischenübertragungsteil, welches gegen den Photoleiter gedrückt wird, um die Flüssigkeit aus dem Bild zu entfernen. Als eine weitere Alternative kann das kommutierte Zwischenübertragungsteil, welches in der US-Patentanmeldung mit der Nr. 306,076 beschrieben ist, dafür verwendet werden, um sowohl eine Feststoffabschnitt-Verfestigung als auch ein Entfernen der Flüssigkeit vorzusehen, und zwar unmittelbar vor der Übertragung auf das Zwischenübertragungsteil.
Darüber hinaus kann der Verfestigungsschritt auf dem Übertragungsteil selbst stattfinden, und zwar nach der Übertragung des Flüssigtonerbildes auf dieses Zwischenübertragungsteil und vor dem Erhitzen des Bildes.
Für den Fachmann auf dem vorliegenden Gebiet geht hervor, daß die vorliegende Erfindung nicht durch dasjenige, welches speziell gezeigt und beschrieben wurde, eingeschränkt ist. Vielmehr ist der Rahmen der vorliegenden Erfindung lediglich durch die nachfolgenden Ansprüche definiert.

Claims

1. Verfahren zur Übertragung eines Flüssigtoner-Bildes, welches einen Flüssigabschnitt mit einer Trägerflüssigkeit und einen festen Abschnitt enthält, welcher pigmentierte polymerische Tonerteilchen enthält, die in der Trägerflüssigkeit bei Raumtemperatur im wesentlichen nicht löslich sind, wobei das Übertragungsverfahren dazu dient, ein Flüssigtonerbild von einer bildformenden Fläche auf ein endgültiges Substrat zu übertragen, mit den folgenden Schritten:

Konzentrieren des Flüssigtonerbildes auf einen gegebenen nichtflüchtigen Feststoff-Prozentsatz durch Verdichten des festen Abschnitts desselben und durch Entfernen der Trägerflüssigkeit aus diesem, und

Übertragen des Flüssigtonerbildes auf das endgültige Substrat,

dadurch gekennzeichnet, daß

das Flüssigtonerbild auf ein Zwischenübertragungsteil übertragen wird, und zwar vor der Übertragung des Flüssigbildes auf das endgültige Substrat, und daß

das Flüssigtonerbild auf dem Zwischenübertragungsteil auf eine gegebene Temperatur erhitzt wird, die wenigstens so hoch ist wie eine erhöhte Temperatur, bei der die Tonerteilchen und die Trägerflüssigkeit bei dem gegebenen Feststoff-Prozentsatz im wesentlichen eine einzelne Phase bilden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die einzelne Phase eine Flüssigphase ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Schritt der Konzentration dazu dient, den Feststoff-Prozentsatz auf einen Wert zu erhöhen, bei dem eine Phasentrennung nicht stattfinden kann.

4. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Feststoff-Prozentsatz über ca. 20% liegt.

5. Verfahren zum Übertragen eines Flüssigtonerbildes mit einem Feststoff- oder Festkörper-Abschnitt und einem flüssigen Abschnitt von einer bildformenden Fläche auf ein endgültiges Substrat mit den folgenden Schritten:

Konzentrieren eines Flüssigtonerbildes durch Verdichten des Feststoffabschnitts desselben und Entfernen der Trägerflüssigkeit aus demselben, und

Übertragen des Flüssigtonerbildes auf das endgültige Substrat,

dadurch gekennzeichnet, daß die folgenden Schritt durchgeführt werden:

Übertragen des Flüssigtonerbildes auf ein Zwischenübertragungsteil nach dem Schritt der Konzentrierung und vor dem Schritt der Übertragung, und

daß der Schritt der Konzentrierung das Bild derart konzentriert, daß das Bild einen nichtflüchtigen Feststoff-Prozentsatz zwischen 20 und 35% aufweist.

6. Verfahren nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Schritt der Konzentrierung das gleichzeitige Anlegen eines elektrischen Feldes umfaßt, um den Feststoffabschnitt des Bildes zu kompaktieren, und das Ausüben eines mechanischen Druckes umfaßt, um die Flüssigkeit aus dem Bild zu entfernen.

7. Verfahren nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Feststoff-Prozentsatz unter ca. 30% liegt.

8. Verfahren nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Feststoff-Prozentsatz bei ca. 25% liegt.

9. Verfahren nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Schritt der Konzentrierung dem Schritt der Übertragung des Flüssigbildes auf das Zwischenübertragungsteil vorangeht.

10. Verfahren nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche mit dem weiteren Schritt der Bestrahlung des Bildes mit einer optischen Strahlung.

11. Verfahren nach Anspruch 10, bei dem die optische Strahlung eine Strahlung aus wenigstens zwei Strahlungsquellen enthält, die unterschiedliches farbiges Licht ausstrahlen.

12. Bildherstellungsvorrichtung, bei der ein Flüssigentwickler mit einer Trägerflüssigkeit und mit pigmentierten polymerischen Tonerteilchen verwendet wird, die in der Trägerflüssigkeit bei Raumtemperatur im wesentlichen nicht lösbar sind, wobei die Vorrichtung aufweist:

eine bildformende Fläche (16);

eine den Flüssigentwickler verwendende Einrichtung (20, 22) zum Bilden eines Flüssigtonerbildes mit einem Flüssigabschnitt, der die Trägerflüssigkeit enthält, und mit einem Feststoffabschnitt, der Tonerteilchen enthält, und zwar auf der bildformenden Fläche;

eine Einrichtung (28, 30) zum Konzentrieren des Flüssigtonerbildes durch Kompaktieren des Feststoff-Abschnitts des Flüssigtonerbildes und durch Entfernen der Trägerflüssigkeit aus demselben, um ein Flüssigbild zu formen, welches einen gegebenen nichtflüchtigen Feststoff-Prozentsatz enthält, und

mit einer Einrichtung zum Übertragen des Flüssigtonerbildes auf ein endgültiges Substrat (42) nach Erwärmen desselben,

dadurch gekennzeichnet,

daß die Tonerteilchen mit der Trägerflüssigkeit bei einer erhöhten Temperatur im wesentlichen eine Einzelphase bilden, und daß die Vorrichtung folgendes enthält:

eine Einrichtung zum Übertragen des Flüssigtonerbildes auf ein Zwischenübertragungsteil (40) nach der Konzentrierung desselben, und

eine Einrichtung zum Erhitzen des Flüssigtonerbildes auf dem Zwischenübertragungsteil auf eine gegebene Temperatur, die wenigstens so hoch ist wie diejenige, bei der die Tonerteilchen und die Trägerflüssigkeit im wesentlichen eine einzelne Phase bei dem gegebenen Feststoff-Prozentsatz bilden.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, bei der die Einzelphase eine Flüssigphase ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, bei der die Einrichtung zum Konzentrieren dafür ausgebildet ist, den Feststoff-Prozentsatz auf einen Wert zu erhöhen, bei dem eine Phasentrennung nicht auftreten kann.

15. Vorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 12 bis 14, bei der der Feststoff-Prozentsatz oberhalb ca. 20% liegt.

16. Bildherstellende Vorrichtung, bei der ein Flüssigentwickler verwendet wird, wobei die Vorrichtung enthält:

eine bildformende Fläche (16);

eine Einrichtung (28, 30) zum Konzentrieren des Flüssigtonerbildes durch Kompaktieren des Feststoff-Abschnitts des Flüssigtonerbildes und durch Entfernen der Trägerflüssigkeit aus demselben, und

eine Einrichtung zum Übertragen des Flüssigtonerbildes auf ein endgültiges Substrat,

dadurch gekennzeichnet, daß

die Einrichtung zum Konzentrieren eine Vorrichtung (30) zum Erhöhen des nichtflüchtigen Feststoff-Prozentsatzes des genannte Flüssigtonerbildes auf den Bereich zwischen ca. 20 und 35% enthält, und

die Vorrichtung eine Einrichtung zum Übertragen des Flüssigtonerbildes auf ein Zwischenübertragungsteil (40) vor dem Übertragen auf das endgültige Substrat enthält.

17. Vorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 12 bis 16, bei der die genannte Einrichtung (30) zum Konzentrieren eine Vorrichtung enthält, um das gleichzeitige Anlegen eines elektrischen Feldes zum Kompaktieren des Feststoffanteils des Bildes und zum Ausüben eines mechanischen Druckes zum Entfernen der Flüssigkeit aus dem Bild zu bewirken.

18. Vorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 12 bis 17, bei der die Einrichtung zum Konzentrieren eine elektrisch angetriebene Quetsch- oder Gummiwalze (30) aufweist, welche gegen die bildformende Fläche gedrückt wird.

19. Vorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 12 bis 18, bei der der genannte Feststoff-Prozentsatz unter ca. 30% liegt.

20. Vorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 12 bis 19, bei der der genannte Feststoff-Prozentsatz bei ca. 25% liegt.

21. Vorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 12 bis 20 mit einer optischen Strahlungseinrichtung (29), um sowohl Bild- als auch Hintergrundbereiche vor der Übertragung des Bildes auf das Zwischenübertragungsteil zu entladen.

22. Vorrichtung nach Anspruch 21, bei der die optische Strahlungseinrichtung wenigstens eine lichtemittierende Diode aufweist.

23. Vorrichtung nach Anspruch 21 oder Anspruch 22, bei der die optische Strahlungseinrichtung wenigstens zwei Strahlungsquellen enthält, die unterschiedliches farbiges Licht ausstrahlen.