DE2217857A1 - Verfahren und Einrichtung zum Übertragen magnetischer Tonerteilchen - Google Patents

Description

7361-72/Dr.v.B/Ro.
RCA 64,275

RCA Corporation, New York, N.Y., V.St.A.

Verfahren und Einrichtung zum Obertragen magnetischer Tonerteilchen.

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zum übertragen magnetischer Tonerteilchen von einem Aufzeichnungselement auf eine Oberfläche eines Bildempfangsmaterials. Die Erfindung eignet sich insbesondere für elektrostatische Druck- und Kopierverfahren, bei denen unfixierte Tonerteilchen von einem wieder verwendbaren Aufzeichnungselement auf ein preiswertes Bildempfangsmaterial übertragen werden.

Bei einem bekannten elektrostatischen Druckverfahren wird ein unfixiertes Pulver- oder Tonerbild, das durch elektrostatische Anziehung an der Oberfläche eines Aufzeichnungselementes haftet, auf ein Blatt eines Bildempfangsmaterials übertragen,

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indem dieses Blatt in Berührung mit dem Pulverbild gebracht und das Pulver durch die Anziehungskraft eines elektrostatischen Feldes auf das Bildempfangsblatt übertragen wird. Nachteilig an dieser Art der übertragung sind die verhältnismäßig hohen elektrischen Felder und von außen zuzuführenden elektrischen Spannungen sowie die sich hieraus ergebenden strengen Bedingungen hinsichtlich der elektrischen Leitfähigkeit des Bildempfangsmaterials auf das das Pulverbild zu übertragen ist und des Trägers für die photoleitfähige Schicht des Aufzeichnungselements.

Es ist ferner bekannt, für das Tonerbild ein magnetisches Pulver zu verwenden und es mit Hilfe eines magnetischen Feldes auf das Bildempfangsmaterial zu übertragen. Wenn das bekannte Verfahren auch für gewisse Anwendungen genügt, so läßt es doch oft zu wünschen übrig, da das magnetische Feld häufig die elektrostatischen Anziehungskräfte nicht zu überwinden vermag, so daß manche magnetischen Tonerteilchen durch die elektrostatische Anziehung am Aufzeichnungselement festgehalten werden und eine vollständige Übertragung dadurch verhindert wird.

Der vorliegenden Erfindung liegt dementsprechend die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Einrichtung anzugeben, die eine möglichst vollständige Übertragung der magnetischen Tonerteilchen vom Aufzeichnungselement auf das Bildempfangsmaterial gewährleistet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren gelöst, das dadurch gekennzeichnet ist, daß das Aufzeichnungselement in einer Übertragungsstation mit zur bildempfangenden Oberfläche weisenden Tonerteilchen bei dieser Oberfläche angeordnet wird, daß die elektrostatische Anziehung zwischen den Tonerteilchen und dem Aufzeichnungselement herabgesetzt wird und daß zwischen dem Aufzeichnungselement und dem Bildempfangsmaterial ein die Tonerteilchen zu dessen bildempfangender Oberfläche ziehendes Magnetfeld erzeugt wird.

Eine Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens ist gekennzeichnet durch eine Halterungs- oder Führungsvorrichtung, die das Aufzeichnungselement in einer Übertragungsstation mit

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zur bildaufnehmenden Oberfläche des übertragungs- oder Bildempfangsmaterials weisenden Tonerteilchen bei dieser Oberfläche haltert; eine Vorrichtung zum Herabsetzen der elektrostatischen Anziehung zwischen den Tonerteilchen und dem Aufzeichnungselement, und eine Anordnung zum Erzeugen eines Magnetfeldes zwischen dem Aufzeichnungselement und dem Bildempfangsmaterial, das die Tonerteilchen durch magnetische Anziehung zu der bildaufnehmenden Oberfläche überträgt.

Bei dem Verfahren oder Einrichtung gemäß der Erfindung ist eine wirksamere übertragung der magnetischen Tonerteilchen vom Aufzeichnungslement auf das z.B. blattförmige Bildempfangsmaterial gewährleistet, da elektrostatische und magnetische Kräfte in Kombination zur Einwirkung gebracht werden. Bei der übertragung setzen die elektrostatischen Kräfte die Haftung zwischen dem Aufzeichnungselement und den Tonerteilchen herab, so daß die Tonerteilchen praktisch alle durch magnetische Anziehung zum Bildempfangsmaterial übertragen werden.

Der Erfindungsgedanke wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert; es zeigen:

Fig. 1 eine vergrößerte, schematische Seitenansicht eines Teiles einer Einrichtung zum übertragen von Tonerteilchen, anhand der die der Erfindung zugrundeliegende Theorie erläutert wird;

Fig. 2 eine etwas vereinfachte, teilweise geschnittene Seitenansicht eines elektrostatischen Kopiergerätes mit einer in größerem Maßstab gezeichneten Einrichtung zum Übertragen magnetischer Tonerteilchen von einem elektrostatisch geladenen Aufzeichnungselement auf ein Bildempfangsmaterial gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 3 einen in Pfeilrichtung gesehenen Querschnitt in einer Ebene 3-3 der Fig. 2;

Fig. 4 einen in Pfeilrichtung gesehenen Querschnitt in einer Ebene 4-4 der Fig. 2;

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Fig. 5 eine Stirnansicht der Einrichtung gemäß Fig. 2 mit einem einstellbaren Elektromagneten und einer einstellbaren Führungsvorrichtung für das nicht dargestellte Aufzeichnungselement und das ebenfalls nicht dargestellte Bildempfangsmaterial und

Fig. 6 ein Schaltbild für eine Schaltungsanordnung zur Speisung einer Einrichtung gemäß der Erfindung.

Anhand von Fig. 1, in der eine Einrichtung gemäß der Erfindung vereinfacht dargestellt ist, soll zunächst theoretisch erklärt werden, wie magnetische Tonerteilchen, die ein Bildmuster darstellen und durch elektrostatische Anziehung an einer photoleitfähigen Schicht haften, durch das vorliegende Verfahren und die vorliegende Einrichtung gemäß der Erfindung auf ein Bildempfangsmaterial übertragen werden können.

Fig. 1 zeigt ein Aufzeichnungselement 10, das in einem Magnetfeld zwischen einem magnetischen Nordpol 12 und einem magnetischen Südpol 14 eines Magneten angeordnet ist. Das Aufzeichnungselement 10 liegt an einer lichtundurchlässigen Abdeckplatte 16 an und wird durch eine nicht dargestellte Transportvorrichtung in Richtung eines Pfeiles 18 bewegt. Die lichtundurchlässige Abdeckplatte 16 ist mit einem länglichen Schlitz 20 versehen, durch den Licht auf das Aufzeichnungselement 10 fallen kann. Beim Aufzeichnungselement 10 und vorzugsweise in einem gewissen Abstand von diesem ist ein Bildempfangsmaterial in Form eines Papierblattes 22 angeordnet. Das Blatt 22 kann durch eine nicht dargestellte Transportvorrichtung synchron mit dem Aufzeichnungselement 10 in Richtung eines Pfeiles 24 bewegt werden.

Das Aufzeichnungselement 10 enthält ein lichtdurchlässiges Substrat 26, wie durchscheinendes Papier oder Kunststoffmaterial mit einer leitfähigen Schicht, und eine photoleitfähige Schicht 28, z.B. photoleitfähiges Zinkoxid, das in einem Harz- oder Kunststoffbindemittel dispergiert ist. Das Aufzeichnungselement 10, das eine bildaufnehmende oder Aufzeichnungsoberfläche 30 hat, kann so beschaffen sein, wie es in Kapitel 9 des Buches von S. Larach "Photoelectronic Materials and Devices", Verlag

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D. Van Nostrand Co., Inc., 1965 oder in der Veröffentlichung von CJ. Young und H.G. Greig "Electrofax-Direct Electrophotographic Printing on Paper" erschienen in der Zeitschrift "RCA Review" December 1954, Band XV, Nr. 4, beschrieben ist. Es können auch Aufzeichnungselemente verwendet werden, deren photoleitfähige Schichten an Stelle von Zinkoxid andere Photoleitermaterialien enthalten, z.B. Polyvinylcarbazol, die Leucobase von Malachitgrün oder Titandioxid.

Es sei nun angenommen, daß das Aufzeichnungselement 10 im Verlaufe eines elektrostatischen Druckverfahrens wie es in der oben erwähnten Veröffentlichung von Young und Greig beschrieben ist, in der Dunkelheit elektrostatisch aufgeladen, mit einem Lichtbild belichtet und mit magnetischen Tonerteilchen 32, die ein unfixiertes Pulverbild ergeben, entwickelt worden ist. Wenn die bildaufnehmende Aufzeichnungsoberfläche 30 der photoleitfähigen Schicht 28 beispielsweise negativ aufgeladen worden war und wenn die Tonerteilchen 32 elektrostatisch neutral, d.h. nicht elektroskopisch sind, enthält jedes Tonerteilchen 32 einen induzierten elektrostatischen Dipol der in ELg. 1 dargestellten Polarität. Die Tonerteilchen 32 werden also durch elektrostatische Anziehung an der Oberfläche 30 der photoleitfähigen Schicht 28 gehalten. Bei dem vorliegenden Verfahren werden magnetische Tonerteilchen 32 bevorzugt, die elektrostatisch neutral sind, das vorliegende Verfahren ist jedoch nicht auf die Verwendung solcher Tonerteilchen beschränkt, sondern läßt sich auch mit elektroskopischen (eine Ladung tragenden) magnetischen Teilchen durchführen.

Die Tonerteilchen 32 enthalten einen Kern 33. aus Magnetmaterial, der mit einer Schicht 35 eines thermoplastischen Klebers überzogen ist, wie das im Querschnitt dargestellte Teilchen 32 zeigt. Unter dem Begriff "magnetische Tonerteilchen" sollen hier Tonerteilchen aus Materialien verstanden werden, die durch ein Magnetfeld in Bewegung versetzt werden können. Die Kerne 33 der Tonerteilchen 32 können z.B. Teilchen aus Nickel, Cobalt oder Weicheisen enthalten, die von einem Magnet angezogen werden. Der mittlere Durchmesser der Tonerteilchen

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ist nicht wesentlich. Sehr gut bewährt haben sich z.B. magnetische Tonerteilchen aus (a) Nickel mit Durchmessern zwischen 5 und IO ,um oder (b) Cobalt mit einem mittleren Durchmesser von 20 ,um oder (c) Eisen mit einem mittleren Durchmesser von 20 ,um. Die thermoplastischen Überzugsschichten 35 der Teilchen 32 sollen nicht klebrig sein, sich leicht von einer bildaufnehmenden Oberfläche entfernen lassen und durch Wärme oder ein Lösungsmittel schmelzbar bzw. erweichbar sein, um eine permanente Fixierung der Tonerteilchen 32 nach der übertragung auf ein Bildempfangsmaterial zu ermöglichen. Die thermoplastische Überzugsschicht kann ebenfalls ein Magnetmaterial enthalten, dies ist jedoch nicht notwendig, wenn der Kern 33 aus Magnetmaterial besteht. Die Tonerteilchen 32 müssen nicht notwendigerweise kugelförmig sein. Magnetische Tonerteilchen, die sich bei dem vorliegenden Verfahren und der vorliegenden Einrichtung verwenden lassen, sind z.B. in den üS-PSen 3 526 191, 3 106 479 und 3 093 039 beschrieben. Die Tonerteilchen 32 brauchen bei der Durchführung des vorliegenden Verfahrens keine elektroskopische Ladung aufweisen, da auch elektrostatisch neutrale magnetische Tonerteilchen offensichtlich durch elektrostatische Induktion von einer geladenen Oberfläche angezogen werden.

Die magnetischen Tonerteilchen 32 werden in einer Übertragungsstation 36 von der Oberfläche 30 der photoleitfähigen Schicht 28 auf eine benachbarte bildempfangende Oberfläche 34 des Papierblattes 22 übertragen. Die Abmessungen der Übertragungsstation 36 sind zum Teil durch die Fläche des Schlitzes 20 in der lichtundurchlässigen Abdeckplatte 16 bestimmt.

Zur Durchführung der übertragung der Tonerteilchen 32 ist in der Übertragungsstation 36 eine Vorrichtung zum Herabsetzen der elektrostatischen Anziehung zwischen den magnetischen Tonerteilchen 32 und der Oberfläche 30 der photoleitfähigen Schicht 28 vorgesehen. Zu diesem Zweck läßt man elektromagnetische Strahlung hv durch den Schlitz 20 auf das durchscheinende Substrat 26 fallen, um die sonst im dunklen befindliche photoleitfähige Schicht 28 an der Übertragungsstation elektrisch leitend zu machen. Durch die Strahlung wird also das Aufzeichnungs-

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element 10 an der Übertragungsstation 36 elektrostatisch entladen, so daß die magnetischen Tonerteilchen unbehindert durch magnetische Kräfte zu der das Tonerbild empfangenden Oberfläche 34 des Blattes 22 transportiert werden können.

Die übertragungsstation 36 soll sich auf der einen Seite einer Ebene 40 unstabilen magnetischen Gleichgewichtes befinden. Die Ebene 40 unstabilen magnetischen Gleichgewichtes soll hler als eine Ebene definiert werden, in der die (magnetische) potentielle Energie eines magnetischen Körpers einen Maximalwert hat, so daß sie bei jeder kleinen Verschiebung aus der Ebene heraus abnimmt. Mit anderen Worten gesagt, zeigt sich die Instabilität der magnetischen Teilchen in der Ebene 40 dadurch, daß sie entweder zum magnetischen Nordpol oder zum magnetischen Südpol gezogen werden, wenn sie auf dieser Ebene etwas in Richtung auf den Nordpol bzw. Südpol verschoben werden. In einem gleichförmigen Magnetfeld hat die Ebene 40 gleiche Abstände vom Nord- und Südpol.

Vor der übertragung von der Oberfläche 30 der photoleitfähigen Schicht 28 zu der das Tonerbild empfangenden Oberfläche 34 des Blattes 22 kann jedes magnetische Tonerteilchen 32 als unter der Wirkung einer elektrostatischen Kraft. Fe stehend angesehen werden, die gleich oder größer ist als eine durch das Magnetfeld erzeugte entgegengerichtete Kraft Fm. Da Fe größer ist als Fm bevor die Lichtstrahlung auf die photoleltfähige Schicht 28 fällt, kann das magnetische Tonerbild ohne Beeinträchtigung oder Zerstörung in den Bereich des Magnetfeldes eintreten.

Bei der übertragungsstation 36 wird die elektrostatische Kraft Fe durch die Lichtstrahlung hv herabgesetzt, die (durch das durchscheinende Substrat 26) auf die photoleitfähige Schicht 38 fällt und deren Photoleitfähigkeit erhöht. Auf die in der übertragungsstation 36 befindlichen Teilchen wirkt nun in erster Linie die magnetische Kraft Fm und sie werden durch diese zu der Oberfläche 34 des als Bildempfangsmaterial dienenden Blattes 22 transportiert. Da sich die Übertragungsstation 36 auf der

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einen (hier dem magnetischen Südpol näheren) Seite der Ebene 40 instabilen magnetischen Gleichgewichts befindet, bewegt sich jedes magnetische Teilchen 32 (in Fig. 1 in waagrechter Richtung) von der gestrichelt dargestellten Lage 32a in die ausgezogen gezeichnete Lage 32b (in der die Teilchen im Zustand nach der Erwärmung der thermoplastischen Schicht dargestellt sind).

Zur Fixierung der magnetischen Tonerteilchen 32 auf dem das Bildempfangsmaterial bildenden Blatt 22 wird Wärme zur Einwirkung gebracht, die die thermoplastische Schicht 35 der Tonerteilchen 32 zum Schmelzen bringt und dadurch ein permanentes Haften der Tonerteilchen an der das Bild aufnehmenden Oberfläche 34 des Blattes 22 gewährleistet, wie bei den mit 32b bezeichneten Teilchen dargestellt ist. Die übertragenen Tonerteilchen 32 können nach einer solchen Fixierung auf* dem Magnetfeld entfernt werden, ohne daß dabei das Pulverbild auf dem Blatt 22 beeinträchtigt wird.

In den Fig. 2, 3 und 4 ist etwas vereinfacht ein elektrostatisches Kopiergerät 50 dargestellt, das eine Einrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung zum übertragen eines aus magnetischen Tonerteilchen bestehenden Pulverbildes auf ein Bildempfangsmaterial enthält. Bei dem dargestellten Kopiergerät erfolgt die Entwicklung eines elektrostatischen Bildes auf einer Aufzeichnungsfläche 54 einer photoleitfähigen Schicht 56 eines Aufzeichnungselementes 58 in derselben Weise wie es in der oben erwähnten Veröffentlichung von Young und Greig beschrieben ist. Die photoleitfähige Schicht 56, die z.B. aus photoleitfähigem Zinkoxid, das in einem Harzbindemittel dispergiert ist, besteht, ist mit einem lichtdurchlässigen oder durchscheinenden Substrat 60, z.B. einem Papierblatt oder Papierstreifen verbunden. Hier hat das Aufzeichnungselement 58 die Form eines langen Streifens, der von einer Vorratsrolle 62 abgerollt und durch einen mit einer Aufwickelrolle 67 gekuppelten Motor 65 in Richtung eines Pfeiles 64 transportiert wird.

Das Aufzeichnungselement 58 wird in einer Ladestation 66, wie sie z.B. in der US-PS 2 922 883 beschrieben ist, durch zwei

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Koronaentladungsgeräte 68 und 70 so aufgeladen, daß die Aufzeichnungsfläche 54 eine gleichförmige negative elektrostatische Ladung erhält. Die Aufzeichnungsfläche 54 wird dann in einer Belichtungsstation 72 mit einem zu kopierenden Lichtbild belichtet, wobei ein latentes elektrostatisches Ladungsbild entsprechend dem später zu übertragenden Tonerbild entsteht. Die Belichtung der Aufzeichnungsfläche 54 erfolgt mittels eines photographischen Filmes 74, der synchron mit dem Aufzeichnungselement 58 durch einen Projektor 76 läuft.

Die latenten elektrostatischen Ladungsbilder auf der Aufzeichnungsfläche 54 werden mit magnetischen Tonerteilchen 32 aus einem Behälter 37 entwickelt. Die magnetischen Tonerteilchen 32 werden durch eine rotierende Bürste 80 auf die elektrostatischen Ladungsbilder aufgebürstet.

Die unfixierten Tonerteilchen 32 auf der Aufzeichnungsfläche 54 werden auf eine Bildempfangsfläche 82 eines Bildempfangsmaterials, z.B. eines Papierstreifens 84 übertragen. Der das Bildempfangsmaterial bildende Papierstreifen 84 wird von einer Vorratsrolle 86 geliefert. Die übertragung der entwickelten Bilder findet in einer Übertragungsstation 88 statt, die durch Führungen der Einrichtung 52 definiert ist. Die Führungen führen das entwickelte Aufzeichnungselement 58 und den als Bildempfangsmaterial dienenden Papierstreifen 82 zur übertragung des durch die Tonerteilchen 32 dargestellten Bildmusters nebeneinander her. Zur übertragung dient ein Magnetfeld zwischen einem Nordpol 90 und einem Südpol 92 eines Magneten, der vorzugsweise als Elektromagnet ausgebildet ist. Im Prinzip kann auch ein Permanentmagnet verwendet werden, ein Elektromagnet hat jedoch diesem gegenüber den Vorteil, daß die von ihm erzeugte magnetische Kraft Fm so einjustiert werden kann, daß sich für verschiedene mögliche Werte der elektrostatischen Kraft Fe jeweils die optimale übertragung der magnetischen Teilchen ergibt. Das Magnetfeld eines Elektromagneten läßt sich außerdem einfach abschalten, wenn keine übertragung von Tonerteilchen stattfinden soll,

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Die eine der zwischen den Magnetpolen 90 und 92 angeordneten Führungen besteht aus einem gebogenen Lichtleiter 94, dessen Außenwand 96 einen Teil einer Zylinderfläche bildet. Der Lichtleiter 94 besteht aus einem lichtübertragenden Werkstoff, z.B. einem Acrylharz. Die Außenwand 96 ist mit Ausnahme von drei unmittelbar an der Übertragungsstation 88 angeordneten, das Licht austreten lassenden, genuteten Teilen 100 mit einer opaken Substanz, z.B. opaker schwarzer Farbe überzogen. Der Lichtleiter 94 hat ferner eine gekrümmte Innenwand 106 mit gegenüberliegenden parallelen Vertiefungen 108 und 110 zur Aufnahme zweier länglicher Lampen 112 bzw. 114. Mit der Ausnahme der Vertiefungen 108 und 110 ist die Innenwand 106 ebenfalls mit einer opaken Substanz 98 überzogen. Wenn die Lampen 112 und 114 in eine entsprechende elektrische Schaltung geschaltet sind und brennen, breitet sich das Licht durch das Material des rohrartigen Lichtleiters 94 aus und tritt schließlich an den genuteten, nicht überzogenen Teilen 100, 102 und 104 des Lichtleiters 94 aus. Auf den Zweck dieser Maßnahme wird noch eingegangen. Der Lichtleiter 94 führt ausßerdem das Aufzeichnungselement 98 in das Magnetfeld und durch die Übertragungsstation 88. Wenn die lampen 112 und 114 durch eine Quelle veränderlicher Spannung gespeist werden, worauf noch eingegangen wird, kann die Intensität des abgegebenen Lichtes so eingestellt werden, daß sich die für die übertragung der magnetischen Teilchen 32 an der übertragungsstation 88 optimale elektrostatische Kraft Fe ergibt.

Die vorliegende Einrichtung enthält ferner eine Vorrichtung, die den als Bildempfangsmaterial dienenden Papierstreifen 84 in erwärmtem Zustand durch die Übertragungsstation führt, so daß die thermoplastische Überzugsschicht 35 der magnetischen Tonerteilchen 32 unter Fixierung des Tonerbildes mit der das Bild empfangenden Fläche 82 des Papierstreifens 84 verschmolzen werden. Der Papierstreifen 84 wird zu diesem Zweck über eine gebogene Führung 116 gezogen, deren Außenwand 118 und Innenwand 120 jeweils die Form eines Teiles einer Zylinderfläche aufweisen. Die Führung 116 besteht aus unmagnetischem Werkstoff, wie Messing

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und umgibt den Magnetpol 92. An gegenüberliegenden Seiten der Innenwand 120 der Führung 116 sind zwei massive, unmagnetische Wärmespeicherkörper 122 und 124 befestigt. Die Wärmespeicherkörper 122 und 124 haben durchgehende Bohrungen 126 und 128 zur Aufnahme von nur schematisch dargestellten Heizpatronen 130 bzw. 132, die im Betrieb Wärme an die Führung 116 abgeben. Der Papierstreifen 84 wird durch den Motor 95, der mit einer Aufwickelrolle 134 für den Papierstreifen gekoppelt ist, über die erhitzte Außenwand 118 der Führung gezogen.

Der Lichtleiter 94 und die Führung 116 führen das Aufzeichnungselement 58 bzw. den als Bildempfangsmaterial dienenden Papierstreifen 84 in die Obertragungsstation 88, wo die magnetischen Tonerteilchen 32 des entwickelten Bildes auf der Aufzeichnungsfläche 54 des Aufzeichnungselementes 58 auf die bildempfangende Oberfläche 82 des Papierstreifens 84 übertragen werden. In der Übertragungsstation 88 beträgt der Abstand zwischen dem Aufzeichnungselement 58 und dem Bildempfangsmaterial vorzugsweise zwischen 25 und 75 am, dieser Abstand kann jedoch je nach den Betriebsbedingungen, wie Temperatur, Laufgeschwindigkeit des Aufzeichnungselements 58 und des Papierstreifens 84, sowie Schmelzpunkt der thermoplastischen Überzugsschicht 35 auch Werte von 0 bis über 75 ,um haben. Die übertragungsstation 88 ist auf der einen Seite, nämlich der dem magnetischen Südpol 92 näheren Seite einer Ebene 136 instabilen magnetischen Gleichgewichts im Magnetfeld zwischen den Magnetpol/^O und 92 angeordnet, wie Fig. 2 zeigt. Wenn also die Magnetteilchen 32 die Übertragungsstation 88 erreichen, wird die vorher aufgeladene photoleitfähige Schicht 56 durch das aus den genuteten Teilen 100, 102 und 104 des Lichtleiters 94 austretende Licht von den Lampen 112 und 114 belichtet. Die photoleitfähige Schicht 56 nimmt unter diesen Umständen eine hohe elektrische Leitfähigkeit an, so daß die magnetischen Tonerteilchen 32 nicht langer durch elektrostatische Anziehung an der Fläche 54 des Aufzeichnungselements 58 gehalten werden und die Hauptkraft, die nun auf die Tonerteilchen 32 wirkt, dann die durch das Magnetfeld erzeugte Kraft ist. Da die Tonerteilchen 32 sich nun an der übertragungs-

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station 88 im Magnetfeld in Richtung auf den magnetischen Südpol 92 bewegen können, werden sie in der das Pulverbild darstellenden Anordnung auf die das Bild empfangende Oberfläche des Papierstreifens 84 übertragen.

Wenn die Tonerteilchen 32 ohne vorherige Fixierung wieder aus dem Magnetfeld entfernt würden, ginge ihre bildmäßige Anordnung verloren. Da jedoch der als Bildempfangsmaterial dienende Papierstreifen 34 eine gewisse Strecke vor und nach der Übertragungsstation 88 über die erhitzte Führung 116 läuft, schmelzen die thermoplastischen Überzugsschichten 35 auf den Tonerteilchen 32 (Fig. 1) und werden schnell auf der erhitzten Bildempfangsfläche 82 des Papierstreifens 84 fixiert. Wegen des an der Übertragungsstation 88 vorhandenen Zwischenraumes zwischen dem Lichtleiter 94 und der Führung 116 fixiert die von den Heizpatronen 130 und 132 erzeugte Hitze die Tonerteilchen 32 nur auf der Oberfläche 32 des Papierstreifens 84, da der Zwischenraum für das Aufzeichnungselement 58 als Wärmeisolation wirkt. Auch neben dem Lichtleiter 94 wird praktisch keine Wärme von der Führung 116 auf den Aufzeichnungsträger 58 übertragen, da die Führung 116 und der Lichtleiter 94 in entgegengesetzten Richtungen gebogen sind. Bei einer solchen Anordnung können alle Tonerteilchen 32, die etwa auf der Fläche 54 des Aufzeichnungselementes 58 verblieben sind, nachdem letzteres die Übertragungsstation durchlaufen hat, leicht auf irgendeine bekannte Weise, z.B. mittels einer Bürste 140 entfernt werden.

Wie Fig. 5 zeigt, können die Magnetpole 90 und 92 zur Bildung eines Elektromagneten an einem Rahmen 150 aus magnetisierbarem Werkstoff, wie kalt gewalztem Stahl, verstellbar befestigt sein. Die Magnetpole 90 und 92 sind mit integralen Schraubenbolzen 152 bzw. 154 aus magnetisierbarer!! Werkstoff versehen und mit diesen justierbar in Löchern 156 bzw. 158 in entgegengesetzten parallelen Platten 160 bzw. 162 befestigt. Die Schraubenbolzen 152 und 154 sind an den Platten 160 bzw. 162 durch Muttern 164 bzw. 166 befestigt. Die im Abstand voneinander angeordneten parallelen Platten 160 und 162 sind durch parallele Stäbe 168 und 170 verbunden. Die Stäbe 168 und 170 sowie die

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Platten 160 und 162 bilden einen magnetischen Weg für den magnetischen Fluß, der durch zwei die Stäbe 168 und 170 umgebende Spulen 172 bzw. 174 erzeugt wird. Die Spulen 172 und 174 sind jeweils mit zwei Klemmen 176, 178 bzw. 180, 182 versehen. Wenn die Spulen 172 und 174 in noch zu beschreibender Weise mit Gleichstrom gespeist werden, entsteht zwischen den verstellbaren Polen 90 und 92 ein steuerbares Magnetfeld.

Die Lage des Lichtleiters 94 ist bezüglich der Führung 116 verstellbar. Hierfür ist der Lichtleiter mit Schraubenbolzen 184 versehen, die durch Löcher in der Platte 160 reichen und an dieser durch Muttern 186 verstellbar befestigt sind. Die Führung 116 ist ebenfalls mit Schraubenbolzen 188 versehen, die durch Löcher in der Platte 162 reichen und an dieser durch Muttern 190 verstellbar befestigt sind. Mit dieser Anordnung kann der Zwischenraum 192 zwischen dem Lichtleiter 94 und der Führung 116 an Aufzeichnungselemente und Bildempfangsmaterialien verschiedener Dicke so angepaßt werden, daß die optimale Übertragung der Tonerteilchen 32 gewährleistet ist. Gewünschtenfalls kann also der Spalt 192 so eingestellt werden, daß sich das Aufzeichnungselement 58 und der beispielsweise als Bildempfangsmaterial dienende Papierstreifen 84 ohne Abstand direkt berühren. Eine solche Anordnung kann dann zweckmäßig sein, wenn die Geschwindigkeit, mit der das Aufzeichnungselement 58 und der Papierstreifen 82 durch die übertragungsstation 88 laufen, so groß ist, daß die von dem als Bildempfangsmaterial dienenden Papierstreifen auf das Aufzeichnungselement 58 übertragene Wärme nicht ausreicht, um die magnetischen Tonerteilchen 32 mit dem Aufzeichnungselement 58 zu verschmelzen. Mit einer direkten Berührung kann auch dann gearbeitet werden, wenn das Aufzeichnungselement 58 nur für eine einmalige Verwendung bestimmt ist.

Fig. 6 zeigt eine Schaltungsanordnung 200 zur einstellbaren Speisung der Lampen 112 und 114 sowie der Spulen 172 und 174 des Elektromagneten. Die Schaltungsanordnung wird über zwei Leitungen 202 und 204 mit einer WechselSpannungsquelle 206, z.B. dem Wechselstromnetz, verbunden. Die Leitungen 202 und 204 sind mit zwei Klemmen eines im Ruhezustand geöffneten, dreipoligen

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Schaltschützes 208 verbunden. Eine dritte Klemme 214 des Schaltschützes 208 ist über seine Triebspule 216 mit der einen Klemme 218 eines normalerweise geschlossenen STOP-Schalters 220 verbunden. Die zweite Klemme 222 des Schalters 220 ist mit der Leitung 204 verbunden. Die Klemme 214 des Schaltschützes 208 ist mit einer Klemme 224 eines normalerweise geöffneten START-Schalters 226 verbunden. Die andere Klemme 228 des Schalters 226 ist mit der Leitung 202 verbunden.

Wenn der START-Schalter 226 geschlossen wird und der STOP-Schalter 220 geschlossen ist, schließt der verzögert ansprechende Schaltschütz 208 den Stromkreis von den Leitungen 202 und 204 zu einem Stelltransformator 230. Der Stelltransformator 230 ist mit Ausgangsklemmen 232 und 234 an die Eingangsklemmen 236 und 238 der Lampen 112 und 114 angeschlossen. Wenn das SchaltschUtz 208 geschlossen ist, erhält außerdem eine Gleichrichter- und verstellbare Gleichstromversorgungsschaltung 240 Spannung, deren Ausgangsklemmen 242 und 244 mit den Klemmen 176 und 178 der Spule 172 sowie den Klemmen 180 und 182 der Spule 174 verbunden sind. Der an die Spulen 172 und 174 gelieferte Gleichstrom durchfliest diese in einer solchen Richtung, daß der Pol 90 ein magnetischer Nordpol und der Pol 92 ein magnetischer Südpol werden. Der Elektromagnet mit den Polen 90 und 92 braucht nicht, wie beschrieben; mit Gleichstrom gespeist zu werden, sondern kann auch mit Wechselstrom gespeist werden, ohne den Rahmen der Erfindung zu überschreiten.

Die Spannungsquelle 206 ist über einen Temperaturregler 250 mit Ausgangsklemmen 246 und 248 an die Heizpatronen 130 und 132 angeschlossen. Der Temperaturregler 250 ist außerdem an ein als Wärmefühler dienendes Thermoelement 252 angeschlossen, das auf die Temperatur der Führung 116»spricht. Der Temperaturregler 250, bei dem es sich um ein handelsübliches Gerät handeln kann, hält also die Temperatur der Führung 116 auf einem gewünschten Wert.

Die Schaltungsanordnung 200 enthält ferner ein zweipoliges Schaltschütz 254 mit Arbeitskontakten, das bei Erregung seiner Triebspule 256 den Hauptstromkreis des normalerweise offenen

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Schaltschützes 208 überbrückt. Auf diese Weise können die Lampen 112 und 114 sowie die Spulen 172 und 174 jederzeit nach Wunsch durch Betätigung des Schaltschützes 254 eingeschaltet oder abgeschaltet werden. Die Triebspule 256 des Schaltschützes 254 kann nach Wunsch von einer nicht dargestellten getrennten Spannungsquelle oder automatisch durch ein Ausgangssignal von einer nicht dargestellten elektronischen Datenverarbeitungsanlage gesteuert werden, um die magnetische Übertragung der Tonerteilchen 32 vom Aufzeichnungselement 58,auf den Papierstreifen 84 nach Wunsch steuern zu können. Bei der dargestellten Anordnung kann außerdem die durch die Lampen 112 und 114 bewirkte Beleuchtung mittels des Transformators auf einen für die wirksamste übertragung der Magnetteilchen 32 an der übertragungsstation 88 optimalen Wert eingestellt werden. Die Gleichrichter- und veränderliche Gleichstromsteuerschaltung 240 (letztere kann beispielsweise aus einem verstellbaren Widerstand bestehen) ermöglicht es, den die Spulen 172 und 174 durchfließenden Strom und damit die Stärke des Magnetfeldes auf den für die übertragung der Tonerteilchen 32 an der Übertragungss^ tion 88 optimalen Wert einzustellen.

Wenn eine selektive Steuerung der Übertragung der auf dem Aufzeichnungselement 58 befindlichen Bilder auf die Fläche 82 des Papierstreifens 84 gewünscht wird und eine Übertragung der Tonerteilchen 32 nicht stattfinden soll, können das Schaltschütz 208 bzw. das Schaltschütz 254 geöffnet werden. Durch gesteuerte Öffnung der Cchaltschütze 208 und 254 ist es also möglich, das auf die Fläche 82 des Papierstreifens 84 übertragene Material zu redigieren.

Das beispielsweise beschriebene Verfahren und die beispielsweise beschriebene Einrichtung lassen sich in verschiedener Hinsicht abwandeln ohne den Rahmen der Erfindung zu überschreiten. Das zur Beleuchtung der photoleitfähigen Schicht 56 dienende Licht kann auch auf andere Weise als durch den Lichtleiter 94 zur Übertragungsstation 88 geleitet v/erden. Das Bildempfangsmaterial kann auch auf andere Weise als durch Heizpatronen 130 und 132' erhitzt werden, bevor es die Übertragungsstation 88 erreicht

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und nachdem es diese verlassen hat. Man kann auch ein Bildempfangsmaterial verwenden, das ein klebriges oder haftfähiges Material an seiner das Bild empfangenden Oberfläche aufweist, um nicht überzogene magnetische Tonerteilchen nach der übertragung an dieser Oberfläche zu fixieren.

Durch das vorliegende Verfahren und die vorliegende Einrichtung wird im Vergleich zum Stand der Technik ein besserer Wirkungsgrad und eine vielseitigere Anwendbarkeit erreicht,da die elektrostatischen Kräfte, die die Tonerteilchen am Aufzeichnungselement halten, entweder kontinuierlich oder selektiv beträchtlich herabgesetzt werden können, so daß eine praktisch vollständige übertragung der Tonerteilchen auf das Bildempfangsmaterial möglich ist. Außerdem ist eine weitestgehende Erhaltung der Bildkonfiguration der Teilchen bei der übertragung gewährleistet. Es kann schließlich auch erreicht werden, daß das Aufzeichnungselement nach der übertragung praktisch frei von Tonerteilchen ist und nach nur geringfügiger Reinigung wieder verwendet werden kann.

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Claims (16)

1. 2217357

   Patentansprüche

   Verfahren zum übertragen magnetischer Tonerteilchen von einem Aufzeichnungselement auf eine bildempfangende Oberfläche eines Bildempfangsmaterials, dadurch gekennzeichnet , daß das Aufzeichnungselement (58) in einer Übertragungsstation (88) mit zur bildempfangenden Oberfläche (82) des Bildempfangsmaterials (84) bei dieser Oberfläche angeordnet wird, daß die elektrostatische Anziehung zwischen den Tonerteilchen (32 und dem Aufzeichnungselement (58) herabgesetzt wird und daß zwischen dem Aufzeichnungselement (58) und dem Bildempfangsmaterial (84) ein die Tonerteilchen zu dessen bildempfangender Oberfläche ziehendes Magnetfeld erzeugt wird.
2. 2.) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufzeichnungselement (58) in geringem Abstand von der bildempfangenden Oberfläche (82) des Bildempfangsmaterials (84) so angeordnet wird, daß die Tonerteilchen (32) in der Übertragungsstation (88) zur bildempfangenden Oberfläche 82 hinweisen und einen geringen Abstand von dieser Oberfläche haben.
3. 3.) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Aufzeichnungselement (58) und die darauf befindlichen Tonerteilchen (32) in der Übertragungsstation (88) in Berührung mit der bildempfangenden Oberfläche (82) des Bildempfangsmaterials (84) angeordnet werden.
4. 4.) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß magnetische Tonerteilchen (32) verwendet werden, die ein Teilchen (33) aus magnetisierbarer!! Material mit einem Überzug (35) aus einem thermoplastischen Material enthalten, und daß die Tonerteilchen (32) an der bildempfangenden Oberfläche (82) dadurch fixiert werden, daß das Bildempfangsmaterial (84) vor und nach der magnetischen Übertragung der Tonerteilchen (32) so erhitzt wird, daß der Überzug (35) schmilzt, wenn die Tonerteilchen (32) die bildempfangende Oberfläche (82) erreichen.

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5. 5.) Verfahren nach Anspruch 1 bei welchem ein Aufzeichnungselement verwendet wird, das ein lichtdurchlässiges Substrat und eine darauf befindliche photoleitfähige Schicht enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrostatische Anziehung zwischen den Tonerteilchen (32) und dem Aufzeichnungselement (58) dadurch herabgesetzt wird, daß man elektromagnetische Strahlung auf die photoleitfähige Schicht (56) fallen läßt, welche diese Schicht leitend macht und die Entladung der elektrostatischen Ladungen bewirkt.
6. 6.) Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß als elektromagnetische Strahlung Licht mittels eines Lichtleiters 94 durch das lichtdurchlässige Substrat (60) hindurch auf die photoleitfähige Schicht (56) gerichtet wird.
7. 7.) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Aufzeichnungselement (58) dadurch bei der bildempfangenden Oberfläche (82) des Aufzeichnungselements (84) angeordnet wird, daß das Aufzeichnungselement (58) und das Bildempfangsmaterial (84) mittels getrennter Führungen synchron aufeinander zu bewegt werden, bis sie an der Ubertragungsstation (88) einen gegenseitigen Abstand zwischen etwa 25 und 75 ,um erreichen.
8. 8.) Verfahren nach Anspruch 1 bei welchem die Tonerteilchen auf dem Aufzeichnungselement entsprechend einem Bild angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Verfahrensschritte der Herabsetzung der elektrostatischen Anziehung zwischen den Tonerteilchen (32) und dem Bildempfangsmaterial (58) sowie des Erzeugens eines Magnetfeldes zwischen dem Aufzeichnungselement (58) und dem Bildempfangsmaterial (84) derart wahlweise durchgeführt werden, daß nur bestimmte Tonerteilchen übertragen werden und eine Redigierung der auf das Bildempfangsmaterial (84) übertragenen Bildanordnung erfolgt.
9. 9.) Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Führungsvorrichtung (116, 122, 124) die das Aufzeichnungselement (58) bei einer

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   Übertragungsstation (88) mit zur bildempfangenden Oberfläche eines Bildempfangsmaterials (84) weisenden Tonerteilchen (32) bei dieser Oberfläche haltert; eine Vorrichtung (94, 112, 114) zum Herabsetzen der elektrostatischen Anziehung zwischen den Tonerteilchen (32) und dem Aufzeichnungselement (58); und eine Anordnung (90, 92) zum Erzeugen eines Magnetfeldes zwischen dem Aufzeichnungselement (58) und dem Bildempfangsmaterial (84), das die Tonerteilchen durch magnetische Anziehung zu der bildempfangenden Oberfläche (82) überträgt.
10. 10.) Einrichtung nach Anspruch 9 für Tonerteilchen, die Teilchen aus einem magnetisierbaren Material mit überzügen aus thermoplastischem Material enthalten, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsvorrichtung eine Führung (16) zur Führung des Bildempfangsmaterials (84) zur Übertragungsstation (88) und eine Fixiervorrichtung (130, 132) zur Erhitzung der Führung (116) enthält, die auf das Bildempfangsmaterial (84) derart Wärme überträgt, daß die überzüge (35) der Tonerteilchen (32) schmelzen, wenn sie die bildempfangende Oberfläche (82) erreichen.
11. 11.) Einrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsvorrichtung einen Lichtleiter (94) enthält, der das ein lichtdurchlässiges Substrat (60) sowie eine auf diesem befindliche photoleitfähige Schicht (56) enthaltende Aufzeichnungselement (58) mit zum Lichtleiter weisenden Substrat zur Übertragungsstation (88) leitet, und daß die Vorrichtung zum Herabsetzen der elektrostatischen Anziehung zwischen den Tonerteilchen (32) und dem Aufzeichnungselement (58) lichtemittierende Teile (100, 102, 104) des Lichtleiters (94) enthält, die an der Übertragungsstation (88) Licht durch das lichtdurchlässige Substrat (60) auf die photoleitfähige Schicht (56) richten.
12. 12.) Einrichtung nach Anspruch 9 für magnetische Tonerteilchen, die einen magnetisierbaren Kern und einen überzug aus einem thermoplastischen Kleber enthalten und für ein Aufzeichnungselement, das ein lichtdurchlässiges Substrat sowie eine darauf befindliche photoleitfähige Schicht enthält, dadurch

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    gekennzeichnet, daß die Führungsvorrichtung einen Lichtleiter (94) mit einer Wand (118) zur Führung des Aufzeichnungselementes (58) mit zu dieser Wand weisendem Substrat (60), und eine Führung (116) mit einer Wand (118) zur Führung des Bildempfangsmaterials (84) enthält, daß der Führung (116) eine Heizvorrichtung (130, 132) zur Erwärmung der Führung und des Bildempfangsmaterials (84) zugeordnet ist und daß die Vorrichtung zur Herabsetzung der elektrostatischen Anziehung zwischen den Tonerteilchen (32) und dem Aufzeichnungselement

    (58) den Lichtleiter (94) enthält, der an der übertragungsstation (88) einen lichtemittierenden Teil (100, 102, 104) aufweist, von dem aus Licht durch das lichtdurchlässige Substrat

    (60) auf die photoleitfähige Schicht (56) fällt.
13. 13.) Einrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Wand (96) des Lichtleiters (94) und die Wand (118) der Führung (116) in entgegengesetzten Richtungen gebogen sind und sich einander an der Übertragungsstation (88) am stärksten annähern und daß der Lichtleiter (94) sowie die Führung (116) in Bezug aufeinander verstellbar sind.
14. 14.) Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß ihr eine Vorrichtung (66) zur elektrostatischen Aufladung des eine photoleitfähige Schicht (56) aufweisenden Aufzeichnungselementes, eine Vorrichtung (76) zur Belichtung der aufgeladenen Schicht mit einem Lichtbild unter Erzeugung eines latenten elektrostatischen Bildes und eine Vorrichtung (37, 80) zum Entwickeln des elektrostatischen Bildes mit magnetischen Tonerteilchen (32), die an dem latenten Bild haften und ein Pulverbild bilden, zugeordnet sind.
15. 15.) Einrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsvorrichtung zur Anordnung des Aufzeichnungselements (58) mit dem darauf befindlichen Pulverbild an der Übertragungsstation (88) einen Lichtleiter (94) mit einer Wand (96) zur Führung des Aufzeichnungselements (58) zu der Übertragungsstation (88) enthält und daß die Vorrichtung zur Herabsetzung der elektrostatischen Anziehung zwi-

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    sehen den Tonerteilchen (32) und der photoleitfähigen Schicht (56) an der übertragungsstation (88) befindliche lichtemittierende Teile (100_r 102, 104) in der Wand (96) des Lichtleiters und eine Vorrichtung zur Versorgung der lichtemittierenden Teile (100, 102, 104) mit Licht von einer im Abstand von der Übertragungsstation (88) befindlichen Lichtquelle (112, 114) enthält, und daß das Substrat (60) des Aufzeichnungselements lichtdurchlässig ist.
16. 16.) Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Verwendung von Tonerteilchen (32), die einen elektrisch leitfähigen Kern (33) enthalten.

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