DE69013000T2 - METHOD AND DEVICE FOR PRODUCING IMAGES. - Google Patents
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Description
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.This application is a continuation-in-part of pending U.S. patent applications No. 306,076, filed February 6, 1989 (Publication No. WO-A-90/08984), No. 393,649, filed August 14, 1989 (Publication Nos. WO-A-91/03006 and WO-A-91/03007), No. 400,717, filed August 30, 1989, No. 446,877, filed December 6, 1989, and No. 508,287, filed April 13, 1990, all of which are incorporated herein by reference.
Die vorliegende Erfindung betrifft Bildübertragungstechniken und eine Vorrichtung für die Verwendung in der Elektrophotographie.The present invention relates to image transfer techniques and apparatus for use in electrophotography.
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.Liquid toner images are developed by changing the density of pigmented solids in a developer material on a latent image-bearing surface according to an imaged pattern. The changes in density are determined by appropriate Patterns of electric fields are created that extend outward from the latent image-bearing surface. The fields are created by the different latent image and background voltages on the latent image-bearing surface and also by a voltage on a developer plate or roller.
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.Generally, developed liquid toner images comprise a carrier liquid and toner particles and are not homogeneous. Typically, a liquid toner developer contains about 1.5% to 2% solids or solid matter and a developed image contains about 15% solids. The developed image has a higher density zone closer to the latent image-bearing area and a "fluffy," i.e., loosely bound zone further from the latent image-bearing area.
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.In order to improve the transfer of a developed image from the latent image-bearing surface to a substrate, it is highly desirable to ensure that prior to transfer the pigmented solids near the background areas are substantially removed and that the density of the pigmented solids or solids in the developed image is increased, thereby compacting or stiffening the developed image. Compacting or stiffening the developed image increases the image viscosity and improves the ability of the image to maintain its integrity under stresses encountered during image transfer. It is also desirable that the excess liquid be removed from the latent image-bearing surface prior to transfer.
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.It is known in the art, as described in US Patent 3,955,533, to use a reversing roller which is approximately 50 microns from the latent image-bearing surface to shear or press away carrier fluid and the pigmented solids in the zone beyond the outer edge of the image, thereby leaving relatively clean areas above the background.
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.The technique of removing the carrier liquid is commonly known as metering. An alternative metering technique, described in U.S. Patents 3,767,300 and 3,741,643, uses an air knife, but has not been particularly successful due to background contamination as a result of turbulence formation. Corona discharge has also been used to squeeze and remove liquid from the developed liquid image.
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.US Patent 3,957,016 proposes the use of a positively biased metering roller, with the metering roller being held at a tension intermediate between the image and background tensions to clean up the background and slightly densify the image.
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.It is known in the art to transfer an image from a photoreceptor to a substrate supported by a charged roller. If the image is not stiffened before it reaches the nip area of the photoreceptor and roller, image compression and flow can occur. This is especially true when the substrate is made of a non-porous material such as plastic.
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.According to the prior art, liquid toner images are generally transferred to substrates by electrophoresis, whereby the charged image is moved from the surface bearing the latent image to the substrate via the carrier liquid and under the influence of an electric field, which is generated by a high voltage and is associated with the substrate, which has an opposite polarity to the charge of the image particles.
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.The voltage and also the field strength available for electrophoresis transfer are limited by the risk of electrical breakdown that can occur at both the entry and exit edges of the nip due to the minimum of the Paschen curve which is approximately 8 microns. Thus, according to the Paschen curve, the voltage difference at the nip should preferably not exceed approximately 360 volts to avoid electrical breakdown and to avoid possible destruction of the image and also of the surface bearing the latent image.
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.Electrophoretic compaction of images prior to transfer is described in U.S. Patent 4,286,039, which shows a metering roll followed by a negatively biased nip roll. The nip roll serves to both compact the image and remove excess liquid.
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.U.S. Patents 4,690,539 and 4,708,460 describe an apparatus for removing substantially all of the carrier liquid from a liquid image on an image transfer member prior to transfer to a final substrate.
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.US Patent 4,684,238 describes the use of an electrically driven roller spaced from a liquid image on an intermediate transfer member. The stated function of this mechanism is to compact the image and remove liquid from it.
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.U.S. Patent 4,796,048 describes a system for transferring a liquid toner image from a photoconductor to an image transfer member. The image transfer member is pressed against the photoconductor during transfer to squeeze the carrier liquid from the non-image areas. The image areas are held in a spaced relationship from the intermediate transfer member by spacer particles in the toner material as described in U.S. Patent No. 4,582,774. This toner material is the only toner described in U.S. Patent 4,796,048 as a suitable toner.
Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, eine verbesserte Vorrichtung zur Beschleunigung der Bildübertragung vorzusehen.The present invention aims to provide an improved apparatus for accelerating image transmission.
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.In a preferred embodiment of the invention, a liquid toner image is transferred from an image forming surface to an intermediate transfer member for subsequent transfer to a final substrate. The liquid toner image includes a liquid portion comprising a carrier liquid and a solid portion comprising pigmented polymeric toner particles substantially insoluble in the carrier liquid at room temperature, the polymer portion thereof forming substantially a single phase with the carrier liquid at elevated temperatures. There is provided an image forming process comprising the steps of: concentrating the liquid toner image to a given non-volatile solids percentage by densifying the solid portion thereof and removing the carrier liquid therefrom; transferring the liquid toner image to an intermediate transfer member; heating the liquid toner image on the intermediate transfer member to a temperature at least as high as that at which the polymer portion of the toner particles and the carrier liquid form substantially a single phase at a given percent solids; and transferring the heated liquid toner image to a final substrate.
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.In a preferred embodiment of the invention, a liquid toner image is transferred from an image forming surface to an intermediate transfer member for subsequent transfer to the final substrate. The liquid toner image includes a liquid portion containing a carrier liquid and a solid portion containing toner particles. An image forming method is provided which includes the steps of: concentrating the liquid toner image by densifying the solid portion thereof and removing the carrier liquid therefrom such that the image has a non-volatile solids percentage in the range of between 20% and 35%; transferring the liquid toner image to an intermediate transfer member; and transferring the liquid toner image to a final substrate.
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.In a preferred embodiment of the invention, the step of concentrating comprises simultaneously applying an electric field to condense the solid portion of the image and applying a pressure to remove the liquid from the image.
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.In preferred embodiments of the invention, the nonvolatile solids percentage may be about 20%, 25%, 30%, or 35% or more after the concentration step.
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.In a preferred embodiment of the invention, the single phase is a liquid phase. Alternatively or additionally, in a preferred embodiment of the invention, the concentration step can be used to increase the solids percentage to a level at which phase separation cannot occur.
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.In a preferred embodiment of the invention, there is also provided an imaging device using a liquid developer with a carrier liquid and pigmented polymeric toner particles which are substantially insoluble in the carrier liquid at room temperature and the polymer portion thereof forms a substantially single phase with the carrier liquid at elevated temperature, the device comprising: an imaging surface, means for using the liquid developer to form a liquid toner image having a liquid portion containing the carrier liquid and a solid portion containing toner particles on the imaging surface, means for concentrating the liquid toner image to a given non-volatile solids percentage by compacting the solid portion of the liquid toner image and removing the carrier liquid therefrom; means for transferring the liquid toner image to an intermediate transfer member after concentration thereof, means for heating the liquid toner image on the intermediate transfer member to a temperature at least as high as that at which the polymer portion of the toner particles and the carrier liquid form substantially a single phase at the given concentration, and means for transferring the liquid toner image after heating thereof to a final substrate.
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.Further, in a preferred embodiment of the invention, there is provided an image forming apparatus using a liquid developer, the apparatus including an image forming surface, means for using the liquid developer to form a liquid toner image having a liquid portion containing the carrier liquid and a solid portion containing the toner particles on the image forming surface, means for concentrating the liquid toner image by densifying the solid portion thereof and removing the carrier liquid therefrom, means for increasing the non-volatile solids percentage of the liquid toner image to a level between 20% and 35%, means for transferring the liquid toner image to an intermediate transfer member, and means for transferring the liquid toner image from the intermediate transfer member to a final substrate.
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 a preferred embodiment of the invention, the concentrating device includes means for simultaneously applying an electric field to densify the solid portion of the image and applying mechanical pressure to remove the liquid from the image. In a preferred embodiment of the invention, the concentrating device includes an electrically driven squeegee roller pressed against the image forming surface.
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.In a preferred embodiment of the invention, the single phase consists of a liquid phase. Alternatively or additionally, the concentrating device is designed to increase the solids percentage to a value at which phase separation cannot take place.
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.In a preferred embodiment of the invention, the image forming device also includes an optical radiation device for discharging both the image and the background areas prior to image transfer to the image transfer member. In a preferred embodiment of the invention, the optical radiation device comprises at least one light emitting diode. In a preferred embodiment, the optical radiation device includes at least two radiation sources emitting light of different colors.
Die vorliegende Erfindung kann besser und vollständiger aus der nun folgenden detaillierten Beschreibung unter Hinweis auf die Zeichnungen verstanden werden, in welchen zeigen:The present invention can be better and more fully understood from the following detailed description with reference to the drawings in which:
Fig. 1 eine vereinfachte Schnittdarstellung der elektrophotographischen Vorrichtung, die gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung konstruiert ist und arbeitet; undFig. 1 is a simplified sectional view of the electrophotographic apparatus constructed and operating in accordance with a preferred embodiment of the present invention; and
Fig. 2 ein Teil von einem teilweise vereinfachten typischen Phasen-Diagramm ist, und zwar für einen bevorzugten Flüssigtoner für die vorliegende Erfindung.Figure 2 is a portion of a partially simplified typical phase diagram for a preferred liquid toner for the present invention.
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.Reference will now be made to Fig. 1, which illustrates an electrophotographic imaging apparatus constructed and operative in accordance with a preferred embodiment of the present invention. The invention is described for liquid developer systems with negatively charged toner particles and with negatively charged photoconductors, ie systems operated in the reverse mode. For other combinations of toner particles and photoconductor polarity, the values and polarities of the voltages are changed in accordance with the principles of the invention as claimed.
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.The invention can be practiced using a variety of types of liquid developers, but is particularly suited to liquid developers containing a carrier liquid and pigmented polymeric toner particles which are substantially insoluble in the carrier liquid at room temperature and which solvate the carrier liquid at elevated temperatures. This is a characteristic of the liquid developer of Example 1 of U.S. Patent 4,794,651, the disclosure of which is incorporated herein by reference. A portion of a simplified phase diagram of a typical toner of this type is shown in Figure 2. This diagram represents the states of the polymer portion of the toner particles and the carrier liquid. The pigment in the particles generally has little involvement in the process and the references to "single phase" and "solvation" used herein refer to the state of the polymer portion of the toner particles together with the carrier liquid.
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.In a preferred embodiment of the invention, a liquid developer is prepared by mixing 10 parts of Elvax II 5950 (EI du Pont) and 5 parts by weight of Isopar L (Exxon) at low speed in a jacketed double planetary mixer connected to an oil heating unit for one hour, with the heating unit set at 130ºC. A mixture of 2.5 parts by weight of Mogul L Carbon (Cabot) and 5 parts by weight of Isopar L is then added to the mixture in the double planetary mixer and the resulting mixture is further mixed for one hour at high speed. 20 parts by weight of Isopar L preheated to 110ºC is added to the mixer and mixing is continued at high speed for one hour. The heating unit is then disconnected and mixing is continued until the temperature of the mixture has dropped to 40ºC.
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.-%.100 g of the resulting material is mixed with 120 g of Isopar L and the mixture is milled for 90 hours in an attritor to obtain a dispersion of the particles. The material is dispersed in Isopar L to a solids content of 1.5 wt.%.
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.The preferred liquid developer prepared contains toner particles provided with a plurality of fibrous extensions or tendrils as described in U.S. Patent 4,794,651, the disclosure of which is incorporated herein by reference. The preferred liquid developer is characterized in that as the concentration of toner particles is increased above 20%, the viscosity of the material is greatly increased, apparently in an almost exponential manner.
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.A charge director prepared in accordance with Example 1 of the assignee of copending U.S. Patent Application No. 354,121, filed April 22, 1989, entitled MOISTURE TOLERANT CHARGE DIRECTOR MATERIALS, the disclosure of which patent application is fully incorporated herein by reference, is added to the dispersion in an amount equal to about 3% by weight of the solids in the developer.
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.As with conventional electrophotographic systems, the apparatus of Figure 1 typically includes a drum 10 arranged to rotate about an axis 12 in a direction generally indicated by an arrow 14. The drum 10 is provided with a cylindrical photoconductor surface 16.
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.A corona discharge device 18 is operable to charge the photoconductor surface 16 uniformly with a negative charge. Continued rotation of the drum 10 brings the charged photoconductor surface 16 into image receiving relationship with an exposure unit containing a lens 20 which focuses an image onto the charged photoconductor surface 16, selectively discharging the photoconductor surface and thereby creating an electrostatic latent image thereon. The latent image includes image areas having a given range of potentials and background areas having a different potential. The image may be produced by a laser as in computer printing or it may be the image of a document as in a copier.
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.Continued rotation of the drum 10 brings the charged photoconductor surface 16 bearing the electrostatic latent image into a development unit 22 adapted to apply liquid developer containing a solid portion with pigmented toner particles and a liquid portion with a carrier liquid to develop the electrostatic latent image. The developed image includes image areas having pigmented toner particles and includes background areas. The development unit 22 may be a single color developer device of any conventional type or may consist of a plurality of single color developer devices for Forming full color images as is known in the art. Alternatively, full color images may be formed by changing the liquid toner in the development unit when the color to be printed is changed. Alternatively, glossy area color development may be used as is known in the art.
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.According to a preferred embodiment of the invention, application of the toner is followed by passing the photoconductive surface 16 past a typically charged, rotating roller 26, which is preferably rotated in a direction indicated by arrow 28. Typically, the spatial separation of the roller 26 from the photoconductive surface is about 50 microns. The roller 26 thus acts as a metering roller, as is known in the art, reducing the amount of carrier liquid on the background areas and also reducing the amount of liquid overlying the image.
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.Preferably, the potential at roller 26 is between that of the latent image areas and the background areas on the photoconductor surface. Typical approximate voltages are as follows: roller 26: -500V, background area: -1000V and latent image areas: -150V.
Das Flüssigtonerbild, welches an der Walze 26 vorbeibewegt wird, sollte relativ frei von pigmentierten Teilchen sein, ausgenommen in der Zone des latenten Bildes.The liquid toner image moving past roller 26 should be relatively free of pigmented particles, except in the latent image zone.
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.A solidifying roller 30 is preferably arranged downstream of the roller 26. The solidifying roller 30 is preferably made of a flexible polymer material, such as polyurethane, which only retains its natural conductivity or which may be enriched with carbon to increase conductivity.
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.According to one embodiment of the invention, the roller 30 is urged against the photoconductive surface 16, such as by a spring mount (not shown). The surface of the roller 30 typically moves in the same direction and at the same speed as the photoconductive surface to remove liquid from the image.
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.Preferably, a biased squeezing device such as that shown in U.S. Patent 4,286,039, the disclosure of which is fully incorporated herein by reference, is used as the roller or roll 30. The roll 30 is biased to a potential of at least several hundred and up to several thousand volts relative to the potential of the developed image on the photoconductor surface 16 so that it repels the charged pigmented particles and causes them to adhere more closely to the image areas of the photoconductor surface 16, thereby condensing and solidifying the image.
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.In a preferred embodiment of the invention, the solidification roller 30 includes a 20 mm diameter aluminum core coated with a 4 mm thick carbon filled polyurethane coating having a Shore A hardness of about 30-35 and a volume resistivity of about 10⁸ ohm-cm. Preferably, the roller or roll 30 is pressed against the photoconductor surface 16 with a pressure of 40-70 grams per linear cm of contact extending along the length of the drum. The core of the solidification roller 30 is energized at about -1800 to -2800 volts to thereby create a voltage difference of preferably between about 1600 and 2700 volts between the core and the photoconductor surface. in the image areas. Voltage differences down to 600 volts are also possible.
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.After solidification under these conditions and with the preferred toner, the percent solids in the image portion is expected to be at least 35% or more if the carrier liquid absorbed as a plasticizer is considered part of the solids portion. It is preferable to have an image with at least 25-30% solids after solidification. When the percent solids is calculated on the basis of non-volatile solids, the percent solids is preferably above 20% and is usually less than 30%. Values of 25% have been found to be particularly useful. At these concentrations, the material has a button-like consistency.
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.Alternatively, the carbon-enriched polyurethane can be replaced by a non-enriched polyurethane with a volume resistivity of approximately 3 x 10¹⁰ and the voltage is adjusted to achieve proper consolidation.
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.Downstream of the solidifying roller 30, a plurality of light emitting diodes (LEDs) 29 are preferably provided to discharge the photoconductor surface and to equalize the potential between the image and the background areas. In process color systems using yellow toner, magenta toner and cyan toner, both red and green LEDs are provided to discharge the areas of the photoconductor behind the developed image as well as the background areas.
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.Downstream of the LEDs 29, an intermediate transmission part 40 is provided, which rotates in a direction opposite to that of the photoconductive surface 16, as indicated by an arrow 41. The intermediate transfer member is adapted to receive the toner image from the photoconductive surface and to subsequently transfer the toner image to a receiving substrate 42, such as paper.
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.Various types of intermediate transfer members are known and are described, for example, in U.S. Patent 4,684,238 and in pending U.S. Patent Applications No. 293,456 entitled METHOD AND APPARATUS FOR IMAGE FORMATION USING AN INTERMEDIATE TRANSFER MEMBER, filed January 4, 1989, and No. 306,076 entitled IMAGE FORMING SYSTEM WITH A SOLIDIFIER AND AN INTERMEDIATE TRANSFER MEMBER, all of which are incorporated herein by reference.
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.Generally, the intermediate transfer member 40 is pressed against the photoconductor surface 16. One of the effects of the solidification described above is to prevent significant squeezing or other distortion of the image caused by the pressure resulting from the pressing. The solidification effect is particularly pronounced due to the sharp increase in viscosity with the concentration of the preferred toner.
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.Transfer of the image to the intermediate transfer member 40 is preferably assisted by applying an electrical bias to the intermediate transfer member 40 to attract the charged toner thereto, although other methods are known in the art and may be used. Subsequent transfer of the image to the substrate 42 is preferably by heat and pressure, the pressure being applied by a support roller 43, although other methods are known in the art and may be used.
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.It has been found that when the negatively biased squeegee roller of U.S. Patent 4,286,039 having a high negative voltage is used as roller 30, the voltage difference between the intermediate transfer member and the photoconductor surface required to transfer the image to the intermediate transfer member is dramatically reduced. It is believed that this reduction is possible due to the current flow tending to equalize and discharge the potential of the image and background areas on the image bearing surface. The LEDs 29 discharge both the image and non-image areas and therefore act to further reduce this voltage difference.
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.For the specific illustrated example described here, the voltage of the intermediate transfer section is between -300 V and 0 V when no pre-transfer LEDs are used and is between +200 V and +500 V when they are used.
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.Following transfer of the toner image to the intermediate transfer member, the photoconductive surface 16 is engaged by a cleaning roller 50 which is typically rotated in a direction as indicated by arrow 52 such that its surface moves in a direction opposite to the movement of the adjacent photoconductive surface 16 which it operatively engages. The cleaning roller 50 is adapted to scrub and clean the surface 16. A cleaning material such as toner may be applied to the cleaning roller 50 via a conduit 54. A wiping blade 56 completes the cleaning of the photoconductor surface. Any residual charge remaining on the photoconductor surface 16 is removed by flooding the photoconductor surface with light from a lamp 58.
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.In a multi-color system, after the cycle is completed for one color, the cycle is subsequently repeated for other colors, which are then subsequently transferred from the photoconductor surface 16 to the intermediate transfer member 40. The individual color images may be transferred sequentially to the paper in registered form or may alternatively be superimposed on the intermediate transfer member and then transferred as a group to the substrate 42.
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.Details of the construction of the surface layers of the preferred intermediate transfer members are shown in applicant's US patent application Ser. No. 393,631 entitled IMAGE TRANSFER APPARATUS WITH AN INTEGRAL HEATER, the disclosure of which patent application is fully incorporated herein by reference.
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.Generally, the image on the intermediate transfer member 40 is heated for the purpose of facilitating the transfer thereof to the substrate 42. This heating is preferably to a temperature above a threshold temperature of substantial solvation of the carrier liquid in the toner particles.
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.As can be seen from Fig. 2, when the image is heated, the state of the image, ie the polymer portion of the toner particles and the carrier liquid, depends on several factors, mainly on the temperature of the intermediate transfer member and on the concentration of the toner particles. Thus, if the percentage of the toner particles is "A" and the temperature of the intermediate transfer member is "Y", the liquid image separates into two phases, one phase being essentially a liquid polymer/carrier liquid phase and the other phase consisting primarily of the carrier liquid. On the other hand, when the percentage of toner particles is "B" at the same temperature, essentially only one phase, a liquid polymer/carrier liquid phase, is present. It is believed that it is preferable that separate liquid polymer/carrier liquid and liquid phases do not develop to any significant extent, as is the case, for example, when the concentration is "C".
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.This type of phase separation is considered undesirable on the intermediate transfer member. It is believed that an absence of substantial phase separation of this type in the image on the intermediate transfer member results in improved image quality, with improved in-line uniformity.
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.It should be noted that heating the image on the intermediate transfer member does not mean that the image is completely dried, although some evaporation of the carrier liquid may occur. Rather, the image on the intermediate transfer member remains in the form of a viscous liquid until it is transferred to the final substrate.
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.The invention has been described in terms of a specific embodiment using an electrically driven squeegee roll to concentrate the liquid toner image on the photoconductor surface. Alternatively, other methods of concentrating the image, ie, solidifying the solid portion thereof and removing the liquid therefrom, may be used provided that that these methods concentrate the image to the extent required. These methods include the use of separate solid portion compaction devices and liquid removal means such as those described in U.S. Patent Application No. 306,076, previously incorporated by reference. Alternatively, the device may use a solid portion compaction device followed by an intermediate transfer member which is pressed against the photoconductor to remove liquid from the image. As a further alternative, the commutated intermediate transfer member described in U.S. Patent Application No. 306,076 may be used to provide both solid portion compaction and liquid removal immediately prior to transfer to the intermediate transfer member.
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.Furthermore, the solidification step may take place on the transfer member itself, after the transfer of the liquid toner image to this intermediate transfer member and before heating the image.
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.It will be apparent to those skilled in the art that the present invention is not limited to what has been specifically shown and described. Rather, the scope of the present invention is defined only by the following claims.
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