DE69018972T2 - IMAGE SYSTEM. - Google Patents
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft Bildübertragungstechniken und ein Gerät für die Verwendung in der Elektro-Photographie.The present invention relates to image transfer techniques and an apparatus for use in electrophotography.
Flüssigtoner-Bilder werden durch Verändern der Dichte von pigmentierten Feststoffen in einem Entwicklermaterial auf einer ein latentes Indigo-Bild tragenden Fläche gemäß einem abgebildeten Muster entwickelt. Die Variationen in der Dichte werden durch das entsprechende Muster eines elektrischen Feldes erzeugt, welches sich von der das latente Bild tragenden Fläche nach außen erstreckt und welches durch die unterschiedlichen latenten Bild- und Hintergrundspannungen auf der das latente Bild tragenden Fläche und einer Spannung an einer Entwicklerplatte oder Rolle gestaltet ist.Liquid toner images are developed by varying the density of pigmented solids in a developer material on an indigo latent image-bearing surface according to an imaged pattern. The variations in density are produced by the corresponding pattern of an electric field extending outward from the latent image-bearing surface and which is shaped by the different latent image and background voltages on the latent image-bearing surface and a voltage on a developer plate or roller.
Im allgemeinen sind entwickelte Flüssigtoner-Bilder weder fest noch homogen. In typischer Weise enthält ein Flüssigtoner-Entwickler ca. 1,5 % bis 2 % Feststoffe und ein entwickeltes Bild enthält ca. 15 % - 25 % Feststoffe. Das entwickelte Bild besitzt eine höhere Dichte näher bei der das latente Bild tragenden Fläche und eine "flockige", d. h. lose gebundene Zone, die am weitesten von der das latente Bild tragenden Fläche abgelegen ist.In general, developed liquid toner images are neither solid nor homogeneous. Typically, a liquid toner developer contains about 1.5% to 2% solids and a developed image contains about 15% - 25% solids. The developed image has a higher density closer to the latent image-bearing area and a "flaky," i.e., loosely bound zone farthest from the latent image-bearing area.
Um die Übertragung eines reinen entwickelten Bildes von einer das latente Bild tragenden Fläche auf ein Substrat zu verbessern, ist es äußerst wünschenswert sicherzustellen, daß vor der Übertragung die pigmentierten Feststoffe nahe den Hintergrundbereichen im wesentlichen entfernt werden und daß die Dichte der pigmentierten Feststoffe in dem entwickelten Bild erhöht wird, um dadurch das entwickelte Bild zu verfestigen oder zu versteifen. Das Versteifen oder Verfestigen des entwickelten Bildes erhöht die Bild-Viskosität und erhöht die Fähigkeit des Bildes, seinen Zusammenhalt beizubehalten und zwar unter Spannungen, die während der Bildübertragung auftreten. Es ist auch wünschenswert, daß Überschuß-Flüssigkeit aus der das latente Bild tragenden Fläche vor der Übertragung entfernt wird.In order to improve the transfer of a clean developed image from a 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 in the developed image is increased to thereby solidify or stiffen the developed image. Stiffening or solidifying the developed image increases the image viscosity and increases the ability of the image to maintain its integrity under stresses which may occur during image transfer. It is also desirable that excess liquid be removed from the latent image-bearing area prior to transfer.
Es ist gemäß dem Stand der Technik, wie in dem US-Patent 3 955 533 beschrieben, bekannt eine Umkehrrolle zu verwenden, die um ca. 50 Mikron von der das latente Bild tragenden Fläche beabstandet ist, um die Trägerflüssigkeit und die pigmentierten Feststoffe in dem Bereich abzutrennen, der jenseits des äußeren Randes des Bildes liegt, so daß dadurch relativ saubere Bereiche über dem Hintergrund zurückgelassen werden.It is known in the art, as described in U.S. Patent 3,955,533, to use a reversing roller spaced approximately 50 microns from the latent image bearing surface to separate the carrier liquid and pigmented solids in the area beyond the outer edge of the image, thereby leaving relatively clean areas above the background.
Die Technik des Entfernens einer Trägerflüssigkeit ist allgemein als Bemessung 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 erfolgreiche aufgrund einer Verschlammung des Hintergrundes als Ergebnis einer Turbulenz und einer als Konsequenz auftretenden Vermischung der Hintergrund- Inversionsschicht mit der Oberflächenschicht der Trägerflüssigkeit.The technique of removing a carrier liquid is generally known as sizing. An alternative sizing 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 silting of the background as a result of turbulence and consequent mixing of the background inversion layer with the surface layer of the carrier liquid.
In dem US Patent 3 957 016 wird die Verwendung einer positiv vorgespannten Bemessungsrolle vorgeschlagen, wobei die Bemessungsrolle auf einer Spannung gehalten wird und zwar zwischen den Bild- und Hintergrundspannungen, um den Hintergrund zu reinigen und um das Bild etwas zu verfestigen.US Patent 3,957,016 proposes the use of a positively biased metering roll, with the metering roll being held at a tension intermediate between the image and background tensions to clean the background and to somewhat solidify the image.
Beim Stand der Technik ist es bekannt, eine Bildübertragung dort zu bewirken, wo das Bild in Berührung mit einem Substrat gebracht wird, welches durch eine geladene Rolle oder Walze abgestützt ist. Wenn jedoch das Bild nicht verfestigt oder versteift wird bevor es den Walzenspalt der das latente Bild tragenden Fläche und der Walze erreicht, kann eine Druckanpressung oder Fließen des Bildes auftreten. Dies gilt besonders dann, wenn das Substrat aus einem nicht porösen Material wie beispielsweise Kunststoff besteht.It is known in the art to effect image transfer where the image is brought into contact with a substrate supported by a charged roller or roll. However, if the image is not solidified or stiffened before it reaches the nip of the latent image-bearing surface and the roll, pressure-pressing or flow of the image can occur. This is particularly true when the substrate is made of a non-porous material such as plastic.
Bei dem Stand der Technik werden Flüssigtonerbilder im allgemeinen durch Elektrophorese auf Substrate übertragen, wobei das geladene Bild von der das latente Bild tragenden Oberfläche auf das Substrat durch die Trägerflüssigkeit und unter dem Einfluß eines durch Hochspannung erzeugten elektrischen Feldes bewegt wird, welches dem Substrat zugeordnet ist und welches entgegengesetzte Polarität zu der Ladung an den Bildteilchen aufweist.In the prior art, liquid toner images are generally transferred to substrates by electrophoresis, whereby the charged image is transferred from the surface bearing the latent image to the substrate through the carrier liquid and under the influence of a high voltage generated electric field which is associated with the substrate and which has opposite polarity to the charge on the image particles.
Die Spannung und Feldstärke, die für die elektrophoretische Übertragung verfügbar sind, werden durch die Gefahr eines elektrischen Durchschlags eingeschränkt, der sowohl an den Eingangs- als auch Ausgangsrändern des Walzenspaltes auftreten kann und zwar aufgrund des Minimums der Paschen-Kurve, welches bei ca. 8 Mikron liegt. Es kann daher aufgrund der Paschen-Kurve die Spannungsdifferenz an dem Walzenspalt ca. 360 Volt nicht überschreiten, wenn eine mögliche Zerstörung des Bildes und eine mögliche Zerstörung der das latente Bild tragenden Fläche aufgrund eines elektrischen Durchschlages vermieden werden sollen.The voltage and field strength available for electrophoretic transfer are limited by the risk of electrical breakdown that can occur at both the entrance and exit edges of the nip due to the minimum of the Paschen curve, which is approximately 8 microns. Therefore, due to the Paschen curve, the voltage difference across the nip cannot exceed approximately 360 volts if possible destruction of the image and possible destruction of the surface bearing the latent image due to electrical breakdown are to be avoided.
Eine elektrophoretische Verfestigung der Bilder vor der Übertragung derselben, ist in dem US Paten 4 286 039 beschrieben, die eine Bemessungsrolle oder Walze zeigt, auf die eine negativ vorgespannte Quetschrolle folgt. Die Quetschrolle dient sowohl dazu das Bild zu verfestigen als auch dazu Überschußflüssigkeit zu entfernen. Die Spannung, die an die Quetschrolle angelegt werden kann, ist ebenfalls durch die Gefahr eines elektrischen Durchschlags eingeschränkt. Das Durchschlagsproblem wird wenigstens am Eingang der Quetschrolle schwerwiegend, da der dort vorhandene Meniskus die Wirkung hat, den minimalen effektiven Luftspalt zu vergrößern. In den Bildbereichen ist das Durchschlagsproblem noch ernster, da die durch die Quetschrolle und die das latente Bild tragende Fläche erzeugten Felder einen Beitrag leisten. Das Problem wird schwerwiegend an der Austrittskante oder Rand der Quetschrolle, wo ein Meniskus im wesentlichen nicht vorhanden ist.Electrophoretic consolidation of images prior to transfer is described in U.S. Patent 4,286,039, which shows a metering roller or roll followed by a negatively biased nip roller. The nip roller serves both to solidify the image and to remove excess liquid. The voltage that can be applied to the nip roller is also limited by the risk of electrical breakdown. The breakdown problem becomes severe at least at the entrance to the nip roller because the meniscus present there has the effect of increasing the minimum effective air gap. In the image areas, the breakdown problem is even more severe because of the contribution of the fields generated by the nip roller and the latent image-bearing surface. The problem becomes severe at the exit edge or periphery of the nip roller where a meniscus is essentially nonexistent.
In dem US Patent 4 684 238 wird ein nicht bemessenes oder behandeltes Bild zu Beginn auf ein Zwischenübertragungsteil übertragen und wird dann bemessen oder behandelt und zwar durch eine Bemessungswalze mit einer Spannung einer entgegengesetzten Polarität zur Ladung der Tonerteilchen, die das Bild ausmachen. Es wird jedoch das Problem eines elektrischen Durchschlags nicht erläutert.In U.S. Patent 4,684,238, an unmetered or treated image is initially transferred to an intermediate transfer member and is then metered or treated by a metering roller with a voltage of opposite polarity to the charge of the toner particles making up the image. However, the problem of electrical breakdown is not discussed.
Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, ein verbessertes Gerät zur Verbesserung der Bildübertragung zu schaffen.The present invention aims to provide an improved device for To improve image transmission.
Es wird daher gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ein Bilderzeugungsgerät geschaffen, welches eine ein Bild tragende Fläche aufweist, die so angeordnet oder ausgebildet ist, um ein Flüssigtonerbild zu tragen oder abzustützen, welches Bildbereiche mit geladenen Tonerteilchen einer gegebenen Polarität und Hintergrundbereiche darauf besitzt und eine Vorrichtung aufweist, um das Flüssigtonerbild zu versteifen und Flüssigkeit aus demselben zu entfernen, wobei das Gerät eine Quetschrolle aufweist, von der wenigstens ein Teil elektrisch versorgt ist und gegen die das Bild tragende Fläche gedrückt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Gerät ferner ein Zwischenübertragungsteil aufweist, um das Tonerbild von der das Bild tragenden Fläche nach Versteifung desselben aufzunehmen, um das Bild auf ein Substrat zu übertragen und wobei wenigstens ein Teil der Quetschrolle mit einer Spannung elektrisch versorgt ist, die größer ist als ca. 500 Volt mit einer Polarität, welche die gleiche ist wie die Polarität der geladenen Tonerteilchen.There is therefore provided, according to a preferred embodiment of the invention, an image forming apparatus comprising an image bearing surface arranged or adapted to support a liquid toner image having image areas with charged toner particles of a given polarity and background areas thereon and having means for stiffening the liquid toner image and removing liquid therefrom, the apparatus comprising a nip roller, at least a portion of which is electrically powered and is pressed against the image bearing surface, characterized in that the apparatus further comprises an intermediate transfer member for receiving the toner image from the image bearing surface after stiffening thereof to transfer the image to a substrate, and at least a portion of the nip roller being electrically powered with a voltage greater than about 500 volts with a polarity the same as the polarity of the charged toner particles.
In bevorzugter Weise enthält das Bilderzeugungsgerät eine ein Potential aufdrückende Vorrichtung, die wenigstens einem Abschnitt der Quetschrolle zugeordnet ist, um wenigstens einem Abschnitt ein Potential aufzudrücken, und enthält eine Erregungsvorrichtung, um die das Potential aufdrückende Vorrichtung nur dann zu erregen, wenn der wenigstens eine Abschnitt nahe bei der das Bild tragenden Fläche gelegen ist, um dadurch eine Bildverfestigung oder versteifung zu erreichen.Preferably, the image forming apparatus includes a potential applying device associated with at least a portion of the squeegee roller for applying a potential to at least one portion, and includes energizing means for energizing the potential applying device only when the at least one portion is located proximate to the image bearing surface, thereby achieving image solidification or stiffening.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung enthält die das Potential aufdrückende Einrichtung eine Vielzahl von elektrischen Leitern, die der Quetschrolle zugeordnet sind.In a preferred embodiment of the invention, the potential applying device includes a plurality of electrical conductors associated with the pinch roller.
In bevorzugter Weise sind in der Quetschrolle eine Vielzahl von elektrischen Leitern ausgebildet oder vorgesehen, wobei das Bilderzeugungsgerät auch eine Vorrichtung enthält, um wenigstens eine der elektrischen Leiter an einer Innenstelle in Bezug auf die Berührung oder Angriff der Quetschrolle und der das Bild tragenden Fläche zu erregen, wobei eine Spannung, die höher liegt als das Minimum der Paschen-Kurve zwischen diese genannte Innenstelle der Quetschrolle und der das Bild tragenden Oberfläche angelegt wird.Preferably, a plurality of electrical conductors are formed or provided in the squeezing roller, the image forming apparatus also comprising means for energizing at least one of the electrical conductors at an internal location relative to the contact or engagement of the squeezing roller and the image bearing surface, wherein a voltage which is higher as the minimum of the Paschen curve between this inner point of the squeeze roller and the surface bearing the image.
In bevorzugter Weise wird die Quetschrolle mit einer Spannung elektrisch versorgt, die niedriger ist als ca. 2000 Volt.Preferably, the squeeze roller is supplied with a voltage that is lower than approximately 2000 volts.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung empfängt das Zwischenübertragungsteil das Bild an einer Bildübertragungszone und das Bilderzeugungsgerät enthält auch eine Einrichtung, um das Zwischenübertragungsteil zumindest an der Bildübertragungszone mit einer Übertragungsspannung von weniger als 1000 Volt, in bevorzugter Weise ca. 500 Volt elektrisch zu versorgen.In a preferred embodiment of the invention, the intermediate transfer member receives the image at an image transfer zone and the image forming apparatus also includes means for electrically supplying the intermediate transfer member at least at the image transfer zone with a transfer voltage of less than 1000 volts, preferably about 500 volts.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann die elektrisch versorgte Quetschrolle eine Potentialdifferenz von ca. 1200 bis 3000 Volt, bevorzugter wenigstens 1500 Volt zwischen der Quetschrolle und den Bildbereichen der das Bild tragenden Fläche aufdrücken.In a preferred embodiment of the invention, the electrically powered squeezing roller can impose a potential difference of approximately 1200 to 3000 volts, more preferably at least 1500 volts, between the squeezing roller and the image areas of the image-bearing surface.
In bevorzugter Weise enthält die Quetschrolle eine elastische Außenschicht mit wenigstens einer Lage aus einem elastischen Material und dabei ist die das Potential aufdrückende Einrichtung innerhalb wenigstens eines Abschnitts der elastischen äußeren Schicht enthalten, um ein Potential wenigstens einem Abschnitt aufzudrücken. In bevorzugter Weise enthält die wenigstens eine Lage aus dem elastischen Material wenigstens zwei Lagen, wobei die das Potential aufdrückende Einrichtung zwischen den zwei Lagen plaziert ist.Preferably, the squeezing roller includes an elastic outer layer having at least one layer of elastic material, and the potential imposing means is contained within at least a portion of the elastic outer layer for imposing a potential to at least one portion. Preferably, the at least one layer of elastic material includes at least two layers, with the potential imposing means placed between the two layers.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Quetschrolle auf einem Potential gehalten, welches entgegengesetzt zu dem Potential der Bildbereiche der das Bild tragenden Fläche ist und welches gleichzeitig das Bild verfestigt und Überschuß-Flüssigkeit aus dem Bild entfernt.In a preferred embodiment of the invention, the squeezing roller is maintained at a potential which is opposite to the potential of the image areas of the image-bearing surface and which simultaneously solidifies the image and removes excess liquid from the image.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist ferner ein Bilderzeugungsgerät geschaffen, welches eine ein Bild tragende Fläche aufweist, die dafür ausgebildet ist, um ein Flüssigtonerbild zu tragen, welches Bildbereiche und Hintergrundbereiche darauf aufweist und eine Einrichtung, um das Flüssigtonerbild unter Verwendung eines elektrischen Feldes zu versteifen, dadurch gekennzeichnet, daß das Gerät auch eine getrennte Quetscheinrichtung aufweist, um Überschuß-Flüssigkeit aus dem Tonerbild nach der Verfestigung oder Versteifung desselben zu entfernen, und ein Zwischenübertragungsteil aufweist, um das Tonerbild von der das Bild tragenden Fläche nach der Verfestigung oder Versteifung desselben zu empfangen, um das Bild auf ein Substrat zu übertragen.According to a preferred embodiment of the invention there is further provided an image forming apparatus comprising an image bearing surface adapted to bear a liquid toner image having image areas and background areas thereon and means for displacing the liquid toner image using an electric field. stiffen, characterized in that the apparatus also comprises a separate squeezing device for removing excess liquid from the toner image after solidification or stiffening thereof, and an intermediate transfer member for receiving the toner image from the image bearing surface after solidification or stiffening thereof for transferring the image to a substrate.
In bevorzugter Weise umfaßt die Einrichtung zum Versteifen oder Verfestigen eine statische Oberfläche, zu welcher sich die das Bild tragende Oberfläche relativ bewegt.Preferably, the means for stiffening or solidifying comprises a static surface to which the surface bearing the image moves relative to.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfaßt die statische Oberfläche wenigstens einen elektrischen Leiter und die Erregung des wenigstens einen elektrischen Leiters erzeugt ein gewünschtes elektrisches Feld an einer genau definierten Stelle, um eine Bildversteifung oder Verfestigung zu erzeugen. In bevorzugter Weise greift die statische Oberfläche an die das Bild tragende Oberfläche in einer Eintrittszone, einer Austrittszone und einer dritten Zone dazwischen an und die Erregungseinrichtung ist lediglich der dritten Zone zugeordnet.In a preferred embodiment of the invention, the static surface comprises at least one electrical conductor and the excitation of the at least one electrical conductor produces a desired electrical field at a precisely defined location to produce image stiffening or solidification. Preferably, the static surface engages the image-bearing surface in an entry zone, an exit zone and a third zone therebetween and the excitation means is associated only with the third zone.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung enthält das Bilderzeugungsgerät eine Einrichtung zum Erhitzen des Zwischenübertragungsteiles wenigstens dort, wo das Bild darauf übertragen wird.In a preferred embodiment of the invention, the image forming apparatus includes means for heating the intermediate transfer member at least where the image is transferred thereto.
In bevorzugter Weise enthält das Bilderzeugungsgerät auch eine Einrichtung, um pigmentierte Tonerteilchen aus den Hintergrundbereichen zu entfernen.Preferably, the image forming apparatus also includes means for removing pigmented toner particles from the background areas.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird ferner ein Bilderzeugungsverfahren geschaffen, welches die folgenden Schritte umfaßt: (a) Ausbilden eines Flüssigtonerbildes, welches geladene Tonerteilchen einer gegebenen Polarität enthält, auf einer ein Bild tragenden Fläche, (b) Verfestigen oder Versteifen des Flüssigtonerbildes indem eine Quetschrolle gegen die das Bild tragende Fläche gedrückt wird, wobei wenigstens ein Abschnitt der Quetschrolle elektrisch versorgt wird, und (c) anschließendes Übertragen des Bildes auf ein endgültiges Substrat, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren einen weiteren Schritt (d) umfaßt, wonach das verfestigte oder versteifte Bild auf ein Zwischenübertragungsteil übertragen wird und (e) wenigstens ein Abschnitt der Quetschrolle mit einer Spannung elektrisch versorgt wird, die größer ist als ca. 500 Volt und in bevorzugter Weise kleiner ist als ca. 2000 Volt mit einer Polarität, welche die gleiche ist wie die Polarität der geladenen Tonerteilchen.According to a preferred embodiment of the invention there is further provided an image forming method comprising the steps of: (a) forming a liquid toner image containing charged toner particles of a given polarity on an image bearing surface, (b) solidifying or stiffening the liquid toner image by pressing a nip roller against the image bearing surface, at least a portion of the nip roller being electrically supplied, and (c) subsequently transferring the image to a final substrate, characterized in that the method comprises a further step (d) after which the solidified or stiffened image is transferred to an intermediate transfer member and (e) at least a portion of the squeegee roller is electrically supplied with a voltage greater than about 500 volts, and preferably less than about 2000 volts, having a polarity which is the same as the polarity of the charged toner particles.
In bevorzugter Weise umfaßt das Verfahren den Schritt der Erhitzung des Zwischenübertragungteiles wenigstens dort, wo das Bild auf dasselbe übertragen wird.Preferably, the method comprises the step of heating the intermediate transfer member at least where the image is transferred thereto.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung findet der Schrift der Übertragung an einer Übertragungszone statt und das Verfahren umfaßt ferner den Schritt, das Zwischenübertragungsteil wenigstens an der Bildübertragungszone mit einer Übertragungsspannung von weniger als 1000 Volt, in bevorzugter Weise weniger als ca. 500 Volt elektrisch zu versorgen.In a preferred embodiment of the invention, the image transfer takes place at a transfer zone and the method further comprises the step of electrically supplying the intermediate transfer part at least at the image transfer zone with a transfer voltage of less than 1000 volts, preferably less than about 500 volts.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Quetschrolle mit einer Potentialdifferenz von ca. 1200 bis 3000 Volt, in bevorzugter Weise wenigstens 1500 Volt zwischen der Quetschrolle und den Bildbereichen der das Bild tragenden Fläche elektrisch versorgt.In a preferred embodiment of the invention, the squeezing roller is electrically supplied with a potential difference of approximately 1200 to 3000 volts, preferably at least 1500 volts, between the squeezing roller and the image areas of the surface bearing the image.
Die vorliegende Erfindung kann aus der nun folgenden detaillierten Beschreibung umfangreicher verstanden werden und zwar in Verbindung mit den Zeichnungen, in welchen zeigen:The present invention can be more fully understood from the following detailed description when taken in conjunction with the drawings in which:
Fig. 1 eine vereinfachte Schnittdarstellung des elektrophotographischen Gerätes, welches gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung konstruiert ist und arbeitetFig. 1 is a simplified sectional view of the electrophotographic apparatus constructed and operating in accordance with a preferred embodiment of the present invention
Fig. 2 eine vereinfachte Schnittdarstellung des elektrophotographischen Gerätes, welches gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung konstruiert ist und arbeitet;Fig. 2 is a simplified sectional view of the electrophotographic apparatus constructed and operative in accordance with another preferred embodiment of the present invention;
Fig. 3A eine vereinfachte konzeptmäßige Schnittdarstellung einer Bildübertragungseinrichtung, die gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung konstruiert ist und betrieben wird;Figure 3A is a simplified conceptual cross-sectional view of an image transfer device constructed and operating in accordance with a preferred embodiment of the present invention;
Fig. 3B eine vereinfachte konzeptmäßige Schnittdarstellung der Bildübertragungseinrichtung, die gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung konstruiert ist und betrieben wird;Fig. 3B is a simplified conceptual cross-sectional view of the image transfer device constructed and operating in accordance with another preferred embodiment of the present invention;
Fig. 4 eine vereinfachte Schnittdarstellung eines Teils eines Zwischenübertragungsteiles, das gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung konstruiert ist und betrieben wird;Figure 4 is a simplified sectional view of a portion of an intermediate transfer member constructed and operated in accordance with a preferred embodiment of the present invention;
Fig. 5 eine vereinfachte Schnittdarstellung eines Teiles eines Zwischenübertragungsteiles, welches gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung konstruiert ist und betrieben wird;Fig. 5 is a simplified sectional view of a portion of an intermediate transfer member constructed and operated in accordance with a preferred embodiment of the present invention;
Fig. 6 eine Darstellung eines Teiles des Gerätes der Fig. 3A, wobei die Potentialversorgung zu dem Zwischenübertragungsteil veranschaulicht ist;Fig. 6 is a view of a portion of the device of Fig. 3A, illustrating the potential supply to the intermediate transfer part;
Fig. 7 eine bildmäßige Darstellung der Anordnung det Leiter an dem Zwischenübertragungsteil, das in dem Gerät der Fig. 6 verwendet wird;Fig. 7 is a pictorial representation of the arrangement of the conductor on the intermediate transfer member used in the device of Fig. 6;
Fig. 8 eine vereinfachte Darstellung einer Seitenansicht der Anordnung der elektrischen Versorgungseinrichtung in Zuordnung zu einem Zwischenübertrag ungsteil;Fig. 8 is a simplified representation of a side view of the arrangement of the electrical supply device in association with an intermediate transmission part;
Fig. 9 die Darstellung einer Seitenansicht gemäß der Linien IX-IX in Fig. 8 für eine Ausführungsform der Erfindung;Fig. 9 shows a side view along the lines IX-IX in Fig. 8 for an embodiment of the invention;
Fig. 10 eine vereinfachte Darstellung der elektrischen Versorgungseinrichtung, die bei der Anordnung der Fig. 8 von Vorteil ist;Fig. 10 is a simplified representation of the electrical supply device which is advantageous in the arrangement of Fig. 8;
Fig. 11 eine vereinfachte Schnittdarstellung des elektrophotographischen Gerätes, welches gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung konstruiert ist und betrieben wird;Fig. 11 is a simplified sectional view of the electrophotographic apparatus constructed and operated in accordance with another preferred embodiment of the present invention;
Fig. 12 eine vereinfachte konzeptmäßige Schnittdarstellung einer Bild- Versteifungseinrichtung, die gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung konstruiert ist und betrieben wird;Figure 12 is a simplified conceptual cross-sectional view of an image stiffener constructed and operating in accordance with a preferred embodiment of the present invention;
Fig. 13 eine vereinfachte konzeptmäßige Schnittdarstellung der Bildversteifungseinrichtung, die gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung konstruiert ist und betrieben wird, undFig. 13 is a simplified conceptual sectional view of the image stiffener constructed and operating in accordance with another preferred embodiment of the present invention, and
Fig. 14 eine vereinfachte Schnittdarstellung des elektrophotographischen Gerätes, das in Einklang mit noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung konstruiert ist und betrieben wird.Fig. 14 is a simplified sectional view of the electrophotographic apparatus constructed and operated in accordance with yet another preferred embodiment of the present invention.
Es wird nun auf Fig. 1 Bezug genommen, die ein elektrophotographisches Bilderzeugungsgerät veranschaulicht, das gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung konstruiert ist und betrieben wird. Diese und weitere Ausführungsformen der Erfindung werden für den Fall von Flüssigtonersystemen beschrieben und zwar mit negativ geladenen Teilchen und positiv geladenen Photoleitern. Für einen positiv geladenen Toner würden die Polaritäten der gegebenen Spannungen umgekehrt sein.Reference is now made to Figure 1 which illustrates an electrophotographic imaging apparatus constructed and operated in accordance with a preferred embodiment of the present invention. This and other embodiments of the invention are described for the case of liquid toner systems having negatively charged particles and positively charged photoconductors. For a positively charged toner, the polarities of the given voltages would be reversed.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann der Toner des Beispiels 1 des US Patents 4 794 651, dessen Offenbarung hier voll unter Hinweis mit einbezogen wird, verwendet werden, es sind jedoch eine Vielfalt von Flüssigtonertypen in der praktischen Ausführung der Erfindung verwendbar bzw. von Vorteil.In a preferred embodiment of the invention, the toner of Example 1 of U.S. Patent 4,794,651, the disclosure of which is incorporated herein by reference, may be used, but a variety of liquid toner types are useful or advantageous in the practice of the invention.
Wie bei den herkömmlichen elektrophotographischen Systemen umfaßt das Gerät der Fig. 1 eine Trommel 10, die um eine Achse 12 drehbar angeordnet ist und zwar in einer Richtung, die allgemein durch einen Pfeil 14 angegeben ist. Die Trommel 10 ist mit einer zylinderförmigen photoleitfähigen Fläche 16 versehen.As in conventional electrophotographic systems, the apparatus of Fig. 1 comprises a drum 10 which is arranged to rotate about an axis 12 in a direction generally indicated by an arrow 14. The drum 10 is provided with a cylindrical photoconductive surface 16.
Eine Korona-Entladevorrichtung 18 ist dafür ausgebildet, um einheitlich die photoleitfähige Oberfläche 16 mit einer positiven Ladung zu laden. Eine fortgesetzte Umdrehung der Trommel 10 bringt die geladene photoleitfähige Fläche 16 in eine Bildaufnahmebeziehung hinsichtlich einer Belichtungseinheit, die eine Linse 20 enthält, die ein gewünschtes Bild auf die geladene Photoleiter-Fläche 16 fokussiert, wobei die Photoleiter-Fläche selektiv entladen wird und dadurch ein elektrostatisches latentes Bild darauf erzeugt wird.A corona discharge device 18 is adapted to uniformly charge the photoconductive surface 16 with a positive charge. Continued rotation of the drum 10 brings the charged photoconductive surface 16 into image receiving relationship with an exposure unit including a lens 20 which focuses a desired image onto the charged photoconductive surface 16, selectively discharging the photoconductive surface and thereby forming an electrostatic latent image thereon.
Eine fortgesetzte Drehung der Trommel 10 bringt die geladene Photoleiter- Oberfläche 16, die das elektrostatische latente Bild trägt, in eine Entwicklungseinheit 22 mit Entwicklungselektroden 24, die dafür ausgebildet ist, einen Flüssigtoner aufzutragen, um das elektrostatische latente Bild zu entwickeln.Continued rotation of the drum 10 brings the charged photoconductor surface 16 bearing the electrostatic latent image into a development unit 22 having development electrodes 24 adapted to apply a liquid toner to develop the electrostatic latent image.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung gelangt die Photoleiter-Fläche 16 anschließend auf das Auftragen des Toners auf diese Fläche an einer in typischer Weise positiv geladenen sich drehenden Rolle oder Walze 26 vorbei, die sich in bevorzugter Weise in eine mit einem Pfeil 28 angegebenen Richtung dreht. Typischerweise beträgt der räumliche Abstand der Rolle 26 von der Photoleiter-Oberfläche 16 ca. 50 Mikron.According to a preferred embodiment of the invention, the photoconductor surface 16, following application of the toner to that surface, passes a typically positively charged rotating roller or drum 26, which preferably rotates in a direction indicated by an arrow 28. Typically, the spatial distance of the roller 26 from the photoconductor surface 16 is approximately 50 microns.
In bevorzugter Weise liegt die Ladung auf der Rolle 26 zwischen den Spannungen der latenten Bildbereiche und der Hintergrundbereiche der Photoleiter-Oberfläche. Typische Spannungen sind: für die Rolle 26: 200 V, für den Hintergrundbereich: 50 V und für die latenten Bildbereiche: bis zu 1000 V.Preferably, the charge on the roller 26 is between the voltages of the latent image areas and the background areas of the photoconductor surface. Typical voltages are: for the roller 26: 200 V, for the background area: 50 V and for the latent image areas: up to 1000 V.
Es sei darauf hingewiesen, daß die Rolle 26 in der Richtung gedreht werden kann, die entgegengesetzt zu derjenigen durch den Pfeil 28 angezeigten Richtung verläuft und als eine Bemessungsrolle arbeiten kann, um dadurch die Dicke der Flüssigkeit auf der Photoleiter-Oberfläche 16 zu reduzieren.It should be noted that the roller 26 can be rotated in the direction opposite to that indicated by the arrow 28 and can function as a metering roller to thereby reduce the thickness of the liquid on the photoconductor surface 16.
Alternativ kann die Bemessungsfunktion an dieser Stufe beseitigt werden oder sie kann stromabwärts durch eine geeignete Technik ausgeführt werden.Alternatively, the design function can be eliminated at this stage or it can be performed downstream by a suitable technique.
In jedem Fall sollte die Flüssigkeit, die die Rolle 26 passiert, relativ frei von pigmentierten Teilchen sein, ausgenommen in dem Bereich des latenten Bildes.In any event, the liquid passing through roller 26 should be relatively free of pigmented particles, except in the area of the latent image.
Stromabwärts von der Rolle 26 ist in bevorzugter Weise eine Verfestigungs- oder Versteifungswalze 30 vorgesehen. Die Versteifungswalze 30 ist in bevorzugter Weise aus einem nachgiebigen Polymer-Material hergestellt wie beispielsweise aus leitenden nachgiebigen Polymer-Materialien, wie sie in einer oder beiden US Patenten 39 59 574 und 38 63 603 beschrieben sind und wird in bevorzugter Weise in einer nicht berührenden räumlichen Beziehung zu der Photoleiter-Oberfläche 16 gehalten.Downstream of the roller 26, there is preferably provided a solidifying or stiffening roller 30. The stiffening roller 30 is preferably made of a compliant polymer material, such as conductive compliant polymer materials as described in either or both of U.S. Patents 3,959,574 and 3,863,603, and is preferably held in a non-contacting spatial relationship with the photoconductor surface 16.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird die Walze 30 leicht gegen die Photoleiter-Oberfläche 16 angedrückt wie beispielsweise durch eine Feder-Halterung (nicht gezeigt). Eine Drehung der Photoleiter-Fläche 16 erzeugt hydrodynamische Kräfte auf der Walze 30, welche diese leicht von der Photoleiter-Oberfläche 16 wegdrücken, so daß sie typischerweise in einem Trennabstand von 15 Mikron von der Photoleiter-Oberfläche zu liegen kommt.According to one embodiment of the invention, the roller 30 is lightly urged against the photoconductor surface 16, such as by a spring mount (not shown). Rotation of the photoconductor surface 16 creates hydrodynamic forces on the roller 30 which push it slightly away from the photoconductor surface 16, so that it typically comes to rest at a separation distance of 15 microns from the photoconductor surface.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die Walze 30 in einer festen Trennung bzw. Abstand von der Photoleiter- Oberfläche 16 montiert werden. Um für einen solchen Fall Oberflächen- Unregelmäßigkeiten Rechnung zu tragen, liegt die Walze 30 bei einem Trennabstand von ca. 50 Mikron von der Photoleiter-Oberfläche entfernt. Die Oberfläche der Walze 30 bewegt sich typischerweise in der gleichen Richtung wie die Photoleiter-Oberfläche, um dadurch nicht wesentlich Flüssigkeit aus dem Bild zu entfernen. In bevorzugter Weise wird der Walzenspalt zwischen der Walze 30 und der Photoleiter-Oberfläche 16 feucht gehalten, um dadurch Probleme hinsichtlich einer elektrischen Entladung minimal zu halten. Verschiedene Konstruktionen der Versteifungsrollen, welche die Probleme hinsichtlich einer elektrischen Entladung vermindern, werden im folgenden beschrieben.According to an alternative embodiment of the present invention, the roller 30 can be mounted at a fixed separation from the photoconductor surface 16. To accommodate surface irregularities in such a case, the roller 30 is located at a separation distance of about 50 microns from the photoconductor surface. The surface of the roller 30 typically moves in the same direction as the photoconductor surface so as not to substantially remove liquid from the image. Preferably, the nip between the roller 30 and the photoconductor surface 16 is kept wet so as to minimize electrical discharge problems. Various stiffener roller designs that reduce electrical discharge problems are described below.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung wird eine vorgespannte Quetscheinrichtung, die in dem US Patent 42 86 039 beschrieben ist dessen Offenbarung hier durch Hinweis voll mit einbezogen wird, als die Walze 30 verwendet. Eine negative Spannung in einem Bereich von mehreren 100 bis 2000 Volt kann verwendet werden und es wird ein gewisser Durchschlag beobachtet. Die Walze 30 wird negativ auf ein Potential von wenigstens mehreren 100 bis hinaus zu 2000 Volt geladen und zwar mit dem gleichen Vorzeichen wie die Ladung der pigmentierten Tonerteilchen, so daß sie gleichartig geladene pigmentierte Teilchen abstößt und diese veranlaßt sich dichter an die Bildbereiche der Photoleiter-Oberfläche 16 anzunähern, so daß dadurch das Bild zusammengedrückt und versteift wird.In one embodiment of the invention, a biased squeezing device described in U.S. Patent 4,286,039, the disclosure of which is fully incorporated herein by reference, is used as the roller 30. A negative voltage in the range of several hundred to 2000 volts can be used and some breakdown is observed. The roller 30 is negatively charged to a potential of at least several hundred to as much as 2000 volts, of the same sign as the charge of the pigmented toner particles, so that it repels like-charged pigmented particles and causes them to move closer to the image areas of the photoconductor surface 16, thereby compressing and stiffening the image.
Stromabwärts von der Versteifungswalze 30, ist ein Zwischenübertragungsteil 40 vorgesehen, welches sich in einer Richtung dreht, die entgegengesetzt zu derjenigen der Photoleiter-Oberfläche 16 ist, wie durch einen Pfeil 41 gezeigt ist, und kann das Tonerbild davon aufnehmen und das Tonerbild auf ein empfangendes Substrat 42 wie beispielsweise Papier übertragen.Downstream of the stiffening roller 30, there is provided an intermediate transfer member 40 which rotates in a direction opposite to that of the photoconductor surface 16 as shown by an arrow 41 and can receive the toner image therefrom and 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 46 84 238 beschrieben und ebenso in der schwebenden US Patentanmeldung derAnmelderin beschrieben, die den Titel trägt "Verfahren und Gerät zur Bilderzeugung unter Verwendung eines Zwischenübertragungsteiles", eingereicht am 4. Januar 1989, wobei die Offenbarungsinhalte dieser Druckschriften hier voll durch Hinweis mit einbezogen werden. Besonders vorteilhafte Konstruktionen von Zwischenübertragungsteilen gemäß der vorliegenden Erfindung, soll im folgenden im Detail beschnebenwerden.Various types of intermediate transfer members are known and are described, for example, in U.S. Patent 4,684,238 and also described in Applicant's pending U.S. patent application entitled "Method and apparatus for forming images using an intermediate transfer member" filed January 4, 1989, the disclosures of which are fully incorporated herein by reference. Particularly advantageous constructions of intermediate transfer members according to the present invention will be described in detail below.
Das Übertragen des Bildes auf das Zwischenübertragungsteil 40 wird in bevorzugter Weise dadurch unterstützt indem das Zwischenübertragungsteil 40 mit einer Spannung einer Polarität elektrisch versorgt wird, die entgegengesetzt zu derjenigen der geladenen Teilchen ist, obwohl andere Verfahren auf dem Gebiet bekannt sind und verwendet werden können. Die anschließende Übertragung des Bildes auf das Substrat 42 wird in bevorzugter Weise durch Hitze und Druck unterstützt, wobei der Druck durch die Abstützwalze 43 aufgebracht wird, obwohl andere Verfahren auf dem Gebiet bekannt sind und angewendet werden können.Transfer of the image to the intermediate transfer member 40 is preferably assisted by electrically supplying the intermediate transfer member 40 with a voltage of polarity opposite to that of the charged particles, although other methods are known in the art and may be used. Subsequent transfer of the image to the substrate 42 is preferably assisted by heat and pressure, the pressure being applied by the back-up roller 43, although other methods are known in the art and may be used.
Es wurde erwähnt, daß dann, wenn die negativ vorgespannte Quetschrolle des US Patents 42 86 039, mit einer hohen negativen Spannung, als die Walze 30 verwendet wird, die positive Spannung an dem Zwischenübertragungsteil, die erforderlich ist, um das Bild darauf zu übertragen, scharf reduziert wird und zwar typischerweise von ca. 1000 Volt oder mehr auf ca. 500 Volt. Es wird angenommen, daß diese Reduzierung aufgrund einer Entladung der Ladungen in dem Bild bereich der das Bild tragenden Fläche möglich ist und auch aufgrund einer Entladung der Hintergrundbereiche der das Bild tragenden Fläche möglich ist.It has been mentioned that when the negatively biased squeegee roller of U.S. Patent 4,286,039, having a high negative voltage, is used as the roller 30, the positive voltage at the intermediate transfer member required to transfer the image thereto is sharply reduced, typically from about 1000 volts or more to about 500 volts. It is believed that this reduction is possible due to a discharge of the charges in the image area of the image bearing surface and also due to a discharge of the background areas of the image bearing surface.
Nachfolgend der Übertragung des Tonerbildes auf das Zwischenübertragungsteil greift an die Photoleiter-Oberfläche 16 eine Reinigungsrolle 50 an, die sich typischerweise in einer Richtung dreht, die durch einen Pfeil 52 angegeben ist und zwar derart, daß deren Oberfläche sich in einer Richtung entgegengesetzt zur Bewegung der benachbarten Photoleiter-Oberfläche 16 bewegt, an die sie betriebsmäßig angreift. Die Reinigungsrolle 50 ist dafür ausgebildet, um die Oberfläche 16 sauber zu schrubben. Ein Reinigungsmaterial wie beispielsweise Toner kann der Reinigungsrolle 50 über eine Leitung 54 zugeführt werden. Ein Wischblatt 56 vervollständigt den Reinigungsvorgang der Photoleiter-Oberfläche. Jegliche auf der Photoleiter-Oberfläche 16 verbliebene Ladung wird dadurch entfernt indem die Photoleiter-Oberfläche mit Licht von einer Lampe 58 überflutet wird.Following transfer of the toner image to the intermediate transfer member, the photoconductor surface 16 is engaged by a cleaning roller 50 which typically rotates in a direction indicated by arrow 52 such that its surface moves in a direction opposite to the movement of the adjacent photoconductor surface 16 which it operatively engages. The cleaning roller 50 is adapted to scrub the surface 16 clean. A cleaning material such as toner may be supplied to the cleaning roller 50 via a conduit 54. A wiping blade 56 completes the cleaning process of the photoconductor surface. Any charge remaining on the photoconductor surface 16 is removed by flooding the photoconductor surface with light from a lamp 58.
Es wird nun auf Fig. 2 Bezug genommen, die ein elektrophotographisches Bilderzeugungsgerät veranschaulicht, welches gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung konstruiert ist und betrieben wird. Das Gerät der Fig. 2 hat viele Elemente mit denjenigen der Fig. 1 gemeinsam. Diese Elemente sind durch identische Bezugszeichen angezeigt und werden der Einfachheit halber hier nicht ein zweites Mal beschrieben.Reference is now made to Fig. 2, which illustrates an electrophotographic imaging apparatus constructed and operating in accordance with another preferred embodiment of the present invention. The apparatus of Fig. 2 has many elements in common with those of Fig. 1. These elements are indicated by identical reference numerals and, for simplicity, will not be described a second time here.
Die Ausführungsform der Fig. 2 unterscheidet sich von derjenigen der Fig. 1 dadurch, daß die Versteifungswalze 30 beseitigt ist und ferner dadurch, daß ein Zwischenübertragungsteil 70 vom Riementyp anstelle eines Walzentyps verwendet wird. Zwischenübertragungsteile vom Riementyp sind auf dem Gebiet gut bekannt und sind unter anderem in den US Patenten 3 893 761,4 684 238 und 4 690 539 beschrieben, deren Offenbarungen hier durch Hinweis voll mit einbezogen werden.The embodiment of Fig. 2 differs from that of Fig. 1 in that the stiffening roller 30 is eliminated and further in that a belt-type intermediate transfer member 70 is used instead of a roller type. Belt-type intermediate transfer members are shown on the art and are described, inter alia, in U.S. Patents 3,893,761, 4,684,238 and 4,690,539, the disclosures of which are fully incorporated herein by reference.
Es sei darauf hingewiesen, daß das Zwischenübertragungsteil vom Riementyp in dem Gerät der Fig. 1 verwendet werden kann und daß die Versteifungswalze 30 in der Ausführungsform der Fig. 1 weggelassen werden kann oder bei der Ausführungsform der Fig. 2 hinzugefügt werden kann.It should be noted that the belt type intermediate transfer member may be used in the apparatus of Fig. 1 and that the stiffening roller 30 may be omitted in the embodiment of Fig. 1 or added in the embodiment of Fig. 2.
Das Zwischenübertragungsteil 70 wird in bevorzugter Weise geladen, um eine elektrophoritische Übertragung des Bildes von der Photoleiter-Oberfläche 16 darauf zu bewirken. Innerhalb gegebener Grenzen kann der Wirkungsgrad der elektrophoritischen Übertragung des Bildes dadurch verbessert werden indem die Potentialdifferenz zwischen der Photoleiter-Oberfläche 16 und dem Zwischenübertragungsteil 70 erhöht wird. Das Erhöhen der Potentialdifferenz zwischen der Photoleiter-Oberfläche 16 und dem Zwischenübertragungsteil 70 wird jedoch durch die Gefahr eines elektrischen Durchschlags eingeschränkt, die mit zunehmender Potentialdifferenz größer wird.The intermediate transfer member 70 is preferably charged to effect electrophoretic transfer of the image from the photoconductor surface 16 thereto. Within certain limits, the efficiency of electrophoretic transfer of the image can be improved by increasing the potential difference between the photoconductor surface 16 and the intermediate transfer member 70. Increasing the potential difference between the photoconductor surface 16 and the intermediate transfer member 70 is, however, limited by the risk of electrical breakdown, which increases with increasing potential difference.
Die Zwischenbeziehung zwischen der minimalen Spannungsdifferenz, bei der ein Durchschlag über einem Spalt auftritt und der Spalttrennung oder dem Spaltabstand wird durch die gut bekannte Paschen-Kurve angegeben. In Luft beträgt die minimale Durchbruchsspannung für einen Spalt zwischen zwei Oberflächen typischerweise bei einem Spaltabstand von ca. 8 Mikron bei einer Spannungsdifferenz von ca. 360 V. Die Durchbruchsspannung erhöht sich merklich für Spalte, die entweder kleiner sind oder größer sind als der angegebene Spalt, wenn die elektrischen Flüssigkeiten wie beispielsweise lsopar oder Flüssigentwickler in dem Spalt vorhanden sind.The relationship between the minimum voltage difference at which breakdown occurs across a gap and the gap separation or gap pitch is given by the well-known Paschen curve. In air, the minimum breakdown voltage for a gap between two surfaces is typically at a gap pitch of about 8 microns at a voltage difference of about 360 V. The breakdown voltage increases noticeably for gaps that are either smaller or larger than the specified gap when electrical fluids such as isopar or liquid developer are present in the gap.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist eine Einrichtung vorgesehen, um merklich den elektrischen Durchschlag in der Nähe der Photoleiter-Oberfläche 16 zu reduzieren oder zu beseitigen, wobei dieser Durchschlag die Photoleiter-Fläche und/oder das Bild zerstören kann. In diesem Zusammenhang wird auf die Fig. 3A und 3B hingewiesen, welche konzeptmäßig ein Zwischenübertragungsteil 40 veranschaulichen, welches eine eingeschränkt geladene Zone oder Zonen aufweist.According to a preferred embodiment of the invention, means is provided to significantly reduce or eliminate electrical breakdown in the vicinity of the photoconductor surface 16, which breakdown can destroy the photoconductor surface and/or the image. In this connection, reference is made to Figs. 3A and 3B, which conceptually illustrate an intermediate transfer member 40 having a restrictedly charged zone or zones.
Fig. 3A veranschaulicht konzeptmäßig ein Zwischenübertragungsteil 40, welches mit einer Anordnung von elektrischen Leitern ausgestattet ist, wobei zu irgendeinem gegebenen Zeitpunkt für irgendeinen gegebenen Drehzustand des Zwischenübertragungsteiles nur ein winkelmäßig begrenzter Abschnitt des Zwischenübertragungsteiles mit einer ausreichend hohen Spannung elektrisch versorgt wird, um eine merkliche Potentialdifferenz relativ zur Photoleiter-Oberfläche 16 festzulegen.Fig. 3A conceptually illustrates an intermediate transfer member 40 equipped with an array of electrical conductors, wherein at any given time for any given rotational state of the intermediate transfer member, only an angularly limited portion of the intermediate transfer member is electrically supplied with a sufficiently high voltage to establish a significant potential difference relative to the photoconductor surface 16.
Bei der veranschaulichten Ausführungsform ist der erregte Abschnitt, der durch ein Bezugszeichen 60 angezeigt ist, durch benachbarte Radien 61 eingeschränkt und ist so ausgewählt, daß er grob dem Bereich des Walzenspaltes 62 entspricht und zwar zwischen dem Übertragungsteil und der Photoleiter-Oberfläche 16. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung entspricht der erregte Abschnitt der Zone, die mit einer Flüssigkeit gefüllt ist, so daß dadurch die elektrische Entladung an diesem Bereich wesentlich reduziert wird oder beseitigt wird. Gemäß einem mehr verallgemeinerten Konzept der Erfindung ist der erregte Abschnitt nicht notwendigerweise auf die Zone beschränkt, die mit einer Flüssigkeit gefüllt ist, sondern ist auf einen Bereich beschränkt, in welchem der Spalt keine Trennung besitzt, für die die Durchbruchsspannung geringer ist als die Potentialdifferenz zwischen dem erregten Abschnitt und der Photoleiter-Oberfläche 16 unter Berücksichtigung der Natur oder Eigenschaft des Materials, welches in dem Spalt vorhanden ist. Noch allgemeiner gesagt können kleine Ausmaße eines Durchschlags zugelassen sein.In the illustrated embodiment, the energized portion, indicated by reference numeral 60, is constrained by adjacent radii 61 and is selected to roughly correspond to the area of the nip 62 between the transfer member and the photoconductor surface 16. According to one embodiment of the invention, the energized portion corresponds to the zone filled with a liquid, thereby substantially reducing or eliminating the electrical discharge at that region. According to a more generalized concept of the invention, the energized portion is not necessarily limited to the zone filled with a liquid, but is limited to a region in which the gap has no separation for which the breakdown voltage is less than the potential difference between the energized portion and the photoconductor surface 16, taking into account the nature or property of the material present in the gap. More generally, small amounts of breakdown may be tolerated.
Bei der Ausführungsform der Fig. 3A sollte eine Spannungsdifferenz über dem Spalt von 1000 Volt bis 2000 Volt zum Erzielen bester Ergebnisse aufrechterhalten werden, obwohl geringere oder größere Spannungsunterschiede ebenso verwendet werden können.In the embodiment of Figure 3A, a voltage difference across the gap of 1000 volts to 2000 volts should be maintained for best results, although smaller or larger voltage differences may also be used.
Fig. 3B veranschaulicht eine weitere Entwicklung der Konstruktion, die in Fig. 3A veranschaulicht ist. Hier werden elektrische Spannungen den Leitern des Zwischenübertragungsteiles 40 in solcher Weise zugeführt, daß zwei unterschiedliche Potentiale an die Oberfläche des Zwischenübertragungsteiles an benachbarten Bereichen 64 und 66, wie dies veranschaulicht ist, angelegt werden.Fig. 3B illustrates a further development of the design illustrated in Fig. 3A. Here, electrical voltages are applied to the conductors of the intermediate transfer member 40 in such a way that two different potentials are applied to the surface of the intermediate transfer member at adjacent regions 64 and 66 as illustrated.
Diese Anordnung ist besonders von Vorteil in Verbindung mit einem Zwischenübertragungsteil 40, welches sowohl dazu dient das Bild vor der Übertragung zu verfestigen oder zu versteifen als auch das versteifte Bild von der Photoleiter-Oberfläche 16 auf das Zwischenübertragungsteil 40 zu übertragen.This arrangement is particularly advantageous in conjunction with an intermediate transfer member 40 which serves both to solidify or stiffen the image prior to transfer and to transfer the stiffened image from the photoconductor surface 16 to the intermediate transfer member 40.
Bei einer derartigen Anordnung, bei der die pigmentierten Teilchen normalerweise negativ geladen sind, die Bildbereiche auf der Photoleiter- Oberfläche positiv geladen sind und die Richtungen der Drehung der Photoleiter-Fläche 16 und des Zwischenübertragungsteiles 40 so sind, wie in Fig. 38 angezeigt ist, wird der Teil 64 mit einem negativen Potential erregt, typischerweise -200 V bis -2000 V, um dadurch eine Bildzusammendrückung oder Verfestigung bzw. Versteifung zu erreichen, indem die pigemntierten Teilchen zu den Bildbereichen auf der Photoleiterfläche gedrückt werden, während der Abschnitt 66 mit einem positiven Potential erregt wird, typischerweise + 300 V bis + 2500 V, wodurch das Bild elektrophoritisch von der Photoleiter-Oberfläche 16 durch das Lösungsmittel in dem Meniskus 68 auf die Oberfläche des Zwischenübertragungsteiles 40 im Abschnitt 66 gezogen wird. Die niedrigere positive Spannung an dem Abschnitt 66 kann für eine relativ hohen negative Spannung an dem Abschnitt 64 verwendet werden.In such an arrangement, where the pigmented particles are normally negatively charged, the image areas on the photoconductor surface are positively charged, and the directions of rotation of the photoconductor surface 16 and the intermediate transfer member 40 are as indicated in Fig. 38, portion 64 is energized to a negative potential, typically -200 V to -2000 V, thereby achieving image compression or stiffening by forcing the pigmented particles to the image areas on the photoconductor surface, while portion 66 is energized to a positive potential, typically +300 V to +2500 V, whereby the image is electrophoretically drawn from the photoconductor surface 16 through the solvent in the meniscus 68 to the surface of the intermediate transfer member 40 in portion 66. The lower positive voltage on section 66 can be used for a relatively high negative voltage on section 64.
Eine mögliche, jedoch nicht definitive Erklärung dafür warum eine gute Übertragung mit einer niedrigen positiven Spannung an dem Abschnitt 66 und einer hohen negativen Spannung an dem Abschnitt 64 erzielt werden kann, besteht darin, daß eine Ladungsübertragung von dem Zwischen übertragungsteil 40 auf die Photoleiter-Oberfläche stattfindet mit der Folge, daß wenigstens eine Teilneutralisation der Ladung auf der Trommel eintritt.A possible, but not definitive, explanation for why good transfer can be achieved with a low positive voltage at section 66 and a high negative voltage at section 64 is that charge transfer occurs from the intermediate transfer member 40 to the photoconductor surface with the result that at least a partial neutralization of the charge on the drum occurs.
Normalerweise können die Abschnitte 66 und 64 durch eine Zone auf der Photoleiter-Oberfläche eines Zwischenpotentials getrennt sein, um so eine unerwünschte elektrische Entladung zwischen den Abschnitten 64 und 66 zu verhindern. Die äußeren Grenzen der Zone 64 und 66 sind normalerweise so festgelegt, um einen elektrischen Durchschlag zwischen den Zonen 64 und 66 und der Photoleiter-Oberfläche 16 zu vermeiden, wie dies in Verbindung mit Fig. 3A oben beschrieben wurde.Typically, sections 66 and 64 may be separated by a zone on the photoconductor surface of intermediate potential so as to prevent undesirable electrical discharge between sections 64 and 66. The outer boundaries of zones 64 and 66 are typically defined so as to prevent electrical breakdown between zones 64 and 66 and photoconductor surface 16, as described in connection with Fig. 3A above.
Es soll nun auf Fig. 4 eingegangen werden, die eine bedeutende, jedoch nicht notwendigerweise im Maßstab gehaltene Schnittdarstellung eines Zwischenübertragungsteiles zeigt, welches speziell in dem in Fig. 2 gezeigten Gerät von Nutzen ist. Das Zwischenübertragungsteil, welches allgemein durch das Bezugszeichen 70 angegeben ist, umfaßt typischerweise ein Substrat 72 mit hoher Zugspannungs-Festigkeit wie beispielsweise Kapton, mit einer typischen Dicke von 10 Mikron, auf dem in bevorzugter Weise eine nachgiebige Schicht 74 angeordnet ist.Reference is now made to Figure 4 which shows a significant, but not necessarily to scale, sectional view of an intermediate transfer member particularly useful in the apparatus shown in Figure 2. The intermediate transfer member, indicated generally by the reference numeral 70, typically comprises a high tensile strength substrate 72 such as Kapton, typically 10 microns thick, on which is preferably disposed a compliant layer 74.
Eine Widerstands-Heizschicht 76, die typischerweise aus einer Nickel-Chrom- Legierung hergestellt ist, ist in bevorzugter Weise auf der nachgiebigen Schicht 74 ausgebildet und ist mit einer Quelle eines elektrischen Stromes gekoppelt, um ein erwünschtes Aufheizen des Zwischenübertragungsteiles 70 zu erreichen, um die Bildübertragung davon auf ein bildempfangendes Substrat zu unterstützen. Über der Heizschicht 76 ist eine isolierende Schicht 78 angeordnet, die typischerweise aus Polyurethan einer Dicke von 5 Mikron hergestellt ist.A resistive heating layer 76, typically made of a nickel-chromium alloy, is preferably formed on the compliant layer 74 and is coupled to a source of electrical current to achieve desired heating of the intermediate transfer member 70 to assist in image transfer therefrom to an image-receiving substrate. Disposed over the heating layer 76 is an insulating layer 78, typically made of polyurethane 5 microns thick.
Auf der Isolierschicht 78 ist eine allgemein parallele Anordnung 80 von allgemein gleichen Abstand aufweisenden selektiv erregbaren elektrischen Leitern 82 angeordnet. Die Längsachsen der Leiter 82 verlaufen allgemein senkrecht zur Bewegungsrichtung, angezeigt durch einen Pfeil 84 mit zwei Köpfen, des Zwischenübertragungsteiles 70 verlaufen, wenn es in Betrieb ist, wie beispielsweise in Fig. 2 veranschaulicht ist.Disposed on the insulating layer 78 is a generally parallel array 80 of generally equally spaced selectively energizable electrical conductors 82. The longitudinal axes of the conductors 82 are generally perpendicular to the direction of movement, indicated by a two-headed arrow 84, of the intermediate transfer member 70 when in operation, for example as illustrated in Fig. 2.
Die Leiter 82 haben typischerweise eine Dicke von 35 Mikron und eine Breite von 500 Mikron und sind um 250 Mikron beabstandet. Sie sind typischerweise in eine Schicht 86 aus einem thermisch leitfähigen Material eingebettet wie beispielsweise Silikon-Polyurethan, Copolymer, angereichert mit 2 % Degussa Printex XE-2, hergestellt von der Degussa AG, Frankfurt, Westdeutschland, welches eine Dicke von 100 Mikron über den Leitern 82 hat und einen spezifischen Widerstand von ca. 10&spplus;&sup5; Ohm-cm. Über der Schicht 86 ist eine Schutzschicht 88 angeordnet wie beispielsweise Syl-Off, hergestellt von Dow Corning mit einer typischen Dicke von 10 Mikron.The conductors 82 are typically 35 microns thick and 500 microns wide and are spaced 250 microns apart. They are typically embedded in a layer 86 of a thermally conductive material such as silicone polyurethane copolymer enriched with 2% Degussa Printex XE-2 manufactured by Degussa AG, Frankfurt, West Germany, which has a thickness of 100 microns over the conductors 82 and a resistivity of approximately 10+5 ohm-cm. Over the layer 86 is a protective layer 88 such as Syl-Off manufactured by Dow Corning with a typical thickness of 10 microns.
Es wird nun auf Fig. 5 eingegangen, die ein Zwischenübertragungsteil veranschaulicht, das identisch mit demjenigen ist, welches in Fig. 4 gezeigt ist, mit der Ausnahme, daß die Widerstands-Heizschicht 76 nicht durchgehend ist, sondern statt dessen aus einer allgemein parallelen Anordnung 90 von allgemein einheitlich beabstandeten selektiv erregbaren elektrischen Leitern 82 gebildet ist. Die Längsachsen der Leiter 92 verlaufen allgemein senkrecht zur Bewegungsrichtung, wie durch einen Doppelkopf- Pfeil 84 angezeigt, des Zwischenübertragungsteiles 70, wenn es in Betrieb ist, wie dies beispielsweise in Fig. 2 gezeigt ist.Reference is now made to Fig. 5, which illustrates an intermediate transfer part identical to that shown in Fig. 4. except that the resistive heating layer 76 is not continuous, but is instead formed of a generally parallel array 90 of generally uniformly spaced selectively energizable electrical conductors 82. The longitudinal axes of the conductors 92 are generally perpendicular to the direction of movement, as indicated by a double-headed arrow 84, of the intermediate transfer member 70 when in operation, for example as shown in FIG. 2.
Das Vorsehen der Anordnung 90 anstelle der durchgehenden Widerstands- Heizschicht ermöglicht ein Heizen des Zwischenübertragungsteiles 70 in räumlich selektiver Weise beispielsweise erlaubt sie das Erhitzen des Zwischenübertragungsteiles nur entlang demjenigen Abschnitt seiner Gesamtlänge, der sich von der Photoleiter-Oberfläche 16 zu dem Substrat 42 hin erstreckt (Fig. 2).The provision of the arrangement 90 instead of the continuous resistive heating layer enables heating of the intermediate transfer member 70 in a spatially selective manner, for example, it allows heating of the intermediate transfer member only along that portion of its overall length which extends from the photoconductor surface 16 to the substrate 42 (Fig. 2).
Das Erhitzen des Bildes, welches auf den Zwischenübertragungsteil 70 übertragen wird, entlang dieses Abschnitts von dessen Gesamtlänge ermöglicht es die Kohäsion des Bildes beschleunigt zu realisieren und zwar ohne eine mögliche Hitzezerstörung der Photoleiter-Oberfläche 16, wie dies in der schwebenden US Patentanmeldung 272 323, angemeldet am 21. November 1988 (Veröffentlichungsnummer WO-A 90/5942) der Anmelderin beschrieben ist, deren Offenbarung hier durch Hinweis voll mit einbezogen wird, und erlaubt auch das Erhitzen des Bildes mit einem gewünschten Wert der Genauigkeit zu beenden, um die Übertragung des Bildes von dem Zwischenübertragungsteil auf das Substrat zu unterstützen. Die Unterstützung der Bildübertragung in dieser Form ist in der schwebenden US Patentanmeldung der Anmelderin, eingereicht am 4. Januar 1989 beschrieben und beansprucht, die den Titel trägt Verfahren und Vorrichtung zur Bilderzeugung unter Verwendung eines Zwischenübertragungsteiles, wobei deren Lehre hier voll durch Hinweis mit einbezogen wird.Heating the image being transferred to the intermediate transfer member 70 along this portion of its overall length allows image cohesion to be accomplished more rapidly without possible heat damage to the photoconductor surface 16, as described in Applicant's pending U.S. Patent Application Serial No. 272,323, filed November 21, 1988 (Publication No. WO-A 90/5942), the disclosure of which is fully incorporated herein by reference, and also allows heating of the image to be completed with a desired level of precision to assist in transfer of the image from the intermediate transfer member to the substrate. Support for image transfer in this form is described and claimed in Applicant's pending U.S. patent application, filed January 4, 1989, entitled Method and apparatus for image formation using an intermediate transfer member, the teachings of which are fully incorporated herein by reference.
Dieses selektive Erhitzen kann äußerst wirksam sein, wenn die Wärmekapazität des Zwischenübertragungsteiles relativ niedrig ist, so daß das Aufheizen und Abkühlen stattfinden kann, wie dies in der oben angegebenen US Patentanmeldung beschrieben ist.This selective heating can be extremely effective if the heat capacity of the intermediate transfer member is relatively low so that heating and cooling can take place as described in the above-referenced US patent application.
Es sei darauf hingewiesen, daß. obwohl die Zwischenübertragungsteile mit einer oder mit mehreren Anordnungen von selektiv erregbaren Leitern beschrieben worden sind und in den Fig. 4 und 5 in Verbindung mit Riemen gezeigt sind, die Konstruktion in gleicher Weise auf Zwischenübertragungsteile in Form von Rollen oder Walzen angewandt werden kann wie beispielsweise denjenigen, die in dem Gerät der Fig. 1 verwendet werden. Zusätzlich können einige der Schichten der Strukturen der Fig. 4 und 5 je nach Wunsch weggelassen werden beispielsweise dann, wenn ein Erhitzen nicht gewünscht wird.It should be noted that although the intermediate transfer members have been described as having one or more arrays of selectively energizable conductors and are shown in Figs. 4 and 5 in conjunction with belts, the construction can equally be applied to intermediate transfer members in the form of rollers or rolls, such as those used in the apparatus of Fig. 1. In addition, some of the layers of the structures of Figs. 4 and 5 can be omitted as desired, for example, if heating is not desired.
Es sei nun auf die Fig. 6-10 eingegangen, welche die Verwendung der selektiv erregbaren Leiter in den Rollen-Konfigurationen veranschaulichen. Die Fig. 6 und 7 veranschaulichen eine Zwischenübertragungsteil-Rolle 40 mit wenigstens einer Anordnung 80 von selektiv erregbaren Leitern, die betriebsmäßig in Anlage oder Angriff mit einem Substrat 42 und einer Trommel gelangen. Ein elektrisch erregbarer Schuh 100 legt elektrische Energie an die Anordnung 80 an. Der Schuh 100 kann eine oder mehrere Kontaktbürsten umfassen, die einen Kontakt mit einem oder mit mehreren Gruppen der Leiter schließen.Turning now to Figures 6-10, which illustrate the use of the selectively energizable conductors in the roller configurations. Figures 6 and 7 illustrate an intermediate transfer member roller 40 having at least one array 80 of selectively energizable conductors operatively engaging a substrate 42 and a drum. An electrically energizable shoe 100 applies electrical energy to the array 80. The shoe 100 may include one or more contact brushes that make contact with one or more groups of the conductors.
Fig. 7 veranschaulicht eine bevorzugte Ausführung der Anordnung 80 auf einer Rolle 40. Es läßt sich erkennen, daß die Leiter 82 umfangsmäßig nahe dem Rand der Rolle 40 versetzt sind. Der Zweck dieses Versatzes besteht darin, dem Erregungs-Schuh 100 die Möglichkeit zu geben außerhalb des Walzenspaltes zwischen der Rolle oder Walze 40 und der Trommel positioniert zu werden und trotzdem nichtsdestoweniger eine gewünschte Spannung an die Leiter 82 anlegen zu können, die in dem Walzenspalt gelegen sind, um dort die Übertragung zu fördern oder zu unterstützen, wobei gleichzeitig ein elektrischer Durchschlag minimal gehalten wird, wie dies weiter oben beschrieben worden ist.Fig. 7 illustrates a preferred embodiment of the assembly 80 on a roll 40. It can be seen that the conductors 82 are circumferentially offset near the edge of the roll 40. The purpose of this offset is to allow the excitation shoe 100 to be positioned outside the nip between the roll or roller 40 and the drum and yet nevertheless be able to apply a desired voltage to the conductors 82 located in the nip to promote or assist transfer there while minimizing electrical breakdown as described above.
Fig. 8 veranschaulicht eine Anordnung, bei der eine Schuhanordnung des in Fig. 10 veranschaulichten Typs unter Spannung in betriebsmäßige Anlage an eine Rolle oder Walze 92 befestigt werden kann. Die Rolle oder Walze 92 ist ähnlich der Walze 40, die in Fig. 7 veranschaulicht worden ist, mit der Ausnahme, daß die Leiter 82 nicht länger versetzt sein müssen, wie in Fig. 7 gezeigt ist. Die Schuhanordnung wird in vorgespannter Berührung oder Kontakt mit der Rolle oder Walze 92 gehalten und die Kontakte 112, 114 und 116 eines Schuhs 110 (Fig. 10) befinden sich in Kontakt mit den Enden der Leiter 82. Der Durchmesser der Trommel 10 ist an einer Zone vermindert, die zu den sich gegenüberliegenden Enden der Leiter 82 hinweist, wie in Fig. 9 gezeigt ist, um einen Spielraum des Schuhs 110 zu schaffen.Fig. 8 illustrates an arrangement in which a shoe assembly of the type illustrated in Fig. 10 can be secured under tension in operative engagement with a roller or roll 92. The roller or roll 92 is similar to the roll 40 illustrated in Fig. 7, except that the conductors 82 no longer need to be offset as shown in Fig. 7. The shoe assembly is secured in pre-tensioned contact or Contact with the roller or roll 92 and the contacts 112, 114 and 116 of a shoe 110 (Fig. 10) are in contact with the ends of the conductors 82. The diameter of the drum 10 is reduced at a zone facing the opposite ends of the conductors 82, as shown in Fig. 9, to provide clearance of the shoe 110.
Demzufolge kann, wie in Fig. 10 gezeigt ist, der Kontakt 110 auf -2000 Volt gehalten werden, der Kontakt 114 kann auf Null Volt gehalten werden und der Kontakt 116 kann auf +500 Volt gehalten werden. Ein elektrischer Anschluß 120, der in Fig. 8 gezeigt ist, kann die gewünschten Spannungen zu den jeweiligen Leitern 122, 124 und 126 zuführen, die elektrisch an die Schuhabschnitte 112, 114 und 116 jeweils gekoppelt sind.Accordingly, as shown in Fig. 10, contact 110 can be maintained at -2000 volts, contact 114 can be maintained at zero volts, and contact 116 can be maintained at +500 volts. An electrical terminal 120, shown in Fig. 8, can supply the desired voltages to the respective conductors 122, 124, and 126 that are electrically coupled to the shoe portions 112, 114, and 116, respectively.
Es sei darauf hingewiesen, daß ein Zwischenübertragungsteil des in Fig. 5 gezeigten Typs mit zwei Anordnungen 80 und 90 von Leitern, die elektrische Energie über die Schuhanordnungen 110 empfangen kann, die an gegenüberliegenden Enden der Walze oder Rolle 92 angeordnet sind, wie in Fig. 9 veranschaulicht ist.It should be noted that an intermediate transfer member of the type shown in Fig. 5 with two arrays 80 and 90 of conductors can receive the electrical energy via the shoe assemblies 110 located at opposite ends of the roller or roll 92 as illustrated in Fig. 9.
Es sei nun auf Fig. 11 eingegangen, die ein elektrophotographisches Bilderzeugungsgerät veranschaulicht, das allgemein ähnlich demjenigen ist, welches in Fig. 1 gezeigt ist, und zwar mit der folgenden prinzipiellen Ausnahme:Referring now to Fig. 11, there is illustrated an electrophotographic imaging apparatus generally similar to that shown in Fig. 1, with the following principal exception:
auf die Verwendung eines Zwischenübertragungsteiles wird zugunsten einer direkten Übertragung von der Photoleiter-Fläche 16 auf ein Substrat 130 wie beispielsweise Papier verzichtet. Die direkte Übertragung wird durch Vorsehen von Führungsrollen 132, 134 und 136 bewirkt, die ein durchgehendes Gewebe des Substrats 110 führen und durch eine Antriebsrolle 138, die mit einem Abstützgewebe oder Abstützmaterialbahn 140 zusammenarbeitet. Eine geeignete Ladevorrichtung wie beispielsweise eine Korona-Entladevorrichtung 142 lädt das Substrat an einer Übertragungsstelle auf, um eine elektrophoretische Übertragung des Bildes von der Photoleiter-Fläche 16 auf das Substrat 130 zu bewirken.the use of an intermediate transfer member is dispensed with in favor of direct transfer from the photoconductor surface 16 to a substrate 130 such as paper. The direct transfer is accomplished by providing guide rollers 132, 134 and 136 which guide a continuous web of substrate 110 and a drive roller 138 which cooperates with a support web or sheet of material 140. A suitable charging device such as a corona discharge device 142 charges the substrate at a transfer location to effect electrophoretic transfer of the image from the photoconductor surface 16 to the substrate 130.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann das Gerät der Fig. 1 oder 11 mit einer Verfestigungswalze 30 (Fig. 1, 11-13) konstruiert und betrieben werden. Wie in den Fig. 12-13 gezeigt ist, enthält die Walze oder Rolle 30 eine allgemein parallele Anordnung 150 von allgemein einheitlich beabstandeten, selektiv erregbaren elektrischen Leitern 152. Die Längsachsen der Leiter 152 sind allgemein senkrecht zur Bewegungsrichtung der in Betrieb gesetzten Verfestigungswalze 30, wie dies beispielsweise in 5 Fig. 12 gezeigt ist, wobei die Bewegung derVerfestigungswalze durch einen Pfeil 154 angezeigt ist.According to a preferred embodiment of the invention, the apparatus of Fig. 1 or 11 can be constructed and operated with a solidifying roller 30 (Fig. 1, 11-13). As shown in Figs. 12-13, the roller contains or roller 30 comprises a generally parallel array 150 of generally uniformly spaced, selectively energizable electrical conductors 152. The longitudinal axes of the conductors 152 are generally perpendicular to the direction of movement of the operating solidifying roller 30, for example as shown in Fig. 12, with movement of the solidifying roller indicated by an arrow 154.
Die Leiter 152 haben typischerweise eine Dicke von 35 Mikron und eine Weite oder Breite von 500 Mikron und sind um 250 Mikron beabstandet. Zwischen derverfestigungswalze 30 und der Photoleiter-Oberfläche 16 ist eine allgemeine Zone 155 definiert, die durch die imaginären Radien 156 begrenzt ist, in welcher die Änderung des elektrischen Durchschlags niedrig ist und zwar aufgrund des Vorhandenseins eines Miniskus aus dielektrischen Tonerträger in diesem Bereich. In diesem Bereich werden die Leiter 152 auf eine Spannung mit der gleichen Polarität wie diejenige der pigmentierten Tonerteilchen aufgeladen und zwar typischerweise -500 bis -2000 Volt, wenn negativ geladene Teilchen verwendet werden. Diese Anordnung komprimiert die Tonerteilchen des Bildes, so daß dadurch das Bild auf der Photoleiter- Oberfläche versteift oder verfestigt wird und zwar mit dem Ergebnis einer Förderung der Übertragung von dieser Fläche aus. Es sei darauf hingewiesen, daß die Walze 30 der Fig. 12 auch als eine Quetschrolle wirken kann, die im wesentlichen den größten Teil der Flüssigkeit aus dem Bild entfernt und die das Bild weiter physikalisch komprimiert.The conductors 152 typically have a thickness of 35 microns and a width of 500 microns and are spaced 250 microns apart. Between the solidifying roller 30 and the photoconductor surface 16 there is defined a general zone 155, bounded by the imaginary radii 156, in which the change in electrical breakdown is low due to the presence of a meniscus of dielectric toner carrier in this region. In this region the conductors 152 are charged to a voltage of the same polarity as that of the pigmented toner particles, typically -500 to -2000 volts when negatively charged particles are used. This arrangement compresses the toner particles of the image, thereby stiffening or solidifying the image on the photoconductor surface with the result of promoting transfer from that area. It should be noted that the roller 30 of Figure 12 can also act as a squeegee roller, which essentially removes most of the liquid from the image and further physically compresses the image.
Fig. 13 veranschaulicht eine weitere Entwicklung des Gerätes der Fig. 12, bei dem die Walze 30 als Bemessungs-Hintergrundentfernungs- und Verfestigungswalze dient. Bei dieser Anordnung sind zwei Zonen 160 und 162 festgelegt und es werden entgegengesetzte Spannungen an die Leiter 152 in diesen Zonen angelegt und zwar größtenteils in der gleichen Weise wie dies oben beschrieben wurde und in Fig. 38 veranschaulicht ist.Fig. 13 illustrates a further development of the apparatus of Fig. 12 in which the roller 30 serves as a sizing background removal and consolidation roller. In this arrangement, two zones 160 and 162 are defined and opposite voltages are applied to the conductors 152 in these zones in much the same manner as described above and illustrated in Fig. 38.
Diese Anordnung ist besonders nützlich, um eine Hintergrundentfernungs- und Versteifungswalze 30 zu schaffen, die sowohl dazu dient den Hintergrund von dem Bild zu entfernen und das Bild vor seiner Übertragung zu versteifen.This arrangement is particularly useful for providing a background removal and stiffening roller 30 which serves both to remove the background from the image and to stiffen the image prior to its transfer.
Bei einer solchen Anordnung, bei der die pigmentierten Teilchen normalerweise negativ geladen sind und die Bildbereiche auf der Photoleiter- Oberfläche positiv geladen sind und die Drehrichtungen der Photoleiter- Oberfläche 16 und der Walze 30, die von der Oberfläche 16 beabstandet ist, so verlaufen wie in Fig. 13 angezeigt ist, wird die Zone 160 mit einem positiven Potential, typischerweise +200 Volt erregt, so daß dadurch pigmentierte Teilchen von den Hintergrundbereichen der Photoleiter- Oberfläche 16 weggezogen werden. Die Zone 162 wird mit einem negativen Potential, typischerweise -200 V bis -2000 V erregt, um dadurch die Bildverfestigung zu erreichen, indem die pigmentierten Teilchen zu den Bildbereichen auf der Photoleiter-Oberfläche hingedrückt werden.In such an arrangement, where the pigmented particles are normally negatively charged and the image areas on the photoconductor surface are positively charged and the directions of rotation of the photoconductor surface 16 and the roller 30 spaced from the surface 16 are as indicated in Fig. 13, the zone 160 is energized with a positive potential, typically +200 volts, thereby pulling pigmented particles away from the background areas of the photoconductor surface 16. The zone 162 is energized with a negative potential, typically -200 volts to -2000 volts, thereby achieving image solidification by forcing the pigmented particles toward the image areas on the photoconductor surface.
Normalerweise kann zwischen den Zonen 160 und 162 eine Zone auf der Walze 30 eines Zwischenpotentials vorhanden sein, um dadurch eine unerwünschte elektrische Entladung zwischen den Zonen 160 und 162 zu verhindern. Die äußere Grenze der Zone 162 ist normalerweise so festgelegt, um einen elektrischen Durchschlag zwischen der Zone 162 und der Photoleiter-Oberfläche 16 zu vermeiden.Typically, a zone of intermediate potential may be present on the drum 30 between zones 160 and 162 to thereby prevent undesirable electrical discharge between zones 160 and 162. The outer boundary of zone 162 is typically defined to prevent electrical breakdown between zone 162 and photoconductor surface 16.
Eine Bemessung der Überschuß-Flüssigkeit von der Photoleiter-Oberfläche 16 wird dadurch erreicht indem die Walze 30 in einer Gegendrehrichtung, wie durch einen Pfeil 164 angezeigt ist, angetrieben wird, wie dies auf dem Gebiet gut bekannt ist.Metering of excess liquid from the photoconductor surface 16 is accomplished by driving the roller 30 in a counter-rotational direction as indicated by arrow 164, as is well known in the art.
Es wird nun auf Fig. 14 eingegangen, die ein elektrophotographisches Bilderzeugungsgerät veranschaulicht, welches im wesentlichen ähnlich demjenigen ist, welches in Fig. 11 dargestellt ist und zwar mit der folgenden Ausnahme: die Walze 30 ist durch ein sich nicht drehendes Verfestigungselement 170 ersetzt, welches eine elektrisch geladene Zone 172 aufweist, die innerhalb von Rändern des Elements 170 gelegen ist, derart, daß ein elektrischer Durchschlag verhindert wird.Reference is now made to Fig. 14 which illustrates an electrophotographic imaging apparatus substantially similar to that shown in Fig. 11 with the following exception: the roller 30 is replaced by a non-rotating solidification member 170 having an electrically charged zone 172 located within edges of the member 170 such that electrical breakdown is prevented.
Die Zone 172 ist so ausgewählt, daß der Spaltabstand zwischen dem Element 170 und der Photoleiter-Oberfläche 16 so bemessen ist, daß dann, wenn der Spalt mit einer dielektrischen Toner-Trägerflüssigkeit während des Betriebes gefüllt ist, keine elektrische Entladung bei den Betriebsspannungen stattfindet, die in bevorzugter Weise in dem Bereich von -200 bis -2000 Volt für das Element 170 innerhalb der Zone 172 liegen, wenn die Photoleiter- Oberfläche 16 auf 1000 Volt an dem Bildbereich und 50 Volt an dem Hintergrundbereich geladen ist. Das Versteifungselement ist in bevorzugter Weise hydrodynamisch gestaltet, so daß eine Drehung der Walze dieses veranlaßt ca. 15 Mikron von der Oberfläche des Photoleiters beabstandet zu werden, wenn es leicht zu den Photoleiter hin gedrückt wird. Alternativ kann es auf einem festen Abstand von dem Photoleiter in der Größenordnung von 50 Mikron gehalten werden.The zone 172 is selected such that the gap distance between the element 170 and the photoconductor surface 16 is such that when the gap is filled with a dielectric toner carrier liquid during operation, no electrical discharge takes place at the operating voltages which are preferably in the range of -200 to -2000 volts for the element 170 within the zone 172 when the photoconductor surface 16 is charged to 1000 volts at the image area and 50 volts at the background area. The stiffening element is preferably hydrodynamically designed so that rotation of the roller causes it to be spaced approximately 15 microns from the surface of the photoconductor when gently pressed toward the photoconductor. Alternatively, it may be maintained at a fixed distance from the photoconductor on the order of 50 microns.
Alternativ kann ein großer Abschnitt des Elements 170 elektrisch versorgt werden und das stromaufwärts gelegene Ende des Elementes ist so gestaltet, um einen Miniskus an isolierender Trägerflüssigkeit zu erzeugen, bis der Abstand in Luft zwischen dem Element 170 und dem Photoleiter ausreichend groß ist, um einen Durchschlag oder Korona-Entladung zu verhindern.Alternatively, a large portion of element 170 may be electrically powered and the upstream end of the element is designed to create a meniscus of insulating carrier liquid until the clearance in air between element 170 and the photoconductor is sufficiently large to prevent breakdown or corona discharge.
Bei einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist eine Quetscheinrichtung (nicht gezeigt) vorgesehen, um Überschuß-Flüssigkeit aus dem Tonerbild, getrennt von dem Versteifungselement, zu entfernen.In a further preferred embodiment of the invention, a squeezing device (not shown) is provided to remove excess liquid from the toner image, separate from the stiffening element.
Es sei darauf hingewiesen, daß die Vorzeichen der verschiedenen Spannungen als ein Beispiel angegeben wurden bei Verwendung negativ geladener Tonerteilchen. Die Erfindung ist ebenso anwendbar bei Verwendung positiv geladener Tonerteilchen bei einem negativ geladenen Photoleiter, wobei geeignete Änderungen in den Vorzeichen der angegebenen Spannungen vorzunehmen sind.It should be noted that the signs of the various voltages have been given as an example when using negatively charged toner particles. The invention is equally applicable when using positively charged toner particles in a negatively charged photoconductor, with appropriate changes in the signs of the voltages given.
Für einen Fachmann ist es offensichtlich, daß die vorliegende Erfindung nicht auf das beschränkt ist, was speziell gezeigt und oben beschrieben wurde. Vielmehr ist der Rahmen der vorliegenden Erfindung lediglich durch die folgenden Ansprüche festgelegt.It will be apparent to one skilled in the art that the present invention is not limited to what has been specifically shown and described above. Rather, the scope of the present invention is defined only by the following claims.
Claims (25)
Applications Claiming Priority (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/306,079 US4974027A (en) | 1989-02-06 | 1989-02-06 | Imaging system with compactor and squeegee |
| US07/306,076 US5028964A (en) | 1989-02-06 | 1989-02-06 | Imaging system with rigidizer and intermediate transfer member |
| US07/306,062 US4999677A (en) | 1989-02-06 | 1989-02-06 | Imaging system with rigidizer |
| US07/306,065 US4984025A (en) | 1989-02-06 | 1989-02-06 | Imaging system with intermediate transfer member |
| PCT/NL1990/000013 WO1990008984A1 (en) | 1989-02-06 | 1990-02-05 | Imaging system |
Publications (2)
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