NL9002462A - Werkwijze en inrichting voor het ontwikkelen van een latent magnetisch beeld. - Google Patents

Description

Werkwijze en Inrichting voor het ontwikkelen van een latent magnetisch beeld

De uitvinding betreft een werkwijze voor het ontwikkelen van een latent magnetisch beeld waarbij een laag magnetisch aantrekbaar toner-poeder door een tonertransportorgaan in een ontwikkel zone aan een het latente beeld dragend medium wordt voorbij gevoerd en een wisselspanning wordt aangelegd tussen het tonertransportorgaan en het beelddragend medium.

Tevens betreft de uitvinding een inrichting voor het uitvoeren van de werkwijze.

Het Amerikaanse octrooi schrift 4 368 687 beschrijft een werkwijze en inrichting voor het ontwikkelen van een latent magnetisch beeld waarbij op een tonertransportorgaan een uniforme, zeer dunne laag van een elektrostatisch geladen, isolerend en magnetisch aantrekbaar toner-poeder wordt aangebracht en de dunne laag tonerpoeder in een ontwikkel zone wordt gevoerd, waar zij op een afstand van 200 tot 400 micrometers van het beelddragende medium wordt gebracht. Om de beeldontwikkeling te realiseren wordt in de ontwikkelzone tussen het tonertransportorgaan en het beelddragende medium een wisselspanning aangelegd.

De werkwijze volgens voornoemd Amerikaans octrooischrift heeft in vergelijking tot andere bekende ontwikkelmethoden, waarbij magnetisch aantrekbaar tonerpoeder in de ontwikkelzone met het beelddragende medium in (wrijvings)contact wordt gebracht, het voordeel dat ondergrond (afzetting van tonerdeeltjes op de beeldvrije delen van het medium) wordt voorkomen.

Nadelig aan deze werkwijze is evenwel dat aan inrichtingen voor de uitvoering van de werkwijze hoge nauwkeurigheidseisen moeten worden gesteld om de gewenste spleetbreedte te realiseren. Bovendien dient in deze werkwijze met dunne tonerlagen te worden gewerkt waardoor het bezwaar kan optreden dat bij de ontwikkeling van beelden met hoge informatiedichtheid, zoals grote zwarte vlakken, het toneraanbod in de ontwikkelzone te laag kan zijn en bijgevolg beelden met onvoldoende dichtheid worden ontwikkeld.

De uitvinding beoogt deze bezwaren op te heffen en te voorzien in een werkwijze waarmee beelden van goede kwaliteit worden verkregen en die een ruim tolerantiegebied bezit, zodat zij kan worden uitgevoerd met een inrichting waaraan geen zware tolerantie-eisen hoeven te worden gesteld.

Dit doel wordt volgens de uitvinding bereikt doordat wordt voorzien in een werkwijze volgens de aanhef, die is gekenmerkt doordat een magnetisch aantrekbaar tonerpoeder wordt toegepast dat een specifieke elektrische weerstand beneden 10^ Ohm.meter heeft.

Tevens voorziet de uitvinding in een magnetische drukinrichting voor het uitvoeren van de werkwijze omvattende een magnetiseerbaar beeldre-gistratiemedium, middelen om een latent beeld op het beeldregistra-tiemedium te registreren, een tonertransportorgaan om magnetisch aantrekbaar tonerpoeder in een ontwikkel zone aan het beeldregistra-tiemedium voorbij te voeren, een doseerorgaan om een laag magnetisch aantrekbaar tonerpoeder op het tonertransportorgaan te doseren en middelen om in de ontwikkel zone een wisselspanning op te wekken tussen het tonertransportorgaan en het beeldregistratiemedium. De inrichting is gekenmerkt doordat in de ontwikkel zone de kortste afstand A, in millimeter, tussen het tonertransportorgaan en het oppervlak van het beeldregistatiemedium ligt tussen B + 0,6 < A < B + 1,6 waarin B de afstand in millimeter is tussen het doseerorgaan en het oppervlak van het tonertransportorgaan.

In de werkwijze volgens de uitvinding worden ondergrondvrije beelden van een zeer goede kwaliteit verkregen. Magnetische beelden, die met een hoge resolutie van bijvoorbeeld 400 dpi (dots per inch) op het beeldregistratiemedium zijn opgetekend, worden ondergrondvrij ontwikkeld waarbij ook éénpixellijnen en losse beeldpixels nog eenduidig worden weergegeven. Deze goede beeldkwaliteit wordt niet alleen bereikt bij een relatief lage voortbewegingssnelheid van het beeldregistratiemedium, maar ook bij een hoge voortbewegingssnelheid van 30 m/minuut, hetgeen overeenkomt met een afdruksnelheid van meer dan 100 pagina's A4 per minuut. Daarbij is een belangrijk voordeel van de werkwijze volgens de uitvinding dat zelfs bij de ontwikkeling van hoge resolutiebeelden en bij hoge voortbewegingssnelheid van het beeldregistratiemedium een ruim werkgebied bestaat, zodat geen hoge nauwkeurigheidseisen aan de ontwikkel inrichting hoeven te worden gesteld. Op het tonertransportorgaan kan in de werkwijze .volgens de uitvinding een laag tonerpoeder worden gevormd die aanzienlijk dikker is dan de laagdikten die in het voornoemde Amerikaanse octrooischrift 4 368 687 worden aangegeven.

Een bijkomend voordeel van de werkwijze volgens de uitvinding is dat het tonerpoeder, voorafgaand aan de beeldontwikkeling, niet elektrostatisch hoeft te worden geladen, waardoor kwaliteitsvariaties die het gevolg zijn van onregelmatigheden bij de oplading van het tonerpoeder worden vermeden. Zoals bekend wordt de elektrostatische en met name de tri boelektrische oplading van een tonerpoeder beïnvloed door wisselende omgevingscondities van temperatuur en vochtigheid.

In de werkwijze volgens de uitvinding wordt een magnetisch aantrekbaar tonerpoeder toegepast dat een specifieke elektrische weerstand heeft beneden 10^ Ohm.meter.

Het tonerpoeder bestaat uit harsdeeltjes waarin magnetisch aantrekbaar materiaal fijn is verdeeld. Het magnetisch aantrekbare materiaal kan zacht of remanent magnetisch zijn en kan worden gekozen uit de voor toepassing in tonerpoeders op zichzelf bekende materialen. Het gehalte aan magnetisch aantrekbaar materiaal ligt in de voor tonerpoeders gebruikelijke grootte-orde en bedraagt bijvoorbeeld 6-20 volumeprocent voor zacht magnetisch materiaal en 1-10 volumeprocent voor remanent magnetisch materiaal.

Naast magnetisch aantrekbaar materiaal bevatten de harsdeeltjes elektrisch geleidend materiaal om het tonerpoeder een specifieke elektrische weerstand te geven die kleiner is dan 10^ Ohm.meter. Het elektrisch geleidend materiaal, dat bijvoorbeeld kan bestaan uit fijne kool stofdeeltjes of metaal deeltjes zoals zilver- of koperdeeltjes, kan in de harsdeeltjes fijn zijn verdeeld in een voldoende grote hoeveelheid om het tonerpoeder de gewenste specifieke weerstand beneden 10^ Ohm.meter te geven, of op het oppervlak van de harsdeeltjes zijn afgezet. Bij voorkeur is het elektrisch geleidende materiaal op het oppervlak van de harsdeeltjes afgezet. Geschikte tonerpoeders voor toepassing in de werkwijze volgens de uitvinding zijn onder andere beschreven in de Nederlandse octrooiaanvrage 7203523. De specifieke weerstand van het tonerpoeder wordt als volgt gemeten:

Een cylindrisch vat met een binnendiameter van 17,2 mm, waarvan de bodem bestaat uit messing met een dikte van 1,5 mm en de wand, die een inwendige hoogte heeft van 22,9 mm, bestaat uit teflon met een dikte van 9 mm, wordt met overmaat poeder gevuld. De vulling wordt daarna in een stampapparaat van Engelsmann A.G., Ludwigshafen, Duitsland, door 10 maal stampen samengeperst. Deze vul procedure wordt tweemaal herhaald. Overmaat poeder wordt daarna met een afstrijkliniaal afgestreken en op de poederkolom wordt een messingdeksel met een diameter van 17,2 mm en massa van 55 gram geplaatst. Het gevulde vat wordt in een kooi van Faraday geplaatst en tussen de bodem en het deksel wordt een gelijkspanning van 10 Volt aangelegd. Na circa 20 sekonden wordt de stroomsterkte gemeten. De meetprocedure (vullen van het vat en meten van de stroomsterkte) wordt driemaal herhaald, waarna de gemiddelde stroomsterkte van de drie metingen wordt berekend. De weerstand van het poeder volgt uit de formule: f) = __U x A Ig h waarin: U = aangelegde spanning (= 10 Volt) A = kontaktoppervlak van het deksel met de poederkolom ( = 2,32xlO_W) h = hoogte van de poederkolom (= 2,29xl0"2m)

Ig = gemiddelde stroomsterkte (in Ampère).

De specifieke weerstand van het tonerpoeder dient kleiner te zijn dan 10^ Ohm.meter. Een kritische benedengrens voor de weerstand werd niet vastgesteld. Zo werd ook met tonerpoeder waarvan de specifieke weerstand 10^ a 10^ Ohm.meter bedroeg een goede beeldontwikkeling gerealiseerd, waarbij eveneens een ruim werkgebied bleek te bestaan.

De uitvinding en de voordelen ervan worden nu verder toegelicht aan hand van de figuur die een schematische weergave is van een magnetische drukinrichting, waarin de werkwijze volgens de uitvinding wordt toegepast.

De inrichting omvat een cylindrisch beeldregistratiemedium 1 dat bestaat uit een trommel van koper of verkoperd aluminium, waarvan het oppervlak is bedekt met een circa 8 micrometer dikke, galvanisch aangebrachte kobalt-nikkel-fosfor laag, die een magnetische koërcitie heeft van circa 77 kA/m. Het beeldregistratiemedium 1 kan in de door de pijl aangegeven richting roteren. Langs de omloopbaan van het beeldregistratiemedium 1 zijn, gezien in de omlooprichting, achtereenvolgens opgesteld: een magneetkoppen array 2, waarmee in de magneti-seerbare laag een latent magnetisch beeld kan worden geregistreerd met een resolutie van 400 dpi, een ontwikkel inrichting 3, een beeldtrans-ferinrichting 4, een reinigingsinrichting 5 en een wisinrichting 6.

Het magneetkoppen array 2 is van het type zoals uitvoerig beschreven in de Europese octrooiaanvrage 87200230. De ontwikkel inrichting 3 omvat een voorraadhouder 7 voor het tonerpoeder, een poeder-aanvoerrol 8 met een ruw oppervlak, een tonertransportorgaan 9 dat het tonerpoeder in de ontwikkel zone 13 voert en een doseerorgaan 10. Door de poeder-aanvoerrol 8 wordt tonerpoeder aan het tonertransportorgaan 9 toegevoerd. Het tonertransportorgaan 9 bestaat uit een magneetwals met een roteerbare, elektrisch geleidende, niet magnetiseerbare mantel 11 van bijvoorbeeld koper en een binnen de mantel 11 opgecteld stationair magneetstelsel 12. In de geïllustreerde uitvoeringsvorm omvat het magneetstelsel 12 acht magneetpolen, die zijn gemagnetiseerd als in de figuur is aangegeven. De magneetpool die tegenover het beeldregistra-tiemedium 1 is opgesteld, genereert aan het erboven liggend oppervlak van mantel 11 een magnetische inductie van 225 Gauss, terwijl de overige magneetpolen aan het mantel oppervlak een inductie van 800 Gauss genereren. (De lagere magnetische inductie in de ontwikkel zone 13 is voor het realiseren van een goede beeldontwikkeling van geen essentieel belang. Van belang is slechts dat in de ontwikkelzone 13 geen magneetveld heerst dat een wissend effekt heeft op het latente beeld op beeldregistratiemedium 1. Ook kan de werkwijze volgens de uitvinding worden uitgevoerd onder toepassing van een tonertransportorgaan dat zó is uitgevoerd dat in de ontwikkelzone 13 geen of een slechts zeer zwak magneetveld heerst. Uitvoeringsvormen van zulke tonertranportorganen zijn aangegeven in het in de beschrijvings-inleiding genoemde Amerikaanse octrooi schrift 4 368 687).

De afstand tussen mantel 11 en het beeldregistratiemedium 1 kan worden gevarieerd door het tonertransportorgaan 9 te verplaatsen. De afstand tussen mantel 11 en doseerorgaan 10, dat bestaat uit bijvoorbeeld aluminium en de vorm heeft van een liniaal, is instelbaar. Onder de afstand B wordt verstaan de kortste afstand tussen de mantel 11 en het doseerorgaan 10.

De elektrisch geleidende mantels van respectievelijk het tonertransportorgaan 9 en het beeldregistratiemedium 1 zijn verbonden met een wisselspanningbron 14.

Een op het beelregistratiemedium 1 ontwikkeld poederbeeld wordt door de transfer!nrichting 4 overgedragen naar een beeldontvangstmateriaal. De transferinrichting 4 is een op zichzelf bekende twee-staps transfer! nrichting waarin het poederbeeld van het beeldregistratiemedium 1 eerst onder invloed van druk wordt overgedragen op een band 15 die een oppervlaktebekleding van siliconenrubber draagt. De band 15 wordt door niet-weergegeven verwarmingsmiddelen verwarmd om het erop overgedragen poederbeeld te verweken. Het verweekte poederbeeld wordt vervolgens in de drukzone gevormd tussen de band 15 en een aandrukrol 16 overgedragen en gefixeerd op een ontvangstmateriaal, dat vanaf een niet-weerge-geven voorraad in deze drukzone wordt gevoerd.

Onder toepassing van een tonerpoeder met een weerstand van 3,5 x 10^ Ohm.meter, een deeltjesgrootte tussen 10 en 20 micrometer en deeltjes die 20 volumeprocent zacht magnetisch pigment (type Bayferrox B 318 M van Bayer AG, Duitsland) en 80 volumeprocent polyesterhars bevatten en waarvan het oppervlak was bekleed met kool stofdeeltjes, werd het werkgebied van de ontwikkel inrichting bepaald. Ondergrondvrije beelden van goede kwaliteit werden verkregen bij de volgende instellingen: Omloopsnelheid van mantel 11: 25-45 meter/minuut Afstand B tusen mantel 11 en doseerorgaan 10: 0,6-2 millimeter Wisselspanning 500-2000V; frequentie 900-2400 Hz.

Voornamelijk afhankelijk van de waarde van de aangelegde wisselspanning bleek de optimale waarde voor de afstand A (afstand tussen mantel 11 en beeldregistratiemedium 1) te liggen tussen afstand B plus 0,6 tot 1,6 millimeter. In het lage bereik van het wisselspan-ningsgebied lag het verschil (500 tot ongeveer 900V) tussen afstand A en afstand B (hierna aangeduid met delta w) in het gebied van 0,6-1 millimeter, en schoof bij toenemende wisselspanning geleidelijk op naar hogere waarden. Bij elke aangelegde wisselspanning bleek voor de delta w een werkgebied van enkele tienden millimeters te bestaan. Bij wisselspanningen van ± 1200 V tot ± 1600 V bleek dit werkgebied zelfs 0,3 tot 0,4 millimeter te bedragen. Bij een afstand B van circa 1,3 millimeter, een wisselspanning van ongeveer 1500 V en een frequentie van 1800 Hz bleek de waarde van delta w, bij een omloopsnelheid van mantel 11 tussen 25 en 45 meter/minuut en een voortbewegingssnelheid van het beeldregistratiemedium 1 van 15 tot 40 meter per minuut, tussen circa 0,9 en 1,3 millimeter te bedragen.

In een volgende proevenserie werd bij de zojuist genoemde instellingen (afstand B: 1,3 millimeter; wisselspanning 1500 V, 1800 Hz; omloopsnelheid mantel 11; 45 meter/minuut; omloopsnelheid beeldre-gistratiemedium 1: 15 meter/minuut), de weerstand van het gebruikte tonerpoeder gevarieerd tussen ongeveer 10^ en 10^ Ohm.meter. In alle gevallen werden bij waarden van delta w tussen 0,9 en 1,3 millimeter afdrukken van goede kwaliteit verkregen. Wel was de kwaliteit van de beelden die werden verkregen met tonerpoeder dat een specifieke weerstand had van meer dan 10^ Ohm.meter, een fractie minder goed dan die van de beelden die met de overige tonerpoeders werden verkregen.

De bij deze proeven gebruikte tonerpoeders bestonden uit deeltjes die 20 volumeprocent zacht magnetisch pigment (Bayferrox B 318 M) en 80 volumeprocent polyesterhars bevatten en waarvan het oppervlak met fijne kool stofdeeltjes was bekleed.

Bij toepassing van een tonerpoeder waarvan de deeltjes een deeltjesgrootte hadden tussen 10 en 20 micrometer en bestonden uit 94 volu-meprocent polyesterhars, 3 volumeprocent remanent magnetisch pigment (type Bayferrox 8140 van Bayer AG, Duitsland) en 3 volumeprocent koolstof en die met koolstof waren bekleed tot een specifieke weerstand van 2 x ΙΟ5* Ohm.meter, werd eenzelfde werkgebied gevonden als hiervoor beschreven voor tonerpoeder dat 20 volumeprocent zacht magnetisch pigment bevatte.

In de werkwijze en inrichting volgens de uitvinding kan in de ontwikkel zone de afstand tussen het tonertransportorgaan en het oppervlak van het beeldregistratiemedium zo ruim worden gekozen, dat alleen tonerpoeder op het beeldregistratiemedium wordt afgezet wanneer de wisselspanning over de ontwikkel zone is aangelegd. Wanneer om de een of andere reden, bijvoorbeeld bij het optreden van een storing in de beeldtransferinrichting of de toevoer van beeldontvangstmateriaal verdere beeldontwikkeling moet worden vermeden, kan dit eenvoudig worden gerealiseerd door de wisselspanning uit te schakelen. Gebruik makend van de werkwijze volgens de uitvinding kan ook op relatief eenvoudige wijze een meerkleurendruk!nrichting worden gerealiseerd van het type waarop rond de omloopbaan van een beeldregistratiemedium een aantal, bijvoorbeeld twee, drie of vier ontwikkel inrichtingen zijn aangebracht die elk zijn gevuld met tonerpoeder van een specifieke kleur en waarbij de kleurdeelbeelden in opeenvolgende omloopcycli van het beeldregistratiemedium worden gedrukt en de deel beelden in register op een verzamelmedium, bijvoorbeid het beeldontvangst-materiaal of een tussenmedium, worden verzameld. De ontwikkeling van elk der deel beelden in de bijbehorende kleur wordt geregeld door het aanleggen van de wisselspanning bij de ontwikkel inrichting die actief moeten worden.

Mechanische middelen om ontwikkel inrichtingen te verplaatsen tussen een werkzame en onwerkzame positie of om de tonertoevoer naar ontwikkel inrichtingen die niet werkzaam mogen zijn af te snijden, zijn aldus overbodig, waardoor een constructief eenvoudiger inrichting kan worden verwezenlijkt.

Claims (5)

1, Werkwijze voor het ontwikkelen van een latent magnetisch beeld waarbij een laag magnetisch aantrekbaar tonerpoeder door een tonertransportorgaan in een ontwikkel zone aan een het latente beeld dragend medium wordt voorbij gevoerd en tussen het tonertransportorgaan en het beelddragend medium een wisselspanning wordt aangelegd, met het kenmerk, dat een magnetisch aantrekbaar tonerpoeder wordt toegepast dat een specifieke elektrische weerstand beneden 109 Ohm.meter heeft.

2. Werkwijze volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat het tonerpoeder bestaat uit harsdeeltjes waarin magnetisch aantrekbaar materiaal fijn is verdeeld en waarvan het oppervlak met elektrisch geleidend materiaal is bedekt.

3. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat in de ontwikkel zone de afstand tussen het tonertransportorgaan en het oppervlak van het beelddragende medium zó groot wordt gekozen dat alleen toneroverdracht naar het beelddragende medium plaats vindt als de wisselspanning is aangelegd.

4. Magnetografische inrichting omvattende een magnetiseerbaar beeldregistratiemedium (1), middelen (2) om een latent magnetisch beeld op het beeldregistratiemedium te registreren, een tonertransportorgaan (9) om het magnetische aantrekbaar tonerpoeder in een ont-wikkelzone (13) aan het beeldregistratiemedium (1) voorbij te voeren, een doseerorgaan (10) om een laag magnetisch aantrekbaar tonerpoeder op het tonertransportorgaan (9) te doseren en middelen (14) om in de ontwikkel zone een wisselspanning op te wekken tussen het tonertransportorgaan (9) en het beelregistratiemedium (1), met het kenmerk, dat in de ontwikkel zone, de kortste afstand A (in millimeter) tussen het tonertransportorgaan (9) en het beeldregistratiemedium (1) ligt tussen B + 0,6 en B + 1,6, waarin B de afstand in millimeter is tussen het doseerorgaan (10) en het oppervlak van het tonertransportorgaan (9).

5. Inrichting volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat het tonertransportorgaan (9) betaat uit een magneetwals met een roteerbare, elektrisch geleidende en niet magnetiseerbare mantel (11) en een binnen de mantel (11) opgesteld stationair magneetstelsel (12).