способ получения электрографического изображения

Формула изобретения

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЭЛЕКТРОГРАФИЧЕСКОГО ИЗОБРАЖЕНИЯ, заключающийся в формировании на электрографическом слое электростатического изображения, проявлении этого изображения тонером, переносе проявленного изображения на промежуточный носитель с последующим переносом этого изображения с промежуточного носителя на оконечный носитель, отличающийся тем, что, с целью упрощения технологического процесса, в качестве промежуточного носителя используют листовой материал, при этом при переносе на оконечный носитель осуществляют уменьшение сил сцепления изображения с промежуточным носителем путем воздействия на этот носитель заданным деструктивным фактором, инертным к тонеру изображения.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к электрографии (электрофотографии), точнее к способам получения электрографических (электрофотографических) изображений.

В связи с тем, что в СССР термин электрофотография считается производным от более общего термина электрография, в тексте описания используется термин электрографическое изображение, однако под этим термином следует понимать также и изображение, полученное электрофотографическим способом.

Общеизвестно использование электрографического способа для получения электрографических копий, или, как их часто называют, ксерокопий на обычной бумаге. В этом способе на электрографическом слое вначале получают электростатическое изображение, которое проявляют тонером, переносят с электрографического слоя на бумагу и закрепляют на ней.

Для осуществления этого способа создано и широко применяется большое количество электрографических копировальных аппаратов, лазерных принтеров и прочих устройств.

Недостатком этого общеизвестного способа является невозможность получения с помощью широко и большими сериями выпускаемых аппаратов электрографических изображений на предметах или материалах, отличающихся по своим свойствам или размерам от листов бумаги, на использование которых рассчитаны эти аппараты. Например, невозможно с помощью обычных электрографических аппаратов получить электрографическое изображение на оконечных носителях, под которыми далее в тексте подразумеваются плоские или объемные, но имеющие плоскую или цилиндрическую либо приближенную к ним по форме поверхность предметы, изготовленные или по своему происхождению состоящие из дерева, камня, металла, пластмассы, ткани, стекла и других материалов. К числу таких оконечных носителей относятся, например, листы или цилиндры из различных материалов, стены домов, деревья, а также листы бумаги, формат которых не позволяет использовать их для получения электрографических изображений с помощью доступного электрографического аппарата.

Известен способ получения электрографических изображений на таких оконечных носителях [1], в котором электрографическое изображение получают на электрографическом слое путем последовательной зарядки, экспонирования и проявления тонером, переносят под действием электрического поля на промежуточный носитель, обладающий малой адгезией к материалу тонера, нагревают этот промежуточный носитель до температуры размягчения тонера, прижимают к поверхности оконечного носителя и, пока тонер изображения находится в расплавленном состоянии, отделяют промежуточный носитель, оставляя состоящее из тонера изображение на поверхности оконечного носителя.

Недостатком этого способа является необходимость в поддержании сравнительно высокой температуры промежуточного носителя в момент переноса изображения, что трудно выполнимо в случае, если промежуточный носитель изготовлен в форме листа, особенно, если изображение занимает практически всю поверхность этого листа.

Целью изобретения является устранение этого недостатка.

Цель достигается тем, что в качестве промежуточного носителя используют материал, состоящий из основы, на которую нанесено покрытие, способное разрушаться под действием какого-либо растворителя, либо раствора, либо света, или другого деструктивного фактора, либо сочетания факторов, в результате чего изображение может быть отделено от промежуточного носителя. Согласно предложенному способу полученное на поверхности электрографического слоя электрографическое изображение, состоящее из тонера, переносится сперва известными в электрографии методами на промежуточный носитель, затем с промежуточного носителя на поверхность оконечного носителя, на котором должно быть получено окончательное электрографическое изображение.

Электрографическое изображение, перенесенное с электрографического слоя на промежуточный носитель, может быть закреплено полностью или частично на поверхности этого промежуточного носителя известными в электрографии методами или оставлено незакрепленным. В последнем случае электрографическое изображение может быть закреплено на поверхности оконечного носителя либо в процессе переноса с промежуточного носителя на оконечный носитель, либо после переноса, либо если это нужно для каких-то целей, вообще оставлено незакрепленным.

Используемый в предлагаемом способе промежуточный носитель обладает физико-механическими параметрами (размером, гибкостью, толщиной, плоскостностью, весом и др.), позволяющими использовать его вместо обычной бумаги в электрографических копировальных аппаратах или электрографических принтерах, т.е. свойства промежуточного носителя, определяющие возможность получения на нем электрографической копии, аналогичны тем же свойствам обычной бумаги, под которую рассчитаны электрографические копировальные аппараты или электрографические принтеры.

Этот промежуточный носитель состоит из основы, хотя бы на одну сторону которой нанесено специальное покрытие, причем при получении электрографического изображения на промежуточном носителе это изображение должно располагаться на той стороне промежуточного носителя, на которой находится покрытие.

Указанное покрытие выполняет две функции: препятствует проникновению незакрепленного или закрепляемого, или закрепленного тонера через слой покрытия до основы промежуточного носителя и позволяет перенести состоящее из тонера электрографические изображения с промежуточного носителя на оконечный носитель вследствие воздействия на промежуточный носитель какого-либо деструктивного фактора или факторов, нарушающего (нарушающих) связь между покрытием и основой промежуточного носителя, что позволяет отделить основу промежуточного носителя от полученного на оконечном носителе электрографического изображения.

Согласно предлагаемому способу, для получения электрографического изображения на произвольном носителе выполняют следующие операции.

Переносят состоящее из тонера электрографическое изображение с поверхности электрографического слоя на промежуточный носитель известными в электрографии методами так, чтобы это перенесенное изображение располагалось на той стороне промежуточного носителя, на которой находится покрытие.

При необходимости, закрепляют полностью или частично на промежуточном носителе перенесенное электрографическое изображение известными в электрографии методами.

Скрепляют изображение с поверхностью оконечного носителя.

Воздействуют на промежуточный носитель со стороны основы деструктивными факторами или фактором, не оказывающими или не оказывающим действия на изображение, нарушающими или нарушающим связь между покрытием и основой промежуточного носителя настолько, чтобы сила сцепления между изображением и промежуточным носителем стала меньше, чем сила сцепления электрографического изображения с поверхностью оконечного носителя, т.е. адгезия изображения и поверхности произвольного носителя в результате воздействия деструктивного фактора или факторов должна превышать когезию покрытия, или адгезию его к основе промежуточного носителя, или адгезию электрографического изображения к самому покрытию.

Отделяют основу промежуточного носителя от оконечного носителя.

При необходимости закрепляют или дополнительно закрепляют электрографическое изображение на поверхности произвольного носителя известными в электрографии методами.

Также при необходимости, производят очистку поверхности оконечного носителя от остатков покрытия.

Из описания процесса становятся понятными специфические требования к используемому в предложенном способе промежуточному носителю. Основа промежуточного носителя по предложенному способу не только соответствует требованиям к физико-механическим параметрам промежуточного носителя, но также не защищает от действия деструктивного фактора или факторов. Соответствующие специфические требования к носителю зависят от выбора деструктивного фактора или факторов. Например, если деструктивным фактором является свет определенного спектрального состава, то основа не должна защищать покрытие от действия такого света. Если в качестве деструктивного фактора используют растворитель, то основа не должна защищать покрытие от действия этого растворителя.

В качестве основы промежуточного носителя по предложенному способу могут быть использованы различные материалы, например, натуральные или синтетические ткани, войлоки, листы пористого материала типа поролон, целлофан и др. Наиболее доступным материалом, позволяющим использовать в качестве деструктивного фактора действие растворителя или растворителей, растворов химических реагентов, тепла, давления является обычная бумага, особенно те ее сорта, которые имеют малую проклейку или вообще непроклеены.

Выбор покрытия, наносимого на основе промежуточного носителя в соответствии с предложенным способом, определяется как общими требованиями к физико-механическим параметрам промежуточного носителя, так и специфическими требованиями - способностью препятствовать проникновению тонера сквозь слой покрытия и способностью к уменьшению под действием деструктивного фактора или факторов связи между электрографическим изображением и основой настолько, чтобы эта связь стала меньше чем сила сцепления изображения с оконечным носителем. В многослойном покрытии каждый слой может выполнять как одну, так и несколько функций. Например, в случае трехслойного покрытия тот слой, который прилегает к основе, может служить для заполнения неровностей основы и создания условий для более равномерного воздействия деструктивного фактора или факторов на разрушаемый в результате действия этого фактора или факторов промежуточный слой, при этом наружный слой покрытия служит только в качестве препятствующего проникновению тонера. При этом все три слоя могут состоять как из одного вещества, разные модификации которого, например степень задубливания, позволяют оптимизировать свойства покрытия при использовании его в составе промежуточного покрытия, так и из разных веществ или их смеси. Выбор их определяется, в частности, выбором деструктивного фактора или факторов, причем этот фактор или факторы не должны разрушать состоящее из тонера электрографическое изображение. В составе покрытия могут быть использованы природные или синтетические смолы, или гидрофильные коллоиды естественного или искусственного происхождения, например, крахмал, декстрин, производные целлюлозы, поливиниловый спирт, органические и неорганические соли, кислоты, поверхностно-активные вещества и др. В состав покрытия могут также входить пластификаторы, наполнители, пигменты или красители, позволяющие повысить устойчивость покрытия, увеличить его сопротивляемость проникновению тонера, удешевить покрытие или упростить контроль за проведением операций, необходимых для получения электрографического изображения в соответствии с предлагаемым способом.

Кроме того, при выборе состава покрытия необходимо учитывать способ закрепления тонера. Например, если связующим тонера является полистирол, то такой тонер можно закрепить в парах толуола, при этом покрытие, сделанное на основе фенолформальдегидной смолы, не растворяется в толуоле, зато растворяется в спирте, к которому устойчив указанный тонер. Хотя в этом примере в качестве деструктивного фактора служит действие этилового спирта, вместо него для разрушения покрытия может быть использовано действие водного раствора щелочи, как вариант - едкого натра. Примером покрытия, не стойкого к действию света, является покрытие, содержащее диазосоединения, как вариант - ортохинондиазиды, используемые при изготовлении печатных форм методом позитивного копирования. Покрытия, сделанные на основе гидрофильных коллоидов, неустойчивы к действию обычной воды.

Для скрепления электрографического изображения с поверхностью произвольного носителя используют известные в электрографии методы, например, нагрев промежуточного носителя вместе с электрографическим изображением, сочетание нагрева и давления; воздействие растворителя и растворителей, а также их паров. Можно также приклеить промежуточный носитель вместе с электрографическим изображением к поверхности произвольного носителя. Возможны также комбинации этих методов, причем необходимые адгезионные свойства могут быть приданы либо электрографическому изображению, либо поверхности покрытия, либо и изображению и покрытию.

Наиболее целесообразно для скрепления электрографического изображения с поверхностью произвольного носителя использовать комбинацию давления и нагрева с помощью, например, разогретого валика, поверхность которого облицована слоем термостойкого эластичного материала типа силиконовой резины. Такие валики широко применяются в узлах закрепления современных электрографических аппаратов.

П р и м е р 1. В качестве промежуточного носителя использована промышленно выпускаемая бумага для переводных изображений, состоящая из бумажной основы, на которую нанесен слой из крахмала и декстрина. Электрографическое изображение, полученное на такой бумаге, скреплено с алюминиевой пластиной посредством совместно действия нагрева и давления. После размачивания бумаги водой она была отделена от алюминиевой пластины, причем электрографическое изображение полностью перешло с поверхности бумаги на пластину.

П р и м е р 2. В качестве промежуточного носителя использована бумага, на которую нанесено покрытие из поливинилового спирта (ПВС) толщиной около 6 мкм. Полученное на поверхности такого покрытия электрографическое изображение было скреплено с алюминиевой пластиной аналогично примеру 1. При размачивании водой при температуре 20^оС изображение с трудом отделялось от промежуточного носителя, однако при использовании воды, нагретой до 80^оС, изображение быстро перешло с промежуточного носителя на поверхность пластины.

П р и м е р 3. В качестве покрытия использована натриевая соль карбоксиметилцеллюлозы (Na-КМЦ). При нанесении на бумажную основу покрытия толщиной около 5 мкм не удалось получить покрытия, обеспечивающего полный переход изображения с промежуточного носителя на оконечный, однако после введения наполнителя - порошка мела в пропорции на 4 вес.ч. мела - 1 вес.ч. Na-КМЦ, было получено покрытие, позволившее получить полный переход изображения с промежуточного носителя на оконечный.

П р и м е р 4. На бумажную основу было нанесено двухслойное покрытие, нижний слой которого, нанесенный непосредственно на бумагу, состоит из ПВС, поверх которого нанесен второй слой из метилцеллюлозы. Полученное покрытие обеспечило перенос изображения при размачивании промежуточного носителя в воде с температурой 20^оС.

П р и м е р 5. В качестве промежуточного носителя использована бумага, на которую нанесено двухслойное покрытие, нижний, прилегающий к бумаге слой которого состоит из ПВС, верхний - из поверхностно-активного вещества ОП-7, содержащего смесь полиэтиленгликолевых эфиров моно- и диалкилфенолов, причем, если толщина слоя ПВС составляет около 5 мм, то толщина верхнего слоя составляет 0,1-1,0 мкм. Полученное покрытие обеспечило перенос изображения при размачивании в воде с температурой 20^оС.

П р и м е р 6. Покрытие сделано аналогично примеру 5, но вместо поверхностно-активного вещества поверх слоя ПВС нанесен слой сульфата алюминия. Результат аналогичен примеру 5.

П р и м е р 7. Покрытие сделано аналогично примеру 5, но вместо поверхностно-активного вещества поверх слоя ПВС нанесен из водного раствора параметиламинофенолсульфат, известный также под названием метол, давший после высыхания слой, состоящий из метола и продуктов его окисления и обеспечивший перенос изображения после размачивания в воде.

П р и м е р 8. В качестве промежуточного носителя использована цинкоксидная бумага для электрографии, состоящая из бумажной основы, на которую нанесен слой из окиси цинка и поливинилбутераля. После получения на такой бумаге электрографического изображения, состоящего из термопластичного тонера, не растворяющегося в этиловом спирте, и скрепления этого изображения с оконечным носителем бумага была размочена в этиловом спирте. В результате после удаления бумаги изображение перешло на оконечный носитель.

П р и м е р 9. В качестве покрытия использован слой задубленной желатины. Такое покрытие устойчиво к действию воды, но разрушается водными растворами ферментов, например щелочной протеазой, обеспечивая перенос изображения.

П р и м е р 10. В связи с тем, что обычная мелованая бумага, состоящая из бумаги-основы, на которую нанесен слой меловальной суспензии, содержащей коалин и казеин, в принципе удовлетворяет требованиям к промежуточному носителю в соответствии с предложенным способом, она была использована для переноса изображения. Горячая вода оказалась недостаточно эффективным средством для разрушения меловального слоя, однако в результате воздействия на бумагу 30%-ного раствора едкого натра при 80^оС поставленная цель была достигнута и электрографическое изображение было от бумаги отделено.

Хотя в ряде приведенных выше примеров для разрушения покрытия использована обычная вода, тот же результат может быть получен при использовании воды с добавками, обеспечивающими более быстрое проникание ее через бумагу. В качестве таких добавок обычно используют поверхностно-активные вещества, вещества изменяющие рН воды и т.д.

Приведенные примеры не охватывают всех возможных модификаций предложенного способа, а только помогают лучше понять его принцип.

В приводимых ниже примерах раскрываются возможности предлагаемого способа.

П р и м е р 1. Изготовление офсетных печатных форм.

При изготовлении офсетных печатных форм изображение, состоящее из тонера, должно быть получено на поверхности металлической формной пластины, где оно образует так называемые печатающие элементы, хорошо воспринимающие краску.

Естественно, такая форма не может быть изготовлена на современном электрографическом аппарате или лазерном принтере, во-первых, потому, что эти устройства предназначены для копирования на бумагу, а не на металлические пластины, и во-вторых, потому, что формат пластины обычно больше формата бумаги, под которую рассчитано большинство аппаратов.

Согласно предложенному способу, копирование в электрографическом аппарате производят не на обычную бумагу, а на бумагу с покрытием, например, гуммированную бумагу для переводных изображений, причем так, чтобы изображение, состоящее из тонера, было расположено на той стороне листа, на которой находится покрытие. В результате получается обычная электрографическая копия, или, как ее часто называют, ксерокопия, несущая закрепленное электрографическое изображение. Эту ксерокопию накладывают на нужное место формной пластины, прикатывают к ней горячим валиком или валиками до оплавления тонера и прочного сцепления его с поверхностью пластины. После увлажнения бумаги водой и потери покрытием механической прочности, бумагу-основу отделяют от пластины, а на пластине остается электрографическое изображение, образующее печатающие элементы. После получения на пластине изображения, она может быть дополнительно прогрета для достижения большей степени расплавления тонера и образования более стойких печатающих элементов, позволяющих получать требуемый тираж оттисков. После получения на пластине электрографического изображения, поверхность пластины может быть дополнительно обработана, например, мокрой щеткой для очистки поверхности пластины от остатков покрытия.

Хотя в этом варианте применения предлагаемого способа для сцепления состоящего из тонера электрографического изображения с поверхностью формной пластины использован нагрев с помощью горячего валика, для этой цели возможно применение других методов скрепления изображения и пластины. Например, ксерокопия может быть подвергнута действию паров растворителя, растворяющих тонер до такого состояния, что он становится достаточно липким для того, чтобы прочно пристать к поверхности пластины. Можно также увлажнить водой поверхность покрытия для придания ему клейкости, также достаточной для соединения покрытия с поверхностью формной пластины.

При использовании формной пластины, формат которой в несколько раз больше формата копии, которая может быть изготовлена на электрографическом аппарате или принтере, нужные изображения получают на нескольких копиях, а затем последовательно переносят на те участки пластины, на которых они должны находиться в соответствии с обычно делаемой для формы разметкой.

При использовании предлагаемого способа в качестве основы печатной формы могут применяться не только обычно используемые для этой цели алюминиевые пластины, но и пластины из хромированной или никелированной стали, пластины, края которых загнуты для крепления в печатной машине, а также формные основы, изготовленные в виде цилиндра.

В связи с тем, что на офсетной печатной форме изображение делается обычно прямым, как на получаемом впоследствии с формы оттиске, на промежуточном носителе оно должно быть зеркальным. Для получения зеркального изображения с прямого оригинала электрографический копировальный аппарат должен быть снабжен соответствующей оптической системой или зеркал или призм. В электрографических принтерах эта задача легко решается программными средствами.

П р и м е р 2. Изготовление форм высокой печати.

В способе высокой печати печатающие элементы выступают над пробельными элементами формы, благодаря чему закатываются краской, наносимой на форму с помощью валиков.

В качестве формной основы при изготовлении форм высокой печати используются обычно сравнительно толстые (толщиной более 1 мм) металлические или полимерные пластины, которые не могут быть использованы вместо бумаги в электрографических аппаратах или принтерах.

Предлагаемый способ позволит изготавливать печатные формы на таких материалах. Для изготовления печатных форм высокой печати изображение переносят с промежуточного носителя на поверхность формного материала, как в примере 1. После получения изображения на поверхности формного материала, пробельные участки формы углубляют либо посредством травления в кислоте, либо, в случае полимерного формного материала, посредством растворения в соответствующем растворителе.

В связи с тем, что формы высокой печати обычно несут изображение, зеркальное по отношению к оригиналу, на промежуточном носителе оно должно быть прямым по отношению к оригиналу, т.е. для копирования целесообразно использовать копировальные аппараты и принтеры, не содержащие систем для переворота изображения.

П р и м е р 3. Изготовление печатных плат.

Предложенный способ может быть применен для изготовления печатных плат. Для этого изображение переносят на поверхность фольгированного диэлектрика, как в примере 1, затем металл с участков, которые не должны проводить ток, стравливают, как это обычно делается при изготовлении печатных плат.

П р и м е р 4. Изготовление витражей.

Как известно, витражами называются, в частности, цветные изображения, полученные на поверхности стекла.

Предлагаемый способ позволяет изготавливать витражи с помощью цветного электрографического аппарата на промежуточном носителе, а затем переносят на стекло, как в примере 1. Большеформатные оригиналы при этом копируются и переносятся по частям.

П р и м е р 5. Изготовление настенных панно.

Предложенный способ позволяет изготавливать настенные панно как одноцветные, так и многоцветные аналогично процессу, описанному в примере 4.

Так же, как в примерах 1-5 электрографические копии могут быть получены на деревянных щитах, листах картона или фанеры, керамической плитки, изделиях из ткани и других предметах и материалах.

При получении электрографических изображений на тканях или изделиях из них для нагрева изображения может быть использован обычный утюг.

Как видно из описания и приведенных примеров, в данном способе использованы принципы электрографического получения изображения и декалькомании. Каждый из этих принципов общеизвестен, но их сочетание открывает новые возможности в технике получения изображений.