DE2329595C3 - Anordnung für direkte elektrostatische Aufzeichnung mit Versprüh-Elektrode - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung für direkte elektrostatische Aufzeichnung, bei der leitfähiges Toner-Material mittels elektrischer Spannung an Versprüh-Elektroden vom Aufzeichnungsträger entfernt wird.

Bei Anordnungen zum direkten, schnellen elektrostatischen Aufzeichnen mit bewegten oder stationären Versprüh-Elektroden, werden diese sequentiell mit elektrischen Spannungsimpulsen von einigen hundert Volt angesteuert und befreien das Aufzeichnungsträgersubstrat am Aufzeichnungsort von der es verdeckenden Tonerschicht als informationskonforme Schreibspur (Analogaufzeichnung) oder Schriftzeichen (digitale Aufzeichnung in Normal-, Matrix-, Sieben-Segment-Schrift etc.). Da die Farben bzw. die Anfärbung des Aufzeichnungsträgersubstrats und der sie verdeckenden Tonerschicht einen geeigneten Kontrastunterschied aufweisen, liegt die aufgezeichnete Information für den Betrachter in gut erkennbarer, profilierter Form z. B. Schwarz (Farbe des Aufzeichnungsträgers) auf Weiß (Farbe des Toners), vor. Eine solche Anordnung ist aus der US-PS 32 57 222 bekannt Hier wird ein band- oder trommeiförmiger Zwischenträger als Einfärborgan benutzt, der über seine ganze Breite in einer Einfärbeinrichtung mit Toner-Material beschichtet wird. Dabei haftet der Toner durch Adhäsion auf dem Zwischenträger. Die Elektrode ist als Walze mit den abzudruckenden Zeichen entsprechenden Erhebungen ausgebildet Nach Anlegen einer entsprechend hohen Spannung an die Walze werden die Tonerteilchen, die den Erhebungen gegenüberliegen, geladen, so daß sie anschließend auf den endgültigen Aufzeichnungsträger übertragen werden, der dadurch entsprechend dem latenten Bild eingefärbt wird. Die nicht geladenen Tonerteilchen werden mit dem Zwischenträger der Einfärbeinrichtung (Tonervorrat) wieder zugeführt und die Lücken aufgefüllt. Eine Bürste am Ende der Einfärbvorrichtung sorgt dafür, daß die Tonerschicht gleichmäßig stark bleibt und eine Aufschichtung der Tonerteilchen übereinander vermieden wird.

Weiterhin ist aus der DE-OS 15 46 759 ein elektrostatisches Aufzeichnungsverfahren bekannt, das durch den inFormationskonformen Transport von leitfähigem Toner im elektrischen Feld zwischen einem Einfärborgan und einer Elektrodenanordnung auf den dazwischen liegenden Aufzeichnungsträger definiert ist Dabei gibt es zv/ei Möglichkeiten für die Aufzeichnung von Information mit dafür benötigtem Zeichenvorrat:

1. Der Tonervorrat liegt in Vertiefungen einer als Einfärborgan wirkenden Trommel, wobei die Vertiefungen die Form der abzudruckenden Zeichen besitzen und die der Walze gegenüberliegenden Elektrode ungeformt ist, beispielsweise als Balken ausgebildet ist, der so breit ist wie die Zeichen hoch sind und über die ganze Breite des Einfärborgans reicht Diese Anordnung ist nur für die Darstellung von Zeichen verwendbar.

2. Der Tonervorrat liegt ebenfalls in Vertiefungen einer als Einfärborgan ausgebildeten Walze, wobei diese Vertiefungen jedoch waben- oder rasterförmig über die ganze Walzenoberfläche verteilt sind. Je nachdem welche Abdrücke auf dem Aufzeichnungsträger abgebildet werden sollen (Zeichen oder Bilder) besitzt die der Walze gegenüberliegende Elektrode die Form der Zeichen oder ist mit einer punktförmigen Spitze versehen. Dabei reicht die Elektrode für den Abdruck von Zeichen über mehrere Waben, während für den punktförmigen Abdruck die Elektrodenspitze der Größe einer Wabe angepaßt ist Hierbei sind mehrere Elektroden neben- oder übereinander vorgesehen. Diese Anordnung eignet sich für die rasterförmige Aufzeichnung eines Zeichens oder eines ganzen Bildes.

Bei beiden Möglichkeiten wird durch die angelegte Spannung der in den zu diesem Zeitpunkt den Elektroden gegenüberliegenden Vertiefungen vorhandene Toner geladen und auf dk' Oberfläche des Aufzeichnungsträgers übertragen und dieser eingefärbt Anschließend wird dann das Einfärborgan (Walze) durch eine Einfärbvorrichtung geführt in der dann die entleerten Vertiefungen mit neuem Toner-Material wieder aufgefüllt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zur direkten elektrostatischen Aufzeichnung zu schaffen, bei der die geformte oder ungeformte Tonerbereitstellung auf dem Einfärborgan entfällt und bei der der damit verbundene Aufwand für die Einfärbeinrichtung (Tonervorrat) sowie der Aufwand für die Synchronisierung der beiden zu koordinierenden Anfzeichnungsvorgänge bzw. -bewegungen, wie Zeichen- und Aufzeichnungsortsauswahl, zu verringern. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Versprüh-Elektrode einen das Toner-Material fast berührenden Spitzen- oder Keilteil besitzt, und die Spannung an der Elektrode so gewählt ist, daß nur unmittelbar unter der Spitze bzw. dem Keilscheitel die Adhäsionskraft des Toner-Materials überwunden und das sich an der Elektrode kurzzeitig ablagernde aufgeladene Toner-Material neben die vom Toner-Material befreite Stelle des Aufzeichnungsträgers zurückbewegt wird. Die Zeichnung stellt ein Ausführungsbeispiel dar. Es zeigt

Fi g. 1 eine schematische Seitenansicht der Versprüh-Elektrode, F i g. 2 eine schematische Draufsicht der Anordnung

nach Fig. 1,

F i g, 3 eine schematische Seitenansicht einer weiteren Anordnung,

Fig,4 eine Versprüh-Elektrode für den Buchstaben H,

Der Aufzeichnungsträger t, 2, ein Streifen aus z. B. normalem Papier 1 (Aufzeichnungsträgersubstrat), ist von einer dünnen, losen Schicht Toner 2 gleichmäßig abgedeckt Die Tonerpartikel, aus einem elektrisch leitfähigen Stoff, haben einige μπι Durchmesser bei geeignetem Adhäsions- bzw. Kohäsionsvermögen. Der so präparierte Aufzeichnungsträger 1, 2 wird, in der Lage wie dargestellt, zwischen einer Gegenelektrodenplatte 4 (auf Erdpotential) und der aufzeichnenden Versprüh-Elektrode 3 hindurchtransportiert. Die Versprüh-EIektrode 3 wird über das Halte- und Führungsteil 5 entsprechend dem aufzeichnenden Analogsignal bewegt Die Spitze 3' der Versprüh-Elektrode 3 berührt die Tonerschicht gerade eben nicht (dargestellt). Sie kann im Extremfall sogar das Aufzeichnungsträgersubstrat berühren.

Wird die Hochspannung + U_H angeschaltet, so wird ein Teil der leitfähigen Tonerpartikel 2 über das Papiersubstrat, in diesem Beispiel negativ (weil Uh positiv ist), aufgeladen. Bei dem durch die Spitzenform der Versprüh-Elektrode 3, durch die vorgegebene Geometrie bzw. die dielektrischen Stoffwerte des Aufzeichnungsträgers 1, 2 sowie durch die Gegenelektrodenplatte 4 gegebenen, gestrichelt eingezeichneten Feldlinienverlauf reicht nur die Feldstärke in einem kleinen unmittelbar unter der Spitze 3' liegenden Bereich aus, die betroffenen Tonerpartikel 2 von dem Aufzeichnungsträgersubstrat 1 zu lösen, d. h. die an den Tonerpartikeln in Richtung Spitze der Versprüh-Elektrode 3 wirkenden elektrischen Kräfte sind größer als ihre zum Aufzeichnungsträgersubstrat 1 hin gerichteten Adhäsionskräfte. Die gelösten Tonerpartikel bewegen sich auf den entsprechenden »Feldlinienbahnen /« zur Spitze der Versprüh-Elektrode 3. Sie erreichen sie in ca. 10 μ5, entladen sich und werden anschließend positiv (in diesem Beispiel) aufgeladen. Die Richtung ihrer elektrischen Kräfte kehrt sich um. Dadurch wird ihre kinetische Energie aufgezehrt, wobei sie noch eine Wegstrecke entlang der Spitzenflanke zurücklegen. Von diesen Punkten aus bewegen sie sich auf weiter außen liegenden »Feldlinienbahnen« zum Aufzeichnungsträger 1 und 2 zurück und lagern sich auf der dort noch vorhandenen, d. h. nicht abgelösten Tonerschicht 2 unter Abgabe ihrer Ladung ab. Ist dieser (statistisch) ablaufende Prozeß beendet, so könnte für eine so Punktaufzeichnung, z. B. für den Punkt 7, die Spannung abgeschaltet werden. Für eine Linienaufzeichnung, z. B. für die Linie 6 bleibt die Spannung entsprechend lange eingeschaltet

Bei diesem Toner-Versprühvorgang werden also durch die Spannungssteuerung der Versprüh-Elektrode 3 sowie durch deren Koordinierung mit den Aufzeichnungsbewegungen kleine Punkt- sowie beliebig lange Linienbereiche des Aufzeichnungsträgersubstrats vom Toner befreit, der dabei zur Versprüh-Elektrode 3 und zurück auf die Randbereiche der Punkte bzw. Linien transportiert wird. Das freigelegte Aufzeichnungsträgersubstrat gibt die Information durch den zwischen Substrat und Tonerschicht bestehenden Farbkontrast wieder. Durch das aurückbewegte Toner-Material wird die Informationswiedergabe nicht gestört

Das Aufzeichnungsträgersubstrat 1 kann zum Beispiel

1. bei der Herstellung mit einer Tonerschicht 2 präpariert werden, oder

2. wie die Anordnung für eine Analogaufzeichnungseinrichtung nach F i g. 3 zeigt, am Gerät selber mit einer Tonerschicht 2 versehen werden.

Der Aufzeichnungsträger 9, z.B. normales F'apier, wird nach F i g. 3 in einer Einbuchtung 10 mit Toner 2 bedeckt Dies geschieht sukzessive mit dem Transport des Aufzeichnungsträgers, Auf den mit einer Tonerschicht bedeckten Aufzeichnungsträger 9' wird mit einer Versprüh-Elektroden-Einrichtung 3,4 und 5 nach F i g. 1 aufgezeichnet Durch eine an sich bekannte Fixiereinrichtung It wird die Tonerschicht dauerhaft mit dem Papiersubstrat verbunden.

Eine Reihe von stationären, wahlfrei elektrisch angesteuerten Versprüh-Elektrodci. könnte die durch den schnellen Versprühvorgang von ^a. 20 bis 40 us mögliche Aufzeichnungsgeschwindigkeit, die bei den Anordnungen nach F i g. 1 und 2 durch die mechanische Bewegung begrenzt wird, voll für eine punktweise Analog- oder Zeichenaufzeichnung ausnutzen.

Genauso wie bei der dargestellten Analogaufzeichnung kann durch das Verfahren mit Versprüh-Elektroden der digitale Zeichendruck nach gleichen Vorschriften erfolgen. Die Versprüh-EIektroden für z. B. Normalschrift müssen in diesem Fall, analog zu der runden Sp'itzenform der Versprüh-Elektrode, eine Keilform 12 haben. F i g. 4 zeigt dies am Beispiel für die Type H. Sie können auf bekannten Typenträgern angebracht werden. Da durch das gegebene Aufzeichnungsverfahren und der dazu notwendigen Anordnung der apparative Aufwand für direkte schnelle Aufzeichnungseinrichtungen gering gehalten wird, sind diese für den Einsatz in kompakten Kleingeräten, z. B. hardcopy-printer, Drukker für Tischrechner, etc. geeignet

!m allgemeinen bestehen bei den genannten Applikationen keine Forderungen auf gleichzeitige Erstellung von Kopien. Sie könnten jedoch bei Bedarf indirekt durch photographische oder elektrophotographische Verfahren von den vorliegenden Originalen gewonnen werden; z. B. unmittelbar im Durchlichtverfahren bei Verwendung eines geeigneten transparenten Aufzeichnungsträgersubstrats.

Es ist z. B. eine Kombination zwischen Anordnungen nach der Erfindung sowie bekannten xerographisch arbeitenden Selentrommel-Kopiergeräten für eine Kopiererstellung verifizierbar: das mit Toner präparierte, transparente Aufzeichnungsträgersubstrat fungiert als (Dauer-)Zwischenaufzeichnungsträger (z. B. in Form einer Endlosschle'fe). Er kann mittels einer Versprüh-Elektrodeneinrichtung wahlfrei mit alpha-numerischem Text bedruckt werden. Der Text wird dann optisch (z. B. Durchlichtverfahren) auf eine Selentrommel transfe riert und darauf In Form von Ladungsbildern gespeichert Der Text kann nach einem weiteren xerographischen Verfahrensschritt auf normalem Papier ausgedruckt werden. Die Löschung, soweit notwendig, erfolgt durch Nachbedeckung der informationstragenden Tonerschicht z. B. ähnlich wie bei der Anordnung nach Fig. 3.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Anordnung für direkte elektrostatische Aufzeichnung, bei der leitfähiges Toner-Material mittels elektrischer Spannung an Versprüh-Elektroden vom Aufzeichnungsträger entfernt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Versprüh-Elektrode (3) einen das Toner-Material (2) fast berührenden Spitzen- oder Keilteil (3') besitzt, und die Spannung an der Elektrode (3) so gewählt ist, daß nur unmittelbar unter der Spitze bzw. dem Keilscheitel die Adhäsionskraft des Toner-Materials (2) überwunden und das sich an der Elektrode (3) kurzzeitig ablagernde aufgeladene Toner-Material (2) neben die vom Toner-Material befreite Stelle des Aufzeichnungsträgers (1) zurückbewegt wird.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Versprüh-Elektrode (3) mechanisch über dem Ai^zeichnungsträger (1) bewegbar oder stationär ist

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der das Toner-Material (2) tragende Aufzeichnungsträger (1) transparent ist