DE2165149C2

DE2165149C2 - Elektrostatische Druckvorrichtung

Info

Publication number: DE2165149C2
Application number: DE2165149A
Authority: DE
Inventors: David E. Woodside Calif. Blake; Hugh F. Sunnyvale Calif. Frohbach; Gerald L. Cupertino Calif. Pressman
Original assignee: ELECTRO PRINT Inc PALO ALTO CALIF US; Electro Print Inc Palo Alto Calif; Electroprint Inc
Current assignee: Markem Imaje Corp
Priority date: 1970-12-28
Filing date: 1971-12-28
Publication date: 1982-04-08
Also published as: CA986172A; GB1379760A; US3779166A; JPS5833550B1; CH557567A; IT945640B; DE2165149A1; NL7117970A; AU3689171A; FR2120944A5

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrostatische Druckvorrichtung mit elektrostatischen Vorrichtungen zur Erzeugung und Beschleunigung eines im wesentlichen gleichförmigen Ionenstroms über eine vorgegebene Bahn, entlang der ein mit Öffnungen versehener und zumindest eine leitende Schicht und eine isolierende Schicht einschließender Ionenstrom-Modulator, der Felder zur Modulation der Ionenströmungs-Querschnittsdichte in dem Ionenstrom entlang der Bahn entsprechend einem zu reproduzierenden Muster aufweist, angeordnet ist, und mit Einrichtungen zur Halterung eines Aufzeichnungsträgers in der Bahn des modulierten lonenstroms.

Eine elektrostatische Druckvorrichtung dieser Art wurde bereits in der DE-AS 20 49 043 vorgeschlagen. Bei dieser Druckvorrichtung erfordert die Verwendung von Ionenströmen die Verwendung eines Aufzeichnungsträgers mit einer Oberfläche, die eine ausreichende Isolierfähigkeit aufweist, damit die durch den

ίο Ionenstrom aufgebrachten Ladungsmuster für eine gewisse Zeit bis zum Bestäuben dieser Oberfläche mit Farbpartikeln und bis zum nachfolgenden Fixieren erhalten bleiben. Hierbei wurde weiterhin vorgeschlagen, anstelle der Ionenströme Ströme von geladenen

Farbpartikeln zu verwenden, die durch die Öffnungen des Modulators entsprechend dem zu reproduzierenden Muster hindurchbewegt werden und direkt auf den Aufzeichnungsträger gelangen, so daß die Oberfläche des Aufzeichnungsträgers nicht isolierend sein muß. Der Nachteil dieser zuletzt genannten Druckvorrichtung besteht jedoch darin, daß durch FeJder in den Öffnungen des Modulators zurückgehaltene oder gestoßene Farbpartikel den Modulator nach und nach verschmutzen und die Öffnungen verstopfen.

Es ist weiterhin aus der US-PS 30 56 136 eine Druckvorrichtung bekannt, bei der eine Farbpartikelströmung parallel zum Aufzeichnungstreger vorbeibewegt wirrt und durch diese Strömung von Farbpartikeln hindurch senkrecht zum Aufzeichnungsträger selektiv Elektronenströme hindurchgeleitet werden. Die Erzeugung dieser Elektronenströme setzt jedoch entweder die Verwendung eines Vakuums im Bereich zwischen den beiden Elektronen, zwischen denen der Elektronenstrom fließt, und damit im Bereich der Bewegungsbahn der Farbstoffpartikel, oder die Verwendung sehr hoher Spannungen voraus, was unerwünscht ist

Weiterhin besteht auch hier die Gefahr einer Verschmutzung der über der Oberfläche des Aufzeichnungsträgers angeordneten Elektroden, was zusätzlich zu der Gefahr von Kurzschlüssen zwischen den einzelnen in einer Reihe hintereinander in Zeilenrichtung angeordneten Elektroden führt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektrostatische Druckvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der bei einfachem Aufbau die Abscheidung von Tonerteilchen auf beliebigen Oberflächen von Aufzeichnungsträgern ohne die Gefahr einer Verschmutzung oder Verstopfung des Modulators ermöglicht wird.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebene Erfindung gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die erfindungsgemäße elektrostatische Druckvorrichtung ermöglicht die Verwendung von beliebigen Aufzeichnungsträgern, deren Oberflächen nicht isolierend sein müssen, da auf dieser Oberfläche die Tonerteilchen derart direkt in einem gewünschten Muster abgeschieden werden, daß durch eine Tonerwolke selektiv entsprechend dem gewünschten Bildmuster Ionenströme hindurchgeleitet werden, die Tonerteilchen in der Tonerwolke aufladen, wobei diese geladenen Tonerteilchen dann durch ein Beschleunigungsfeld auf den Aufzeichnungsträger bewegt werden.

Da die Tonerteilchen hierzu nicht durch die Öffnungen des Modulators bewegt werden müssen, besteht keine Gefahr einer Verschmutzung oder Verstopfung der Öffnungen des Modulators.

Ein weiterer Vorteil der elektrostatischen Druckvorrichtung besteht darin, daß nur ein Ionenstrom durch den Modulator hindurchläuft und nur dieser Ionenstrom moduliert werden muß, was die Verwendung von niedrigeren Steuerpotentialen ermöglicht und eine höhere Druckgeschwindigkeit aufgrund der höheren Bewegungsgeschwindigkeit der Ionen verglichen mit Tonerteilchen ergibt Der Schutz des Aufzeichnungsträgers sowie des Modulators gegen unerwünschte Verschmutzungen kann gemäß vorteilhafter Ausgestaltungen der Erfindung durch die Einführung von Luftdruckunterschieden und von Luftströmungen weiter verbessert werden.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von in der Zeichnung dargesteilten Ausführungsbeispielen noch näher erläutert In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 eine bruchstückhafte seitliche Querschnittsansicht einer Ausführungsform der elektrostatischen Druckvorrichtung, bei der eine Ionenströmung moduliert wird und auf eine Tonerwolke auftrifft-

Fig. IA eine bruchstückhafte perspektivische Ansicht der Ausführungsform nach F i g. 1,

F i g. 2,3 und 4 bruchstückhafte seitliche Querschnittsansichten von abgeänderten Ausführungsformen der elektrostatischen Druckvorrichtung nach F i g. 1;

Fig.5 eine schematische seitliche Querschnittsansicht einer Ausführungsform der elektrostatischen Druckvorrichtung unter Verwendung eines zweidimensionalen Modulators;

Fig.6 eine schematische Ansicht einer weiteren Ausführungsform der elektrostatischen Druckvorrichtung, bei der der Modulator in Form einer Trommel oder eines Zylinders ausgebildet ist;

F i g. 7 eine schematische Seitenansicht einer Ausführungsform der elektrostatischen Druckvorrichtung gemäß F i g. 6 mit mehreren Druckstationen;

Fig.8 eine bruchstückhafte schematische Ansicht einer elektrostatischen Druckvorrichtung zur optischen Adressierung des zylindrischen Modulators;

Fig.9 eine cchematische seitliche Querschnittsansieht einer elektrostatischen Druckvorrichtung, bei der ein Löschen des aufgezeichneten Tonerteilchenbildes möglich ist

In den Fig. 1 und IA ist eine Ausführungsform der elektrostatischen Druckvorrichtung gezeigt die den grundlegenden Aufbau dieser Druckvorrichtung erkennen läßt.

Bei der Ausführungsform nach F i g. 1 sind eine Koronaquelle 45, ein Modulator 46, ein Aufzeichnungsträger 47 und eine Beschleunigungselektrode 48 aufeinanderfolgend vorgesehen. Die Koronaquelle 45 erzeugt einen Strom von Ionen 50, die in Richtung auf die Beschleunigungselektrode 48 durch die öffnungen des Modulators 46 hindurch beschleunigt werden. Bei der Ausführungsform nach F i g. IA ist eine linienförmige Koronaquelle in Form eines Drahtes dargestellt, es kann jedoch auch eine Reihe von punktförmigen Koronaquellen oder eine andere Koronaquellenanordnung verwendet werden. Im Gegensatz zu den bekannten Druckvorrichtungen mit öffnungen aufweisenden Modulatoren werden die Tonerteilchen 51 durch eine Quelle 60 in den Zwischenraum zwischen dem Modulator 46 und dem entsprechend angeordneten Aufzeichnungsträger 47 eingeführt Die Tonerteilchen 51 sind neutral und bilden eine Wolke in dem Zwischenraum zwischen dem Modulator 46 und dem Aufzeichnungsträger 47. Der durch die öffnungen des Modulators 46 verlaufende und entsprechend der Anordnung von in den öffnungen ausgebildeten Feldern modulierte Ionenstrom trifft auf die Wolke von ungeladenen Tonerteilchen auf und lädt diese Teilchen selektiv entsprechend einem zu reproduzierenden Muster, so daß die geladenen Teilchen durch die Beschleunigungselektrode 48 beschleunigt werden, um sie auf dem Aufzeichnungsträger 47 entsprechend dem zu reproduzierenden Muster niederzuschlagen. Diese neuartige Anordnung und dieses neuartige Verfahren schließt die Vorteile sowohl der Toner-Modulations- als auch der Ionen-Modulations-Systeme ein. Weil lediglich der Ionenstrom durch den Modulator 46 moduliert wird, können niedrigere Potentiale an den elektrischen Leitungen 57 und 58 verwendet werden, und zwar gleichzeitig mit höheren Schaltfrequenzen. Aufgrund der höheren Bewegungsgeschwindigkeit der Ionen kann das Drucken bei höheren Geschwindigkeiten durchgeführt werden. Tonerverluste auf dem Modulator werden ebenso wie Reinigungsprobleme vermieden. Nachdem die Ionen durch die Öffnungen des Modulators laufen, fangen sie die Tonerteilchen auf und laden sie, worauf diese durch das elektrostatische Beschleunigungsfeld in Richtung auf die Beschleunigungselektrode vorwärtsbewegt werden, um sich auf dem Aufzeichnungsträger 47 niederzuschlagen. Somit erfolgt der Druck mit den Tonerteilchen direkt, anstatt daß zuerst ein elektrostatisches latentes Bild auf dem Aufzeichnungsträgei geschaffen wird. Der Druck kann daher auf irgendeiner Oberfläche erfolgen, ohne daß behandeltes oder hochdielektrisches Papier erforderlich ist Weiterhin ergibt sich, weil die injizierten Tonerteilchen 51 entweder in fester oder Aerosol-Form neutral sind, nur eine geringe Tendenz für die Tonerteilchen, zu driften und sich auf dem Aufzeichnungsträger oder einer anderen Vorrichtung niederzuschlagen, bevor sie durch den lonenstrom geladen werden. Die Tonerteilchen werden im allgemeinen lediglich bei Auftreffen oder einer engen Nachbarschaft zum Ionensirom 50 zu geladenen Tonerteilchen 53.

Ein Merkmal und ein Vorteil dieser Anordnung besteht darin, daß sowohl flüssige Aerosol· oder feste Teilchen mit der gleichen Einrichtung verwendet werden können. Wenn der Tonerstrom selbst mit dem Modulator moduliert wird, bewirkt die Verwendung von festen Teilchen, daß ein Anteil von Teilchen sich auf dem Modulator niederschlägt, wodurch Reinigungsschritie in dem Druckvorgang wünschenswert sind. Daher wurden, wenn der Tonerstrom selbst moduliert wurde, flüssige Aerosole verwendet, um die Entfernung von Aerosolteilchen, die auf dem Modulator abgeschieden wurden, zu erleichtern. Flüssigkeitstropfen, die auf der Stirnfläche des Balken- oder Schirmmodulators zusammenlaufen, werden an der Unterkante mit Hilfe eines Dochtes abgesaugt. In der in den Fig. 1 und IA gezeigten Ausbildung der Druckvorrichtung wird jedoch kein Toner auf dem Balken- oder Schirmmodulator niedergeschlagen und wird aus den öffnungen herausgehalten. Daher kann ein trockener Toner mit der gleichen Einrichtung verwendet werden und mit Hilfe von Wärme geschmolzen werden, nachdem der Druck beendet wurde, und zwar mit einem hinter der Druckstation angeordneten Heizer.

Um weiterhin jedes Driften von Tonerteilchen in Richtung auf den Aufzeichnungsträger vor dem Laden weher zu verhindern, und um jede Drift von Tonerteilchen in Richtung auf den Modulator zu verhindern, können schützende »Luftbegrenzungen« über die Oberfläche des Modulators und des Papiers

injiziert werden, wie dies in F i g. 2 gezeigt ist. Wie es in diesem Beispiel gezeigt ist, ist die Tonerquelle 62 so angeordnet, daß sie Toner in den Zwischenraum zwischen dem Modulator 63 und dem Aufzeichnungsträger 64 liefert, und sie ist so geformt, daß sie Luftdurchlässe oder Kanäle 65 und 66 entlang der Oberfläche des Modulators 63 bzw. des Aufzeichnungsträgers 64 definiert. Unter etwas höherem Druck stehende Luft wird über die Kanäle 65 und 66 geliefert, um die neutralen Tonerteilchen innerhalb von Luftbegrenzungen wirksam festzuhalten, bis sie durch das Auftreffen des Ionenstroms geladen werden und in Richtung auf die Beschleunigungselektrode 67 beschleunigt werden.

Eine weitere Möglichkeit zum Verhindern einer Drift von ungeladenen Tonerteilchen in die öffnungen des Modulators ist in Fig.3 dargestellt. Entsprechend dieser Anordnung wird eine leichte Druckdifferenz auf einer Seite des Modulators ausgebildet, wobei der etwas höhere Druck auf der Koronaseite angeordnet ist. Als Ergebnis wird eine sehr geringe Luftströmung 70 durch die öffnungen des Modulators 71 ausgebildet, wodurch verhindert wird, daß die Tonerwolke in die öffnungen eintritt.

Mit Hilfe des in den Fig. 2 und 3 dargestellten Maßnahmen kann der Tonerwolke eine Richtungsgeschwindigkeit parallel zur Ebene der Druckoberfläche in einer seillichen Richtung zwischen dem Aufzeichnungsträger und dem Modulator erteilt werden. Die der Tonerwolke erteilte Geschwindigkeitskomponente kann mit der Transportgeschwindigkeit des Aufzeichnungsträgers korreliert werden, um irgendeine Störung in dem reproduzierten Muster zu verhindern.

Eine andere Anordnung zur Zuführung und Aufnahme von Tonerteilchen und zum Aufbringen einer gesteuerten lateralen Geschwindigkeitskomponente auf die Tonerwolke ist in Fig.4 gezeigt. Bei dieser Anordnung verjüngt sich die Tonerquelle 75 zu einem schmalen Abgabeauslaß, während ein Toner-Aufnahmekanal 76 mit Abstand von der Tonerquelle auf der anderen Seite der öffnungen des Modulators angeordnet ist. Der Aufnahmekanal 76 ist mit einem Einlaß versehen, der einen größeren Durchmesser als der Auslaß der Tonerquelle 75 aufweist Mit Hilfe von in den Kanälen 75 und 76 ausgebildeten Druckunterschieden kann der Toner mit einer gesteuerten lateralen Bewegungskomponente geliefert werden, die mit der Transportgeschwindigkeit des Aufzeichnungsträgers 77 synchronisiert ist

In einer elektrostatischen Druckvorrichtung wurden geladene Tonerteilchen auf eine Geschwindigkeit von i5cm/'sek beschleunig!, und zwar durch einen Zeiienmodulator mit einer Dicke von 0,25 mm hindurch. Die sich ergebende Laufzeit von 1,6 ms ermöglicht theoretisch eine höchste Adressier- oder Schaltfrequenz der an die leitenden Schichten angelegten Potentiale von ungefähr 300 Hz. Eine praktische AdressierFrequenz von ungefähr 100 Hz wurde erzielt Die Schaltfrequenz zur Steuerung von Ionen ist um einen Faktor von mehr als 100 größen

In den Fig.5 bis 8 sind Ausführungsbeispiele für einen elektrostatischen Druck mit modulierten Öffnungen gezeigt, und zwar unter Verwendung eines Modulators, der mit einer zweidimensionalen Anordnung von öffnungen ausgebildet ist und der zwischen einer Ionenquelle und einer Beschleunigungselektrode angeordnet ist Wie es schematisch in Fig. 12 gezeigt ist ist der mehrschichtige, mit öffnungen versehene

Modulator 80 zwischen eine Koronaquelle 81 und einer Beschleunigungselektrode 82 eingesetzt, über deren Oberfläche ein Aufzeichnungsträger 83 angeordnet ist. Der Modulator 80 ist mit einer zweidimensionalen Anordnung von öffnungen und zumindest einer leitenden Schicht und einer isolierenden Schicht ausgebildet, die Ladungspotentiale mit abweichender Größe auf abweichenden Schichten des Modulators tragen kann, um elektrostatische Kraftlinien in den öffnungen des Modulators auszubilden, um den Durchgang von Ionen entsprechend einem zu reproduzierenden Muster zu steuern, wie es weiter oben beschrieben wurde. Ungeladene Tonerteilchen 84 in Form einer Aerosol- oder Fest-Toner-Wolke werden in den Zwischenraum zwischen dem Modulator 80 und dem Aufzeichnungsträger 83 eingeführt. Ein von der Koronaquelle 8t in Richtung auf die Beschleunigungselektrode 82 laufender Ionenstrom trifft auf die Wolke von neutralen Tonerteilchen, und die Teilchen werden geladen und in Richtung auf das Beschleunigungsfeld transportiert. Weil die Ionenströmung moduliert wird, wenn sie durch den Modulator 80 verläuft wie es weiter oben beschrieben wurde, wird die Tonerwolke selektiv geladen, und die geladenen Teilchen werden durch das elektrostatische Beschleunigungsfeld entsprechend dem zu reproduzierenden Muster auf dem Aufzeichnungsträger 83 niedergeschlagen. Weil das Drucken über einen zweidimensionalen Bereich erfolgt, treten jedoch in dem in F i g. 5 dargestellten Ausführungsbeispiel Schwierigkeiten bei der gleichförmigen Verteilung einer Wolke von Tonerteilchen 84 über den Zwischenraum über der zu bedruckenden Oberfläche auf. Eine ungleichförmige Druckdichte kann sich ergeben.

Um diese Schwierigkeit zu überwinden, erfolgt der Druck in jedem Fall lediglich über einen linearen Querschnitt der Druckoberfläche, selbst wenn ein zweidimensionaler Modulator verwendet wird. Dies wird entsprechend einem Beispiel so durchgeführt, wie es in F i g. 6 dargestellt ist. Bei dieser Anordnung erfolgt

das Drucken oder das Aufbringen von Toner entlang eines schmalen Schlitzes, der durch Prallplatten 90 definiert ist während der Modulator 92 und der Aufzeichnungsträger 93 synchron entlang des Schlitzes bewegt werden. Das Papier oder ein anderer Aufzeichnungsträger 93 wird mit Hilfe einer Trommelhalterung 94, die außerdem als Beschleunigungselektrode dient, und geeignete Walzen 95 über den Schlitz bewegt Ein Strom von mit Hilfe einer Koronaquelle 96 erzeugten Ionen wird in Richtung auf die Trommel beschleunigt

und läuft durch die Öffnungen des Modulators 92. Ungeladener Toner wird an den Zwischenraum über dem durch die PraHplatten 90 definierter. Schlitz in den Weg des modulierten Ionenstroms geliefert und zwar über einen Kanal, der durch die Prallplattenwände 90 und die Wände 91 definiert ist, so daß der Ionenstrom mit linienförmigem Querschnitt, der durch die öffnungen des Modulators 92 läuft, auf die neutrale Wolke auftrifft und selektiv Teilchen in der Wolke lädt, die in Richtung auf die Trommel 94 beschleunigt werden, um sich auf dem Aufzeichnungsträger 93 entsprechend dem zu reproduzierenden Muster niederzuschlagen. Der Tonenstrom mit linearem oder linienförmigem Querschnitt, der von der Reihen-Koronaquelle 96 kommt, wird veränderlich moduliert, wenn der Modulator 92 längs des Ionen'stromweges transportiert wird. Die Tonerwolke wird daher veränderlich geladen und kommt auf dem Aufzeichnungsträger 93 in einem kontinuierlich sich ändernden Muster zur Ruhe, wenn

das Papier oder ein anderer Aufzeichnungsträger über den Weg der geladenen Teilchen transportiert wird. Somit kann ein kontinuierlicher Zeilendruck erzielt werden.

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird die Wolke von Tonerteilchen 98 mit einer lateralen Bewegungskomponente in der Transportrichtung des Modulators und des Aufzeichnungsträgers durch die durch die Wände 90 und 91 definierten Kanäle geliefert. Durch diese Maßnahme wird eine Störung an dem Aufzeichnungsträger aufgrund von Geschwindigkeitsunterschieden zwischen den Druckteilchen und dem Aufzeichnungsträger vermieden. Somit ist die der Wolke in Transportrichtung erteilte Geschwindigkeitskomponente mit der Transportgeschwindigkeit des Modulators und des Papiers oder eines anderen Aufzeichnungsträgers synchronisiert.

Das Papier oder ein anderer Aufzeichnungsträger kann entweder bogenförmig oder bandförmig zugeführt werden. Zur gleichzeitigen Kopie auf einem bandförmig zugeführten Papier ist ein System wie das in Fig. 7 gezeigte vorgesehen. In dieser Anordnung erzeugen mehrfache Druckstationen 100, 101 und 102 der in F i g. 6 gezeigten Art im wesentlichen gleichzeitig identische Kopien des gleichen Ladungsbildes, das längs des zweidimensionalen mehrschichtigen, mit öffnungen versehenen Modulators 103 gebildet ist, jedoch mit der Ausnahme, daß ein kontinuierliches Zeilendrucken gleichzeitig entlang unterschiedlicher linearer Querschnittsteile des Modulators 103 erfolgt. Die Größe des von den Quellen 104, 105 und 106 verwendeten Ionenstromes ist auf einen derartigen Pegel eingestellt, daß das Modulator-Ladungsmuster nicht entladen wird, so daß drei oder mehr Bilder von dem gleichen elektrostatischen bipolaren latenten Doppelladungsschicht-Bild gedruckt werden können, das auf dem zweidimensionalen Modulator 103 gebildet ist. Das Ausführungsbeispiel nach F i g. 7 ist insbesondere für Computer-Ausgangsanwendungen geeignet, bei denen bandförmig zugeführtes Papier in vielen Fällen verwendet wird.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel für das System mit einem zweidimensionalen Modulator mit modulierenden öffnungen ist in Fig.8 gezeigt, in der der Modulator 110 in Form einer Trommel 111 ausgebildet ist In dieser Anordnung ist die Beschleunigungselektrode 112, die außerdem als Trägerelement für das Papier oder einem anderen Aufzeichnungsträger 13 dient, entweder flach, wie es in Fig.8 dargestellt ist oder gekrümmt, wie es in F i g. 6 dargestellt ist. Wie in jedem der vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele kann die im wesentlichen neutrale Tonerwolke entweder aus festen oder flüssigen Tonerteilchen bestehen, die in den durch die Praiipiatten H4 und die Wände Π5 definierten Kanal eingeführt werden. Der Toner wird wiederum längs des durch die beiden Abschnitte des Kanals definierten Schlitzes transportiert, um dem Ionenstrom mit linienförmigem Querschnitt ausgesetzt zu werden, der von der innerhalb der Trommel 111 angeordneten Koronaquelle 116 herrührt Der Ionenstrom wird moduliert, wenn er durch die Öffnungen des Modulators 110 läuft der die Oberfläche der Trommel 111 bildet Die Tonerwolke wird selektiv geladen und in Richtung auf die Elektrode 112 beschleunigt so daß sich die Tonerteilchen auf dem Aufzeichnungsträger 113 in dem zu reproduzierenden Muster niederschlagen, wenn der Aufzeichnungsträger 113 längs des Weges von geladenen Teilchen transportiert wird. Hierdurch wird ein kontinuierlicher Zeilendruck erzielt, da der Ionenstrom durch die sich drehende Trommel veränderlich moduliert wird. Auch in diesem Fall wird der Tonerwolke vorzugsweise eine Geschwindigkeitskomponente in der Transportrichtung erteilt, die mit der Transportgeschwindigkeit der Trommeloberfläche und des Aufzeichnungsträgers synchronisiert ist, so daß von Geschwindigkeitsunterschieden hervorgerufene Druckstörungen vermieden werden.

Probleme eines »verschmierten« Druckes werden außerdem durch das Drucken mit einem schmalen Spalt oder Schlitz vermieden. In diesem Ausführungsbeispiel hat die Breite des Toner-Öffnungsschlitzes, der durch die beiden Seiten des Toner-Zufuhrkanals gebildet ist, der seinerseits durch die Prallplatten 114 und Wände 115 gebildet ist, elektrostatisch eine effektive Breite, die so breit ist, wie eine Reihe von Modulatoröffnungen, die in dem zweidimensionalen Modulator ausgebildet sind. Weil der schmale Schlitz in seiner Breite auf die eine Öffnung reduziert ist, ist die Relativgeschwindigkeit des Papiers und des Modulators und des Toners während des Drückens nicht kritisch, um hohe Auflösungen zu erzielen. Dies ermöglicht eine mechanisch einfache Konstruktion der Maschine. Die besten Betriebseigenschaften werden jedoch erzielt, wenn die Modulatorgeschwindigkeit, die Geschwindigkeit der Tonerwolke und die Geschwindigkeit des Papiers oder eines anderen Aufzeichnungsträgers alle ungefähr gleich sind. Die Menge des Toners in Form von flüssigen Aerosolen oder festen Teilchen in dem Zwischenraum zwischen dem Modulator und dem Aufzeichnungsträger bestimmt dann die Druckdichte für ein gegebenes Tonermaterial, und es wird dann die gleichförmigste Tonerverteilung erzielt.

In dem Ausführungsbeispiel nach Fig.8 wird das elektrostatische latente bipolare Doppelschichtiadungsbild längs des Modulators in der vorstehend beschriebenen Weise durch optisches Adressieren ausgebildet. In diesem Beispiel wird der Modulator zu Anfang gleichmäßig über die Oberfläche einer photoleitenden isolierenden Schicht mit Hilfe einer Koronaquelle 120 geladen. Die Ladung auf der photoleitenden Isolierschicht wird danach selektiv durch die leitende Schicht abgeleitet, die beispielsweise geerdet sein kann. Dies wird dadurch erreicht daß ein zu reproduzierendes Lichtmuster mit Hilfe eines Linsensystems 121 auf die Oberfläche der photoleitenden Isolierschicht abgebildet wird, während die leitende Schicht beispielsweise geerdet ist Danach wird ein gleichförmiges Potential an die leitende Schicht angelegt so daß selektive Interferenzfelder in den öffnungen des Modulators zur Modulation des Ionenstroms ausgebildet werden.

Ein Merkmal und ein Vorteil des beschriebenen kontaktfreicn elektrostatischen Drucksysterns mit mo dulierten öffnungen besteht darin, daß ein kontaktfreies Drucken mit trockenen Tonerteilchen wesentlich vereinfacht wird, wie es weiter oben beschrieben wurde. Somit kann die Druckvorrichtung einen elektrostatischen Druckkopf mit Löschfähigkeiten zur Anwendung in beispielsweise Schreibmaschinen oder Kontrollpulten bilden.

Ein repräsentativer Druckkopf zur Durchführung dieser Funktion ist in Fig.9 gezeigt Der Druckkopf schließt einen Modulator 130 für ein elektrostatisches Zeilendrucken mit modulierten Öffnungen ein. Der Modulator 130 schließt eine in der Mitte angeordnete isolierende Schicht ein, wobei leitende Schichten auf beiden Seiten aufgebracht sind und wobei zumindest

eine dieser leitenden Schichten aus isolierend getrennten Segmenten besteht, die die öffnungen einer Reihe von längs des Modulators zum Zeilendruck gebildeten öffnungen umgibt. Die leitenden Segmente werden elektrisch adressiert, um einen lonenstrom entsprechend der durch den Druckkopf zu reproduzierenden Buchstaben oder anderen Symbolen zu modulieren. Der lonenstrom kommt von einer Koronaquelle 131 in Richtung auf eine Beschleunigungselektrode 132. Ein Aufzeichnungsträger 133 ist in dem Weg der von der Koronaquelle 131 kommenden und durch die Öffnungen des Modulators 130 laufenden Ionen angeordnet. Es ist ein erster, durch die Wände 135 und 136 definierter Kanal 134 zur Lieferung oder Einführung einer Wolke von im wesentlichen ungeladenen trockenen Toner-Markierungsteüchen in dem Zwischenraum zwischen dem Modulator 130 und einem Aufzeichnungsträger 133 in der Nähe des Modulators 130 vorgesehen. Der modulierte lonenstrom, der durch die öffnungen des Modulators läuft, trifft selektiv auf Tonerteilchen in der Wolke auf, die geladen und beschleunigt sowie auf dem Aufzeichnungsträger 133 entsprechend einem zu reproduzierenden Muster niedergeschlagen werden. Ein zweiter durch Wände 135 und 138 definierter Kanal 137 ist zwischen dem Modulator und dem Aufzeichnungsträger benachbart zu dessen Oberfläche 133 angeordnet, um Luftimpulse gegen den Aufzeichnungsträger an der Stelle der trockenen Tonerteilchen zu liefern, die auf dem Aufzeichnungsträger in dem durch den Modulator 130 bestimmten Muster niedergeschlagen sind. Luftimpulse werden in dem Kanal 137 erzeugt, um ein Muster von Tonerteilchen zu löschen, das irrtümlicherweise auf dem Papier vor dem Fixieren niedergeschlagen wurde.

Aus einem anderen Gesichtspunkt besteht der neuartige elektrostatische Schreibmaschinendruckkopf aus einem ersten Gehäuse 138 mit einer Öffnung, die in der Nähe eines Aufzeichnungsträgers 133 angeordnet wird. Ein zweites Gehäuse 135 ist in dem ersten Gehäuse 138 derart gehaltert, daß die ersten und zweiten Gehäuse 138 und 135 einen Kanal zur Zuführung von Luftimpulsen an die Oberfläche des Aufzeichnungsträgers durch die Öffnung definieren. Das zweite Gehäuse ist ebenfalls mit einer mit der öffnung in dem ersten Gehäuse ausgerichteten öffnung ausgebildet Ein drittes Gehäuse 136 ist in dem zweiten Gehäuse 135 angeordnet, wobei die zweiten und dritten Gehäuse 135 und 136 einen Kanal 134 zur Einführung einer Wolke von im wesentlichen ungeladenen trockenen Toner-Markierungsteilchen in dem Raum benachbart zur Öffnung in ds-m zweiten Gehäuse definieren. Ein mit Öffnungen versehener Modulator 130 zur Steuerung der Ionenströmung durch die Öffnungen des Modulators ist derart mit dem Gehäuse 136 aufgebaut.

daß die öffnungen im wesentlichen mit den öffnungen in den ersten und zweiten Gehäusen ausgerichtet sind. Schließlich ist eine Korona-Entladungsquelle 130 in dem dritten Gehäuse 136 angeordnet, um einen lonenstrom in Ausrichtung mit den Öffnungen des Modulators 130 und der öffnungen in den ersten und zweiten Gehäusen 138 und 135 zu liefern.

Bei einer Schreibmaschinen- oder Kontrollpult-Anwendung kann der Druckkopf einzelne Symbole jeweils in einer kontinuierlichen Zeilendruck-Betriebsweise drucken, worauf dann ein Löschen jedes Symbols möglich ist, das irrtümlicherweise in Form von trockenen Tonerteilchen auf dem Aufzeichnungsträger niedergeschlagen wurde, und zwar durch Fortblasen und Verteilen der abgeschiedenen Tonerteilchen über die Tonerleitung 134. Das gewünschte Symbol kann dann an der gleichen Stelle auf der Druckoberfläche neu mit Toner bestäubt oder an einer anderen Stelle angeordnet werden.

Die vorstehende Beschreibung läßt eine Vielzahl Möglichkeiten für diese Art von aufeinanderfolgendem Zeichendruck erkennen, der zur Verwendung in einem kontinuierlich schreibenden Drucker, wie z. B. einer Schreibmaschine oder einem Kontrolltisch geeignet ist. Diese Art der Betriebsweise ist insbesondere dann wichtig, wenn der Drucker von Hand oder mit Hilfe einer Tastatur adressiert wird und wo es wichtig ist, daß die Bedienungsperson den Druck beobachten kann, wenn dieser eingeführt wird. Um diese Funktion zu erfüllen, tastet, wenn ein Zeichen zu jeder Zeit gedruckt wird, der Druckkopf, wie es unter Bezugnahme auf F i g. 9 beschrieben ist, den Abstand einer Zeichenhöhe ab und bildet während dieser Abtastung das adressierten Zeichen in der in richtiger Weise indizierten Stellung. Nachdem das Zeichen gedruckt wurde, wird die Stellung des Schreibkopfes in die ursprüngliche Stellung zurückgeführt und um eine seitliche Stellung zum Drucken des nächsten Zeichens verschoben. Andererseits kann der Schreibkopf in seine ursprüngliehe Stellung zurückgeführt werden, um ein Löschen durchzuführen, wie es weiter oben beschrieben wurde. Die Abtastwirkung dieser aufeinanderfolgenden Zeichen-Betriebsweise kann auf eine von verschiedenen Arten erzielt werden. Entsprechend einem Verfahren wird eine kleine Auslenkung des Papierschlittens und eine Rückführung verwendet Entsprechend einem zweiten Verfahren wird eine kleine Ablenkung des Druckkopfes und eine Rückführung verwendet Nach einem dritten Verfahren ergibt eine elektrostatische Ablenkung der Schreib-Tonerteilchen, die durch den Elektronenstrom geladen sind, diese Abtastwirkung.

Die Indizierun*⁷ und die Zsich£^Tibiidun^c7 sowie dl** Steuervorgänge werden elektronisch unter Verwendung von Schieberegistern durchgeführt

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Elektrostatische Druckvorrichtung mit elektrostatischen Vorrichtungen zur E^rzeugung und Beschleunigung eines im wesentlichen gleichförmigen Ionenstroms über eine vorgegebene Bahn, entlang der ein mit Öffnungen versehener und zumindest eine leitende Schicht und eine isolierende Schicht einschließender Ionenstrom-Modulator, der Felder zur Modulation der Ionenströmungs-Querschnittsdichte in dem Ionenstrom entlang der Bahn entsprechend einem zu reproduzierenden Muster aufweist, angeordnet ist, und mit Einrichtungen zur Halterung eines Aufzeichnungsträgers in der Bahn des modulierten Ionenstroms, dadurch gekennzeichnet, daß Einrichtungen (Quelle 60) zum Hindurchführen einer Tonerwolke (51, 84, 98) durch dit Bahn des modulierten Ionenstroms (53) zwischen dem Aufzeichnungsträger und dem lonenstrom-Modulator (46, 63, 71, 80, 92, 103, 110, 130) angeordnet sind, daß die Tonerwolke einen im wesentlichen ungeladenen Zustand gegenüber der Ladung aufweist, die auf die Tonerwolke durch die Ionen aufgebracht wird, und daß die von dem Ionenstrom aufgeladenen Tonerteilchen durch die elektrostatischen Vorrichtungen (Ionenquelle 45,8t, 96, 104—106, 116, 131; Beschleunigungselektrode 48, 67, 82, 94, 112, 132) in Richtung auf den Aufzeichnungsträger (47, 64, 77, 83, 93, 113, 133) bewegt und auf diesem entsprechend dem zu reproduzierenden Muster abgeschieden werden.

2. Elektrostatische Druckvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ionenstrom-Modulator (46,63,71,80,92,103,110,130) in Form eines Hohlzylinders (110) ausgebildet ist und daß die Ionenquelle (116) innerhalb des Hohlzylinders und die Beschleunigungselektrode (112) außerhalb des Hohlzylinders angeordnet ist.

3. Elektrostatische Druckvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch Vorrichtungen zur Ausbildung eines Luftdruckunterschiedes von einer Seite des Ionenstrom-Modulators (46, 63, 71, 80, 92, 103, 110, 130) zur anderen Seite, wobei sich der niedrigere Druck auf der dem Aufzeichnungsträger benachbarten Seite ergibt, wodurch eine geringe Luftströmung durch die Öffnungen des Ionenstrom-Modulators ausgebildet wird.

4. Elektrostatische Druckvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch Vorrichtungen (Auslaß 62) zur Einführung von Luftströmen (65, 66) entlang der Oberflächen des Ionenstrom-Modulators und des Aufzeichnungsträgers zur Schaffung von Luftbegrenzungen um die eingeführte Tonerwolke.