DE2422660C2

DE2422660C2 - Elektrostatischer drucker

Info

Publication number: DE2422660C2
Application number: DE2422660A
Authority: DE
Inventors: Lester E. Los Altos Calif. Thompson
Original assignee: ELECTROPRINT Inc CUPERTINO CALIF US; Electroprint Inc Cupertino Calif; Electroprint Inc
Current assignee: Markem Imaje Corp
Priority date: 1973-05-11
Filing date: 1974-05-10
Publication date: 1986-02-13
Also published as: NL7406323A; FR2228620B1; NL183255C; US4068585A; JPS5839673B2; CA1053738A; JPS5032837A; GB1473576A; FR2228620A1; DE2422660A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Druckvorrichtung mit einer sich in Zeilenrichtung erstreckenden Elektrode, einer ihr gegenüberliegend beabstandet angeordneten und an Hochspannung liegenden Coronaanordnung zur Erzeugung eines Ionenstromes und mit einem vor der Coronaanordnung angebrachten, öffnungen aufweisenden Element, wobei der durch die öffnungen tre-

Sekundär-Ionen an der Elektrode mehr bilden können, die zu einer Verstopfung des Modulators führen würden.

Aus den Grundlagen der Hochspannungstechnik (Lehrbuch der Hochspannungstechnik von Lesch, Springer-Verlag 1959, Seite 54) ist es zwar bereits bekannt, eine Homogenisierung von elektrischen Feldern durch Einfügen eines Dielektrikums zu erzielen. Es werden jedoch keine Hinweise auf die Anwendung in einer Druckvorrichtung zur Verhinderung des Verstopfens des Modulators gegeben.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Nachfolgend wird die Erfindung in Verbindung mit

von

Schirm bzw. ein Liniengittermodulator befindet sich in dem Ionenstrom zwischen der Quelle und dem zu bedruckenden Medium, um die Querschnittsdichte der Ionen in dem Strom in Abhängigkeit von dem zu reproduzierenden Muster zu modulieren. Eine Wolke von im wesentlichen ungeladenen Toner- bzw. Markierungspartikeln wird in der Nähe des zu bedruckenden Mediums gebildet, so daß der modulierte Ionenstrom selek-

tende und durch das elektrische Feld sich zur Elektrode hin bewegende Ionenstrom entsprechend der Aufzeichnung modulierbar ist, sowie mit einem an der Elektrode vorbeibewegten, zu bedruckendem Medium und einer davor strömenden, elektrisch aufladbarfn Tonerwolke.

Auf dem Gebiet der elektrostatischen Drucker hat es in letzter Zeit erhebliche Fortschritte gegeben, welche das Aufbringen von Tonerpartikeln auf ein zu bedruckendes Medium wesentlich vereinfachen.

In der US-HS 37 79 166 wird bereits ein Drucker vorgeschlagen, bei dem zwischen einer Corona-Quelie und einer in einem Abstand davon befindlichen Elektrode ein im wesentlichen gleichmäßiger Ionenstrom erzeugt wird und ein Stützelement das zu bedruckende Medium

in der Bahn des Ionenstromes hält Ein mit einer Viel- 15 mehreren Ausführungsbeispielen an Hand der Zeichzahl von Öffnungen versehener zweidimensionaler nungen näher erläutert Darin zeigt

Fig. 1 einen schematischen Querschnitt durch eine Druckpapier-Stützelektrode für elektrostatische Drukker gemäß der Erfindung;

F i g. 2 ein Diagramm, bei dem die Oberflächenspannung einer bekannten Stützelektrode gestrichelt und die der erfindungsgemäßen Stützelektrode durchgezogen dargestellt ist;

F i g. 3 einen Querschnitt durch eine Halbleiter-Stütz-

tiv einzelne Partikel trifft und innerhalb der Wolke auf- 25 oberfläche gemäß der Erfindung;
lädt. Die selektiv aufgeladenen Tonerpartikel in der Nä- F i g. 4 eine gegenüber F i g. 3 abgewandelte Halblei

he des zu bedruckenden Mediums werden anschließend beschleunigt und auf dem Medium in Übereinstimmung mit dem zu reproduzierenden Muster abgelagert Ein geeigneter Modulator ist aus der US-PS 36 89 935 bekannt

Die Schärfe oder Auflösung des auf dem zu bedrukkenden Medium gebildeten Punktmusters, beispielsweise in Form alphanumerischer Symbole auf einem Blatt

Papier, ist primär eine Funktion der Spannungsdifferenz 35 durch zwei andere Rollen gestützten Rolle;
und der elektrischen Feldstärke zwischen dem Modula- F i g. 8 ein Äquipotential-Diagramm für eine Stütz

tor und der Elektrode. Je stärker das Feld, desto schärfer der Ausdruck, weil die von den Ionen getroffenen Tonerpartikel schneller auf dem Papier abgelagert werden und eine geringere Streuung gegenüber ihrem geradlinigem Pfad erfahren. Aus dieser Sicht erscheint es zu einer Verbesserung der Druckauflösung naheliegend, die Stärke des elektrischen Feldes zu erhöhen. Wird die Elektrodenspannung jedoch zu stark erhöht, dann bildet

die Elektrode eine sogenannte Sekundär-Corona und 45 kann beispielsweise einem Typ entsprechen, wie er in erzeugt Ionen, deren Ladung den vom Modulator aus- dem vorgenannten US-Patent 37 79 166 beschrieben ist gehenden Ionen entgegengesetzt ist. Diese Sekundär- Er besitzt eine Corona-Quelie 10, einen elektrischen Ionen bewegen sich durch die Tonerwolke hindurch in Modulator 12 und einen Papier-Stützbalken 14, der in Richtung auf die öffnung und treffen auf Partikel, die der Fachliteratur auch als Unterlage, Stützleiste, HaIbwiederum dazu veranlaßt werden, in Richtung auf den so leiter-Stützleiste und Papier-Stützelektrode o. dgl. be-

ter-Anordnung;

F i g. 5 einen Querschnitt durch eine zusammengesetzte erfindungsgemäße Papier-Stützelektrode;

F i g. 6 ein anderes Ausführungsbeispiel zur Verhinderung der Bildung von Sekundär-Ionen;

F i g. 7 eine schematische Seitenansicht eines weiteren abgewandelten Ausführungsbeispiels für eine Papier-Stützelektrodenanordnung, mit einer von unten

elektrode gemäß F i g. 1;

Fig.9 ein Äquipotential-Diagramm für eine Stützelektrode gemäß F i g. 7; und

Fi g. 10 ein weiteres abgewandeltes Ausführungsbeispiel für einen erfindungsgemäßen Stützbalken, der aus Materialien mit unterschiedlichen Widerständen zusammengesetzt ist.

Der in F i g. 1 angedeutete elektrostatische Drucker

Modulator zu wandern und sich dort abzulagern. Derartige Tonerablagerungen sind jedoch unerwünscht und können die öffnungen des Modulators verstopfen, so daß der gesamte Druckmechanismus unter Umständen außer Betrieb gesetzt wird. Eine Erhöhung der elektrisehen Feldstärke zur Erhöhung der Druckauflösung ist also nur in begrenztem Maße möglich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektrostatische Druckvorrichtung dieser Art derart zu verzeichnet wird. Ein zum Modulator 12 gehöriges mehrschichtiges durchbrochenes Element 16 besitzt eine Anzahl von öffnungen 18, die sich im großen und ganzen linear über das Element 16 erstrecken, und dieses Element 16 überschreitet wiederum die Breite eines zu bedruckenden Mediums, beispielsweise in Form eines Papierstreifens 20. Das Element 16 ist so konstruiert, daß an jeder öffnung 18 ein Ladungspotential individuell gesteuert werden kann. Auf diese Weise läßt sich der

bessern, daß ein Zusetzen der öffnung des Modulators 60 Durchlauf von Ionen aus der Corona-Quelie 10 durch auch bei höheren Elektrodenspannungen sicher verMn- jede dieser Öffnungen 18 im Element steuern.

Die Länge des zusammengesetzten Stützbalkens 14 ist größer als die Breite des Papierstreifens 20, und der Stützbalken liegt parallel zu der Anordnung von öffnungen 18 im Element 16. Im einzelnen besteht der Stützbalken 14 aus einem Tragelement 22, einer Elek-

dert wird.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß zwischen der Elektrode und dem zu bedruckenden Medium ein Halbleiter oder Isolator angeordnet ist.

Auf diese erfindungsgemäß? Weise wird eine Homogenisierung des elektrischen Feldes zwischen dem Modulator und der Elektrode erreicht so daß sich keine trode 24 und einem dielektrischen Isolator 2β, welcher die Elektrode auf dem Stützelement halten und beide

elektrisch voneinander trennt. Die Mittellinie der Elektrode 24 verläuft parallel zu den Öffnungen 18 und definiert die Drucklinie. Eine dem Modulator 12 zugekehrte sanft gekrümmte Oberfläche des Stützbalkens 14 bildet eine Papier-Auflageoberfläche 28. Aus Beschreibungsgründen wird ein Abschnitt dieser Auflageoberfläche 28, welcher sich nach beiden Seiten von der Drucklinie aus über ein begrenztes Stück der Auflageoberfläche 28 erstreckt, als Druckzone 30 bezeichnet.

Im Betrieb befindet sich eine im wesentlichen ungeladene Tonerwolke 32, bestehend aus kleinen Farbstofftröpfchen oder Tonerpartikeln 34, in einem Raum 36 zwischen Modulator 12 und Papier 20. Ionen, welche durch eine der Öffnungen 18 im Modulator hindurchtreten, bewegen sich im wesentlichen in der durch die Drucklinie und die Anordnung von Öffnungen im Modulator bestimmten Ebene auf die Elektrode 24 zu; die kleinen Öffnungen 18 im Modulator führen also zu einer beträchtlichen Bündelung des Ionenstromes. Die vom Modulator ausgehenden Ionen treffen auf Tonerpartikel 34 und erteilen ihnen eine der Elektrode 24 entgegengesetzte Polarität, so daß die getroffenen Partikel in Richtung auf die Elektrode 24 beschleunigt werden. Die so aufgeladenen Tonerpartikel lagern sich auf der Seite des Papierstreifens 20 ab, welche dem Modulator zugekehrt ist Auf diese Weise werden »Punktw-Muster, welche den Modulatoröffnungen 18 entsprechen, über die gesamte Papierbreite hinweg abgelagert Dieser Vorgang wird fortlaufend wiederholt, während der Papiertiv sanft und gleichmäßig zu den seitlichen Rändern 40 des Isolators hin ab. An diesen Isolator-Rändern 40 entspricht die Oberflächenspannung Erdpotential oder einem Spannungswert Null, vorausgesetzt, das Tragelement 22 ist geerdet. Somit werden zur Ausbildung einer Luftionisation und zur Erzeugung von Sekundär-lonen führende Feldstärke-Konzentrationen vermieden, während man im Bereich der Drucklinie mit sehr hohen Potentialen arbeiten kann, ohne daß Sekundär-Entladüngen und Verstopfungen der Modulatoröffnungen möglich sind.

Eine Halbleiterstrecke zwischen Elektrode und Erdpotential führt zu einem erwünschten Spannungsprofil auf der Papier-Auflageoberfläche 28 und zu einer hohen Druckqualität. Dieser zwischengeschaltete Halbleiter oder Isolator hat außerdem den Vorteil einer Strombegrenzung und einer Unterdrückung von Lichtbogen und dergleichen. Wird in konventioneller Bauart an einem Punkt der Auflageoberfläche 28 eine hohe Feldstärke erzeugt, so könnte eine Corona-Entladung oder ein Lichtbogen vom Isolator auftreten. Der hohe spezifische Widerstand des Isolators bedingt jedoch einen unmittelbaren Spannungsabfall an diesem Punkt und verhindert somit Corona oder Lichtbogen. Diese selbstauslöschende Charakteristik erhöht erfindungsgemäß wesentlich die Zuverlässigkeit einer hohen Druckauflösung.

Ein Isolator 26 gemäß F i g. 3 und 4 mit rechteckigem Querschnitt erleichtert die Herstellung; er kann aus je-

streifen 20 durch den !cnenstrom hindurchtransportiert 30 dem geeigneten Materia! bestehen, dessen dielektrische wird, und es erfolgt ein sequentieller Liniendruck auf Durchbruchsspannung mindestens 3900 V/mm beträgt

und der einen geringeren spezifischen Widerstand besitzt als das zu bedruckende Medium, also in diesem Falle der Papierstreifen 20. Isolator und Elektrode werden zunächst vormontiert, indem die Elektrode 24 auf die Unterseite 42 des Isolators 26 aufgebracht wird, welche der Seite gegenüberliegt, welche später die Papier-Auflageoberfläche 28 bildet Zur Erdung des Isolators 26 an Seitenrändern 44 wird dort je ein Erdleiter 46 befestigt Diese Erdleiter 46 können entweder, wie in F i g. 3, auf einer der Elektrode 24 entgegengesetzten Seite des Isolators, oder gemäß F i g. 4 auf der gleichen Seite wie die Elektrode befestigt werden. Eine andere Möglichkeit besteht darin, die Erdleiter 46 gemäß

nungsverteilung gleichmäßig, die Oberflächenspannung 45 F i g. 5 direkt auf die Schmalseiten des Isolators zu setist also zumindest im Bereich der Druckzone 30 kon- zen. Anschließend wird die Isolator-Elektrodenanordnung mit einem geeigneten Tragelement verbunden, indem man den Isolator an das Tragelement klebt, preßt oder klammert

Eine Vormontage von Isolator, Elektrode und Erdleitern ist für viele Anwendungsfälle empfehlenswert, insbesondere dann, wenn Isolator und Tragelement aus relativ festen Materialien bestehen, die sich dann leichter bearbeiten lassen. Wenn jedoch das Tragelement 22 55 aus einem spröden Material wie Keramik besteht, kann man es oft nicht mit dem Isolator verpressen oder verklammern. In diesem Falle befestigt man Elektrode und Erdleiter direkt an Boden 48 und Seitenfläche 50 einer rechteckigen Nut 54 eines Keramikstabes. Die Nut des so bestückten Keramikstabes wird dann mit einem flüssigen oder halbflüssigen Isolator wie einem Epoxyd-Harz 56 ausgegossen. Dann bildet schließlich dieses Epoxyd-Harz 56 die Papierauflageoberfläche 28, nachdem sie durch entsprechende Bearbeitung abgerundet und dann zu einem hohen Oberflächenpotential auf der Auf- 65 geglättet worden ist Ein auf diese Weise nachträglich lageoberfläche 28 des Isolators im Bereich der Druckli- gebildeter Isolator verhält sich im Sinne der Erfindung nie, was erwünscht ist zur Verbesserung der Druckauf- ebenso wie ein vorgefertigter Isolator, der zuvor belösung. Diese Oberflächenspannung klingt jedoch rela- schrieben wurde.

dem Papier 20.

Wie bereits erwähnt, ist die Auflösung dieses Punktmusters bzw. die Streuung der geladenen Tonerpartikel gegenüber dem Mittelpunkt eines gegebenen Punktmusters eine Funktion der Feldstärke eines elektrischen Feldes zwischen Modulator und Elektrode. Je größer die Feldstärke, desto höher die Konzentration der Tonerpartikel auf einem gegebenen Punkt des Papiers. Für optimale Auflösung wäre es daher erwünscht, eine hohe Elektrodenspannung zu haben.

Wenn nach konventioneller Bauart die Elektrode die gesamte oder einen wesentlichen Teil der Papier-Auflageoberfläche 28 bildet, dann ist die Oberflächenspan-

stant. An scharfen Ecken der Elektrode bildet sich eine elektrische Feldkonzentration aus, die zur Luftionisation führen und eine Corona bilden kann, welche unerwünschte Sekundärionen erzeugt deren Polarität den von der Corona-Quelle 10 ausgesandten Ionen entgegengesetzt ist. Solche Sekundär-lonen bewegen sich auf den Modulator zu, treffen auf Tonerpartikel und laden diese so auf, daß sie vom Modulator 12 angezogen werden, wo sie neben anderen unerwünschten Effekten das Verstopfen der Modulatoröffnungen 18 bewirken, wie einleitend erwähnt.

Um diese Sekundär-Ionenbildung erfindungsgemäß zu vermeiden, ist die Elektrode 24 gemäß Fi g. 1 gegenüber der Auflageoberfläche 28 zurückgesetzt und vollständig vom Isolator 26 eingeschlossen, so daß die gesamte Papier-Auflageoberfläche 28 zumindest im Bereich der Druckzone 30 vom Isolator 26 gebildet wird. Ein hohes elektrisches Potential an der Elektrode führt

Ein in Fig. 10 dargestelltes Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von den zuvor beschriebenen im wesentlichen nur dadurch, daß sein Isolator aus Materialien mit zwei oder mehr unterschiedlichen spezifischen Widerständen besteht. Dieser Stützbalken 14 enthält in seinem Tragelement 22" eine Elektrode 24", die in einen ersten Isolator 25" und einen zweiten Isolator 26" eingebettet ist. Typischerweise besitzt hier der erste Isolator 25" einen bedeutend niedrigeren spezifischen Widerstand als der zweite Isolator 26", so daß zwischen der Elektrode und dem zu bedruckenden Medium (Papierstreifen) ein relativ niedriger Widerstand, und zwischen der Elektrode 24" und dem Tragelement 22" ein relativ hoher Widerstand existiert. Auf diese Weise wird der größte Teil des der Elektrode 24" zugeführten Stromes zur Aufladung des Papiers ausgenutzt, während nur ein kleiner Anteil dieses Stromes zum Tragelement 22" fließt. Bei einem typischen Ausführungsbeispiel besitzt der erste Isolator 25" einen spezifischen Widerstand von ΙΟ⁴ bis lOOhm · cm, und der zweite Isolator 26" einen spezifischen Widerstand von 10⁹Ohm · cm oder höher.

Die Elektrode 24 (oder 24") kann quadratisch, rechteckig, rund oder von anderer Gestalt sein. Der Isolator 25" kann die Elektrode entweder umschließen oder nur berühren. Dagegen ist es nicht notwendig, daß der zweite Isolator 26" die Elektrode berührt.

Im Gegensatz zu den Ausführungsbeispielen von F i g. 1 und 10 zeigt F i g. 6 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem die Papier-Auflageoberfläche 28 von einem elektrisch homogen leitfähigen Stützbalken 58 gebildet wird. Dieser homogene Stützbalken wird in gleicher Weise einem elektrischen Potential unterworfen wie die Elektroden in den F i g. 3 bis 5. Die Luftionisation als Folge von Feldkonzentrationen an Ecken der Elektrode wird hier dadurch vermieden, daß der gesamte Balken elektrisch homogen ist; ein sanft gekrümmter Teil der Auflageoberfläche erstreckt sich über die Druckzone hinweg. Dieser homogene Stützbalken ist durchgehend gekrümmt, um scharfe Ecken zu vermeiden und elektrische Feldkonzentrationen zu unterbinden. Dadurch wird ebenfalls eine Sekundär-Corona vermieden.

Bei einem weiteren abgewandelten Ausführungsbeispiel der Erfindung (F i g. 7) ist ebenfalls eine Corona-Quelle 10, ein Modulatorelement 12 mit mehreren Öffnungen und ein Stützelement 14' vorhanden und ähnlich angeordnet wie in Fig. 1. Gleiche Bezugszahlen bezeichnen hier gleiche oder gleichwertige Elemente. Das als Walze ausgebildete Stützelement 14' enthält eine dClClFOuc Al ui€ ΪΠ ciilCn laOiatCr «ι CingCisdtCt ISt, welcher die Auflageoberfläche für den Papierstreifen 20 bildet Wie bei den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen befindet sich eine im wesentlichen ungeladene Tonerwolke 32 aus Tonerpartikeln 34 in dem Raum zwischen Papierstreifen 20 und Modulator 12, so daß ein aus einer Modulatoröffnung 18 austretender Ionenstrom auf die Tonerpartikel 34 trifft, welche aufgeladen und von der entgegengesetzt geladenen Elektrode 24' angezogen werden, so daß sie sich auf dem Papierstreifen 20 nach einem Muster ablagern, welches durch elektrische Felder in den Modulatoröffnungen 18 bestimmt ist Die Feldsteuerung an den öffnungen soll hier nicht näher erläutert werden, sie ist bereits in den zuvor erwähnten US-Patenten 37 79 166 und 36 89 935 beschrieben worden. Die für die Erfindung wesentlichen Unterschiede beziehen sich in F i g. 7 auf den Aufbau des Stützelementes 14'.

Gemäß F i g. 7 besteht das Stützelement 14' aus einer länglichen zylindrischen Elektrode 24' und dem als zylindrische Hülse ausgebildeten Isolator 26', welcher die Elektrode 24' über ihre gesamte Länge hinweg oder zumindest im Bereich des Papierstreifens umschließt.

Das als Rolle ausgebildete Stützelement 14' liegt auf zwei horizontal in einem Abitand voneinander parallel angeordneten Rollen 60 und 61, die in der in Fig. 7 dargestellten Weise drehbar gelagert sind, und von denen eine oder beide im Uhrzeigersinne mit einer Oberflächengeschwindigkeit angetrieben werden, welche der Vorschubgeschwindigkeit des Papierstreifens 20 entspricht. Dabei wird das rollenförmige Stützelement 14' in entgegengesetzter Drehrichtung mitgedreht. Von

Ί5 den Rollen 60, 61 und 14' können alle, einige oder gar keine angetrieben sein. Vorzugsweise sind alle drei Rollen 60, 61 und 14' frei drehbar gelagert und werden nur durch Friktion vom Papierstreifen 20 her angetrieben, welches auf dem Stützelement 14' aufliegt und selbst durch eine Antriebsrolle 66 angetrieben wird. Vorzugsweise bestehen die beiden Rollen 60 und 61 aus je einem festen Kern 62 bzw. 63, der mit einem elektrisch isolierenden Mantel 64 bzw. 65 umschlossen ist. Die Anzahl der das rollenförmige Stützelement 14' tragenden RoI-len kann kleiner oder größer als zwei sein.

Das rollenförmige Stützelement 14' hat vorzugsweise einen Durchmesser von 6 mm, und seine Isolierschicht 26' hat etwa eine Dicke von 1,6 mm. Als Beschichtungsmaterial wird vorzugsweise ein leitfähiges elastomeres Material verwendet, beispielsweise ein mit Kohlenstoff angereichertes organisches Kunststoffmaterial wie Polyäthylen. Der Widerstand der isolierenden Beschichtung 26' sollte so groß sein, daß der Stromfluß zu den stützenden Rollen 60 und 61 begrenzt wird. Der spezifisehe Widerstand der Isolierung 26' des Stützelementes 14' sollte außerdem aus zuvor genannten Gründen kleiner sein als der des Papierstreifens 20 oder eines anderen zu bedruckenden Mediums, um ein Kurzschließen zu vermeiden. Gleichzeitig wird bevorzugt, daß der spezifische Widerstand dieses Materials hoch genug ist, um einen genügend großen Spannungsabfall zu erzeugen und die Vorteile der sogenannten selbstauslöschenden Charakteristik im Rahmen der vorliegenden Erfindung auszunutzen, die zuvor besprochen wurde. Andererseits sollte der spezifische Widerstand des Beschichtungsmaterials 26' niedrig genug sein, damit sich im Betrieb keine Ladung aufbauen und das Ionenbeschleunigerfeld reduzieren kann. Der spezifische Widerstand des Beschichtungsmaterials 26' sollte in der Größenordnung

so von 10* bis 10" Ohm ■ cm liegen, vorzugsweise im Bereich von 10⁵ bis 10« Ohm · ein.

Vorzugsweise wird für das Material der Isoliermäntel 64 und 65 auf den unteren Rollen 60 und 61 ein ähnliches Material wie für den Isolierbelag 26' des rollenförmigen Stützelementes 14' benutzt, der spezifische Widerstand kann jedoch mehrere Größenordnungen höher sein, um Ströme zwischen 14' und 60 oder 61 zu reduzieren. Die festen Kerne 62 und 63 der unteren Rollen werden auf Spannung Null oder eine relativ niedrige Spannung von gegenüber dem Elektrodenkern 24' des Stützelementes 14' entgegengesetzter Polarität vorgespannt Beträgt eine bevorzugte Betriebsspannung am Elektrodenkern 24' des rollenförmigen Stützelementes 14' 5000 V, dann könnten die Kerne der anderen Rollen an einem Potential zwischen Null und minus 1000 V liegen. Der Grund der Vorspannung der unteren Rollen 60 und 61 ist der, daß man die Kraftfeldlinien schärfer auf das rollenförmige Schutzelement 14' konzentrieren möchte, ohne zu-

sätzlichen Strom von Stützelement 14' über den Isolator 26' und die Isoliermäntel 64 und 65 zu ziehen.

Die Rollenausführung von F i g. 7 stellt eine Ausführung der Erfindung dar, bei der sich bevorzugte Materialien in einer billigen Konstruktion anwenden lassen. Der Isolator 26 des Ausführungsbeispiels von F i g. 1 läßt sich am wirtschaftlichsten aus Phenol herstellen, dessen spezifischer Widerstand im oberen Betriebsbereich von etwa 10^l0Ohm · cm liegt, also am Rande des wirtschaftlichen Einsatzgebietes. Leitfähige Elastomere haben Widerstandswerte im bevorzugten Bereich zwisehen 10⁷ und 10⁸ Ohm · cm. Dieses Elastomer läßt sich in Form eines Rohres oder einer Buchse wirtschaftlich auf einen Metallschaft aufkleben oder aufziehen; diese Konstruktion ist dem Ausführungsbeispiel von Fig. 1 wirtschaftlich gleichwertig und im Betrieb überlegen. Hinzu kommt eine verlängerte Lebensdauer. Wenn beim Ausführungsbeispiel von F i g. 1 der Papierstreifen über die Auflageoberfläche des Isolators hinweggleitet, können reibungselektrische Ladungen auf dem Papier dessen Druckaufnahmecharakteristik beeinflussen. Dagegen tritt bei einem rollenförmigen Stützelement wie in F i g. 7 im Druckbereich nur ein geringer reibungselektrischer Effekt ein, weil wenig oder gar keine Gleitbewegung zwischen Papier und Papier-Auflageoberfläehe eintritt. Wenn solche Stützrollen frei drehend montiert sind, wie bevorzugt, dann tritt außer einer bestimmten Anfangsreibung zwischen Papier und Stützrolle praktisch keine Relativbewegung mehr zwischen Papierstreifen und Stützelement ein, weil alle Beruhrungspunkte von Stützrolle und Papier gleiche Relativgeschwindigkeit besitzen.

F i g. 8 und 9 zeigen Versuchsanordnungen zur Ausmessung und Bestimmung von Äquipotential-Linien in Elektrodenanordnungen von Druckvorrichtungen gemaß den F i g. 1 bzw. 7. Die angegebenen Spannungen entsprechen hierbei nicht den tatsächlich auftretenden Spannungen.

In dem Äquipotential-Diagramm von F i g. 8 liegt die Elektrode 24 des Stützbalkens 14 von Fig. 1 an einer Gleichspannung von 10 V. Die Äquipotential-Linien sind im mittleren Bereich, wo die Partikelbeschleunigung erfolgt, relativ flach. Ein ähnliches Äquipotential-Diagramm zeigt F i g. 9 für das rollenförmige Stützelement 14' von F i g. 7, wo die unteren Rollen 60 und 61 an einer Spannung von Null V und die Elektrode 24' eine Gleichspannung von 8 V besitzt Wie in Fig.8, zeigt auch F i g. 9 eine sehr erwünschte Feldlinienverteilung.

I: Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Druckvorrichtung mit einer sich in Zeilenrichtung erstreckenden Elektrode, einer ihr gegenüberliegend beabstandet angeordneten und an Hochspannung liegenden Coronaanordnung zur Erzeugung eines Ionenstromes und mit einem vor der Coronaanordnung angebrachten, öffnungen aufweisenden Element, wobei der durch die öffnung tretende und durch das elektrische Feld sich zur Elektrode hin bewegende Ionenstrom entsprechend der Aufzeichnung modulierbar ist, sowie mit einem an der Elektrode vorbeibewegten, zu bedruckendem Medium und einer davor strömenden, elektrisch aufladbaren Tonerwolke, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Elektrode (24) und dem zu bedruckenden Medium (20) ein Halbleiter oder Isolator (26) angeordnet ist

2. Druckvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiter oder Isolator (26) die Elektrode (24) umgibt

3. Druckvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Erdleiter (46) auf einer Seite des Isolators (26) längs der Elektrode angeordnet ist

4. Druckvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß beiderseits und in einem Abstand von der Elektrode (24) je ein Erdleiter (46) angeordnet ist.

5. Druckvorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode (24) und der die Erdleiter (46) am Isolator (26) befestigt und in einem Tragelement (22) gehaltert sind.

6. Druckvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Isoliermaterial eine dielektrische Durchbruchsspannung von mindestens 3900 V/mm besitzt.

7. Druckvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Isolator oder Halbleiter (26) einen annähernd rechteckigen Querschnitt besitzt.

8. Druckvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode (24) längs der breiten Seite des Isolators angeordnet ist.

9. Druckvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere Erdleiter (46) an Längskanten des Isolators oder Halbleiters (26) angeordnet sind.

10. Druckvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Erdleiter (46) an Schmalseiten des Isolators (26) befestigt sind.

11. Druckvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Erdleiter (46) in Kontakt mit dem Isolator oder Halbleiter (26) befinden.

12. Druckvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiter oder Isolator (26') zylindrisch ausgebildet und um seine Symmetrieachse drehbar gelagert ist (F i g. 7).

13. Druckvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiter oder Isolator (26') ein leitfähig gemachtes Elastomer enthält.

14. Druckvorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Material ein mit Kohlenstoff gefülltes organisches elastomeres Material ist.

15. Druckvorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Elektrode (24') im Zentrum des zylindrisch ausgebildeten Halbleiters oder Isolators (26') befindet und rotationssymmetrisch von dein Isolator oder Halbleiter (26') umgeben ist

16. Druckvorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der zylindrische Halbleiter oder Isolator (26') von unten her durch drehbar gelagerte zylindrische Stützrollen (60,61) abgestützt ist

17. Druckvorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotationsachsen der zylindrischen Stützrollen (60, 61) parallel zur Rotationsachse des rollenförmigen Stützelementes (14') verlaufen, einen seitlichen Abstand voneinander aufweisen und an ihrer Oberfläche mit einem Material belegt sind, dessen elektrischer Widerstand größer als der elektrische Widerstand der länglichen Elektrode (24'), aber kleiner als der elektrische Widerstand des zu bedruckenden Mediums (20) ist (F i g. 7).

18. Druckvorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützrollen (60, 61) an ein elektrisches Potential gelegt sind, welches geringer ist als das elektrische Potential der länglichen Elektrode (24').

19. Druckvorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet daß der Halbleiter oder Isolator (25", 26") aus einem ersten Element und einem zweiten Element, von denen beide unterschiedliche spezifische Widerstände aufweisen, zusammengesetzt ist (F i g. 10).

20. Druckvorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß das erste und das zweite Element jeweils einen gegenüber dem zu bedruckenden Medium (20) freiliegenden Oberflächenabschnitt aufweisen, daß das zweite Element teilweise das erste Element so umgibt, daß sich die dem Medium (20) zugekehrte Oberfläche des ersten Elementes zwischen dem Medium zugekehrten Oberflächenabschnitten des zweiten Elementes befindet, und daß das erste Element einen geringeren spezifischen Widerstand aufweist als das zweite Element.

21. Druckvorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiter oder Isolator (24", 25") von einem Tragelement (22") getragen ist, welches seitlich von den dem zu bedruckenden Medium zugekehrten Oberflächenabschnitten des ersten und zweiten Elementes ebenfalls dem Medium zugekehrte Oberflächenabschnitte besitzt, und welches gegenüber der Elektrode (24") an ein geringeres Potential, beispielsweise Erdpotential, gelegt ist (F i g. 10).

22. Druckvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode (58) an den Kanten abgerundet ist und daß das zu bedruckende Medium (20) die Elektrode (58) zumindest im Bereich einer sich quer über die Elektrode und in einem begrenzten Abstand beiderseits von der Elektrodenmitte erstreckenden Druckzone (30) berührt (F ig. 6).