DE2515120C2

DE2515120C2 - Elektrographische Aufzeichnungsanordnung

Info

Publication number: DE2515120C2
Application number: DE2515120A
Authority: DE
Inventors: George G. St. Paul Minn. Lunde
Original assignee: Minnesota Mining and Manufacturing Co
Current assignee: 3M Co
Priority date: 1974-04-08
Filing date: 1975-04-07
Publication date: 1984-04-05
Also published as: FR2266908A1; GB1493101A; FR2266908B1; JPS5738899B2; AU7988575A; JPS50138835A; DE2515120A1; CA1051504A; IT1035210B; US3879737A

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrographische Auf-Zeichnungsanordnung mit einer Tonerzufuhreinrichtung, bestehend aus einer ortsfesten Außenhülse und einer inneren drehbaren Magnetanordnung, mit einer Anzahl von Aufzeichnungsstiften, die längs einer geraden Mantellinie der Außenhülse angeordnet ist, und mit einer hierzu beabstandeten Gegenelektrode, an der ein Aufzeichnungsträger anliegt, wobei Tonerteilchen bei Aktivierung der Aufzeichnungselektroden auf dem Aufzeichnungsmedium abgelagert werden.

Bei bekannten derartigen elektrographischen Auf-Zeichnungsanordnungen (entsprechend dem Gegenstand nach der US-PS 39 14 771) besteht die in der ortsfesten Außenhülse, die elektrisch nicht leitend und unmagnetisch ist, befindliche Magnetanordnung aus einem zylindrischen, auf einer Achse drehbar gelagerten Magnetkern und einer Anzahl um dessen zylindrische Oberfläche angeordnete Magnetsektoren, die die Außenoberfläche der Magnetanordnung mit sich abwechselnden Nord- und Südpolen bilden. Die Magnetanordnung wird im Uhrzeigersinn angetrieben. Die längs der geraden Mantellinie der Außenhülse angeordneten Aufzeichnungsstifte werden normalerweise zur Bildung einer Druckmatrix verwendet, wobei ihre Anzahl in der Matrix von der Druckanwendung anhängig ist, für die die Matrix verwendet werden soll. Im Falle der Punktmatrixzeichen der Ausgangszeilenbreite von 136,5 · 7 eines normalen Rechenautomaten werden annähernd 1000 Aufzeichnungsstifte verwendet.

Die den Aufzeichnungsträger tragende Gegenelektrode ist zylindrisch gestaltet, auf einer zur Achse der Magnetanordnung parallel verlaufenden Achse gelagert und wird im Uhrzeigersinn angetrieben. Das Aufzeichnungsmedium auf dem Aufzeichnungsträger besteht vorzugsweise aus einem anodisch oxydierten Aluminium. In einem Behälter befindliches magnetisch anziehbares sowie elektrisch leitendes Tonerpulver ist mittels einer Rakel gleichmäßig auf die Außenhülse der Tonerzufuhreinrichtung auftragbar und wird an derem Außenmantel durch die magnetischen Felder der Magnetsektoren in Form von Tonerpulverketten gehalten. Die Ablagerung von Teilen der Tonerpulverketten findet auf dem Aufzeichnungsmedium statt, wenn Spannungsstöße ausreichender Stärke an verschiedenen Aufzeichnungsstiften durch eine elektronische Impulsschaltung angelegt werden.

Die Magnetfelder der Magnetsektoren sind in den Aufzeichnungsstiften konzentriert, womit für eine verhältnismäßig große magnetische Kraftliniendichte an den Außenenden der Aufzeichnungsstifte gesorgt wird. Die Aufzeichnungsstifte werden wahlweise durch Erregungselektronen mit Spannungspotentialen impulsgesteuert, um Punktablagerungen des magnetischen Tonerpulvers auf dem Aufzeichnungsmedium zu bewirken, wobei das Tonerpulver durch die Tonerzufuhreinrichtung auf das Aufzeichnungsmedium aufgebracht ist. Es besteht eine magnetische Anziehungskraft an dem Aufzeichnungsende eines jeden Aufzeichnungsstiftes, die beträchtlich stärker als das umgebende magnetische Feld ist, was eine Dichtekonzentraüon des Tonerpulvers an dem Außenende jedes Aufzeichnungsstiftes zur Folge hat. Die Gesamtwirkung auf die Qualität der aufgenommenen Ablagerung äußert sich in einem Ansteigen der Punktdichte und Auflösung bei relativ geringen Aufzeichnungsspannungen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine elektrographische Aufzeichnungsanordnung der eingangs erwähnten Art so zu gestalten, daß eine hohe Aufzeichnungsdichte bei möglichst einfach aufgebauten Aufzeichnungsstiften erreichbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß jeder Aufzeichnungsstift aus einem radial nach außen weisenden magnetischen Teil und einer nichtmagnetischen elektrisch leitenden Elektrode zusammengesetzt ist.

Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen elektrographischen Aufzeichnungsanordnung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Der Aufbau der Aufzeichnungsstifte ist insbesondere dadurch verbessert, daß jeder magnetische Aufzeichnungsstift in zwei funktionell getrennte Komponenten getrennt ist, die, soweit es das Aufzeichnungsverfahren betrifft, untrennbar sind. Der magnetische Teil des Aufzeichnungsstiftes trägt nicht zu einem Stromfluß zum Tonerpulver und der elektrische Teil des Aufzeichnungsstiftes nicht zur magnetischen Steuerung des Tonerpulvers bei. Hierdurch werden eine vereinfachte Inbetriebnahme des Aufbaus der Aufzeichnungsstiftanordnung und eine hohe Qualität des Aufzeichnungsverfahrens erzielt.

In dem magnetischen Teil der Aufzeichnungsstifte induziert die innenliegende Magnetanordnung der Tonerzufuhreinrichtung eine magnetische Kraftliniendichte und die nichtmagnetische elektrisch leitende Elektrode jedes Aufzeichnungsstiftes ist mit der elektronischen Schaltung verbunden, die Aufzcichnungsspannungsstöße den Aufzeichnungsstiften zuführt.

um das Tonerpulver, das den zwischen den Aufzeichnungsstiften und dem Aufzeichnungsträger gebildeten Aufzeichnungsbereich überbrückt, zur Bildung von Tonerpulverablagerungen auf dem Aufzeichnungsmedium elektronisch aufzuladen.

Eine Anzahl der Aufzeichnungsszifte kann eine dichte Druckanordnung bilden, wobei ein magnetisch permeabler Querträger verwendet wird, der längs einer geraden Mantellinie der Außenhülse zwecks Bildung der magnetischen Teile der Aufzeichnungsstifte angeordnet ist, und an dem eine Anzahl im Abstand zueinander angeordneter, elektrischer Zuieitungen anliegen, die die elektrisch leitenden Elektroden der Aufzeichnungf-stifte bilden. Bei einer ersten bevorzugten Ausführungsform ist der Querträger elektrisch nichtleitend, und jede elektrisch leitende Zuleitung bildet zusammen mit je einem Abschnitt des Querträgers einen einzelnen Aufzeichnungsstift. Um die Herstellung der Aufzeichnungsstifte zm vereinfachen, kann eine flexible, gedruckte Schaltung zur Bildung einer Anzahl leitender Zuleitungen verwendet werden, die in engem Kontakt mit dem Querträger angeordnet sind, und die zu einem normalen Klemmenabstand aufgespleißt werden kann, um die elektronische Schaltung leicht anzuschließen, die die Aufzeichnungsspannungsstöße liefert. Die flexible, gedruckte Schaltung ist auf der Außenhülse glatt aufgeklebt, um für ein verhältnismäßig hindernisfreies Darüberwegfließen des Tonerpulvers zu sorgen.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind die leitenden Zuleitungen von dem Querträger isoliert, um einen elektrischen Kontakt zwischen den beiden Teilen der Aufzeichnungsstifte zu verhindern. Der Querträger kann folglich aus: einer Vielfalt magnetischer Materialien gebildet sein, die auch elektrisch leitende Materialien, wie z. B. Eisen, ohne Gefahr eines elektrischen Kurzschließen zwischen benachbarten Aufzeichnungsstiften einzuschließen.

Bei beiden beschriebenen Ausführungsformen sind die leitenden Zuleitungen aus einem nichtmagnetischen Material mit relativ geringer Nebenschlußwirkung auf das in dem Querträger der Aufzeichnungsstifte induzierte magnetische Feld hergestellt. Der Querträger dient als Pfad hoher Permeabilität für die magnetischen Kraftlinien, die von der innenliegenden Magnetanordnung ausgehen. Als Folge davon existiert ein starker magnetischer Gradient an der Außenkante des Querträgers der Aufzeichnungsstifte, der eine starke Anziehungskraft für das im Aufzeichnungsbereich befindliche Tonerpulver darstellt. Das magnetische Tonerpulver wird zu den Aufzeichnungsstiften hin angezogen und in Gestalt von Torierpulverketten konzentriert, die das Aufzeichnungsmedium und die Aufzeichnungsstifte überbrücken, wodurch dichte Mengen an Tonerpulver auf dem Aufzeichnungsmedium abgelagert werden, wenn ein Aufzeichnungsimpuls an die Aufzeichnungsstifte gelegt wird.

Die beiden bevorzugten Ausführungsformen werden nun anhand der Zeichnungen beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 eine bruchstückartige, perspektivische Ansicht der Tonerzufuhreinrichtung, wobei eine vergrößerte Ansicht der ersten Ausführungsform einer darauf angeordneten, von den Aufzeichnungsstiften gebildeten Druckanordnung dargestellt ist.

Fig. 2 eine vergrößerte Ansicht einer flexiblen Verdrahtung, die einen Teil der Druckanordnung der F i g. 1 bildet,

F i g. 3 eine vergrößerte, bruchstückartige Ansicht einer zweiten Ausführungsform der Druckanordnung, die auf der Tonerzufuhreinrichtung angebracht ist,

Fig.4 eine vergrößerte, bruchstückartige Ansicht einer modifizierten Ausführungsform der Druckanordrung der F i g. 3 und

Fig.5 eine vergrößerte, bruchstückartige Ansicht einer anderen modifizierten Ausführungsform der Fig. 3.

In F i g. 1 ist die erste bevorzugte Ausführungsform in der Aufzeichnungsstifte 10 der Aufzeichnungsanordnung dargestellt, die eine auf der Tonerzufuhreinrichtung 2 angebrachte Druckanordnung 20 bilden. Letztere weist einen querverlaufenden nichtmagnetischen Teil 21 in Form eines Querträgers auf, der mit einer Längskante in eine in dem Umfang der Außenhülse 6 der Tonerzufuhreinrichtung 2 befindliche Nut eingepaßt ist und dessen entgegengesetzte Kante in radialer Richtung vom Umfang der Außenhülse 6 hervorragt. Der Querträger 2t ist au* einem magnetischen Material gebildet, das elektrisch nichtleitend ist Jede Längsseite des Querträgers 21 ist durch ein einkapselndes Material in Form zweier keilförmiger Rampen 22 isoliert. Der Querträger 21 erstreckt sich axial entlang der Außenoberfläche der Außenhülse 6, und eine Anzahl zueinander im Abstand befindlicher nichtmagnetischer Elektroden 23 ist auf den Rampen 22 ortsfest angeordnet, verläuft quer darüber und überragt die Außenkante des Querträgers 21. Letzterer ist aus elektrisch nichtleitendem Material gebildet, so daß die

in Elektroden 23 voneinander elektrisch isoliert sind. Jede Elektrode 23 bildet zusammen mit einem Abschnitt des Querträgers 21 einen Druckaufzeichnungsstift. Zu besseren Darstellungszwecken sind die Elektroden 23 vergrößert in der Zeichnung wiedergegeben. Normalerweise können über 100 Elektroden pro 25,4 mm gemäß der Druckanordnung 20 verwendet werden. Die besonderen Abmessungen der Aufzeichnungsstifte 10 sind nicht kritisch und können in Abhängigkeit von der Aufzeichnungsanwendung variieren. Es hat sich jedoch herausgestellt, daß für optimale magnetische Bedingungen der Abstand zwischen den äußeren und inneren Längskanten des Querträgers 21 zehnmal größer als der Abstand zwischen den Rampen 22 sein sollte. Auf flexible Folien gedruckte Leiterbahnen 24 bilden die Elektroden 23 der Aufzeichnungsstifte 10. Ein Ende jeder Folie der Leiterbahnen 24 ist mit dem Querträger 23 und den Rampen 22 verbunden und die Elektroden sind dicht aufeinander ausgerichtet. Die entgegengesetzten Enden der Elektroden 23 der folienartigen Leitenbahnen 24 sind aufgespleißt, um für eine geeignete Verbindung mit der Aufzeichnungsimpulsschaltung eine verhältnismäßig weite Auftrennung herzustellen. Durch Verwendung flexibler, gedruckter Leiterbahnen 24 wird die Möglichkeit eines Auftretens eines Kurzschlusses zwischen den Elektroden 23 im Vergleich zu herkömmlichen Aufzeichnungsstiftkonstruktionen entscheidend verringert.

Der oben beschriebene Aufbau von Aufzeichnungsstiften sorgt somit für einen zweiteiligen Aufzeich- nungsstift mit einem elektrisch leitenden und einem magnetischen Teil. Tonerbilder hoher Aufzeichnungsqualität werden von den Aufzeichnungsstiften 10 "rzeugt, weil der Querträger 21 für einen Pfad hoher magnetischer Permeabilität für den magnetischen Fluß jedes Magnetsektors 8 sorgt. Wenn ein Magnetsektor 8 mit dem Querträger 21 sich in Ausrichtung befindet, erstreckt sich ein enger Bereich hoher magnetischer Flußdichte entlang der Länge des Querträgers 21 von

der Außenkante des letzteren senkrecht in Beziehung zu dem Aufzeichnungsmedium nach außen und zurück zur inneren drehbaren Magnetanordnung 5. Die Qualität der von den Aufzeichnungsstiften 10 erzeugten Bildern ist aus zwei Gründen zum Teil von der radialen Länge und der Anordnung des Querträgers 21 abhängig. Je dichter die Innenkante des Querträgers 21 an die Magnetanordnung 5 gebracht wird, desto größer ist zum einen die magnetische Flußdichte in dem Querträger 21 in Folge einer Verengung des Luftspaltes geringer Permeabilität zwischen dem Querträger 21 und der Magnetanordnung 5. Wenn zum anderen die Vorkragung der Außenkante des Querträgers 21 vergrößert wird, wird auch das Differential zwischen dem Fluß, der von der Außenkante des Querträgers 21 ausgeht, und dem umgebenden, von der inneren Magnetanordnung 5 ausgehenden Flußfeld vergrößert. Der Querträger 21 bildet eine schmale, plane Oberfläche in dem Aufzeichnungsbereich mit einer starken Magnetisierung zum Anziehen und Ausrichten der Tonerpulverketten in dem Aufzeichnungsbereich. Wenn die Tonerpulverketten sich der Druckanordnung 20 nähern, werden sie zu dem Außenende des Querträgers 21 hin angezogen und an diesem Außenende konzentriert, während die Bereiche auf der anderen Seite des Querträgers 21 im wesentlichen frei von Tonerpulver sind. Die Elektroden 23 können über ihre gesamte Länge hin leitend sein, aber der Druckbereich eines gegebenen Aufzeichnungsstiftes 10 wird durch die Schnittlinie der Elektrode 23 für den gegebenen Aufzeichnungsstift 10 und die magnetischen Kraftlinien bestimmt, die sich von dem an den gegebenen Aufzeichnungsstift 10 angrenzenden Querträger 21 aus ausdehnen.

Es ist nicht wesentlich, daß die Elektroden 23 mit dem Querträger 21 in elektronischem Kontakt stehen, da letzterer nur als eine Einrichtung zum Führen eines starken magnetischen Felds zu den Elektroden 23 dient. Dies geht aus Fig.3 hervor, die eine zweite von Aufzeichnungsstiften 28 gebildete Druckanordnung 29 zeigt. Die Druckanordnung 29 ist der Druckanordnung 20 insoweit ähnlich, daß sie einen aus einem magnetischen Material gebildeten, an der Außenhülse 6 in der gleichen Weise wie der Querträger 21 angeordneten Querträger 30 aufweist und auf beiden Längsseiten von keilförmigen Rampen 31 eingefaßt ist. Die Druckanordnung 29 unterscheidet sich von der Druckanordnung 20 dadurch, daß überlagernd auf der Außenseite der Rampe 31 und der Außenkante des Querträgers 30 ein flexibler, gedruckter Schaltkreis haftend aufgebracht ist, der sowohl eine elektrisch isolierende Schicht 32 als auch eine geätzte Kupferschicht aufweist, um für ein geeignetes Elektrodenmuster 34 zu sorgen, das sich quer über die Außenkante des Querträgers 30 ausdehnt. Der Querträger 30 ist folglich von den Elektroden 34 durch die Schicht 32 elektrisch isoliert, und als Folge davon kann der Querträger 30 aus einem Material gebildet werden, das, wie z. B. Eisen, elektrisch leitend ist. Deckfolien 35 aus einem Isolationsmaterial können, wie aus F i g. 4 hervorgeht, auf den Rampenoberflächen der Elektroden 34 haftend befestigt sein, um für eine glattere Oberfläche für ein Darüberfließen der Tonerpulverketten zu sorgen.

ίπ F; g. 5 ist beispielhaft eine modifizierte Form der zweiten Ausführungsform der von den Aufzeichnungsstiften gebildeten Druckanordnung dargestellt, aus der hervorgeht, daß es nicht wesentlich ist, daß die Elektroden über die Außenkante des Querträgers 30 eine Brücke schlagen. Anstelle des überbrückenden Teils der Elektroden 34 kann der Endteil der Deckfolie 35 entfernt werden, um nur die Endteile 35 der Elektroden 34 freiliegend zugänglich zu machen. Die stirnseitige Isolierung des magnetischen Teils 30 kann abgeschliffen sein bzw. entfallen.

Um die Form des magnetischen Feldes in Nähe der freiliegenden Enden der Elektroden 23 bzw. 24 zu verändern, können die magnetischen Teile 21 bzw. 30 auch zwecks Bildung von Zähnen Nutkerben aufweisen, die unmittelbar unter den freiliegenden Enden der Elektroden 23 bzw. 24 vorgesehen sind. Ferner kann das Oberteil des magnetischen Teils 21 bzw. 30 unter einem Winkel zwecks Bildung einer scharfen Kante zugeschnitten sein, die in einer Geraden unter den freiliegenden Enden der Elektroden 23 bzw. 24 angeordnet ist. Jede dieser modifizierten Ausführungen vergrößert die Stärke des magnetischen Feldes an den freiliegenden Teilen der Elektroden 23 bzw. 24, gestaltet aber auch die Konstruktion der Druckanordnung 20 bzw. 29 schwieriger.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Elektrographische Aufzeichnungsanordnung mit einer Tonerzufuhreinrichtung, bestehend aus einer ortsfesten Außenhülse und einer inneren drehbaren Magnetanordnung, mit einer Anzahl von Aufzeichnungsstiften, die längs einer geraden Mantellinie der Außenhülse angeordnet sind, und mit einer hierzu beabstandeten Gegenelektrode, an der ein Aufzeichnungsträger anliegt, wobei Tonerteilchen bei Aktivierung der Aufzeichnungselektroden auf dem Aufzeichnungsmedium abgelagert werden, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Aufzeichnungsstift (10) aus einem radial nach außen weisenden magnetischen Teil (21; 30) und einer nicht magnetischen elektrisch leitenden Elektrode (23-, 24) zusammengesetzt ist.

2. Elektrographische Aufzeichnungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß der magnetische Teil (21) jedes Aufzeichnungsstiftes (10) aus einem elektrisch nichtleitenden Material hergestellt ist, und daß die Elektrode (23) jedes Aufzeichnungsstiftes (10) unmittelbar am magnetischen Teil (21) anliegt.

3. Elektrographische Aufzeichnungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der magnetische Teil (21) jedes Aufzeichnungsstiftes (10) elektrisch von der Elektrode (23) isoliert ist

4. Elektrographische Aufzeichnungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der magnetische Teil (21) elektrisch leitend ist.

5. Elektrographische Aufzeichnungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolation als keilförmige Rampe (31) ausgebildet ist und beidseitig am magnetischen Teil (30) anliegt.