DE2733879A1 - Vorrichtung zur beschichtung einer vorgeschobenen flaeche mit druckpartikeln - Google Patents

Description

DR.-INS. DIPL.-ΙΝβ. M. SC. JIPL.-PHV 3. Dt.. D.PL.-PMVS. HÖGER - STELLRECHT - GRIESSBACH - HAECKER PATENTANWÄLTE IN STUTTGART

A 42 347 b Anmelder: EPP Corp. _f 75 Federal Si

u- 163 Boston, Mass. 02110

14. Juli 1977 USA

Beschreibung

Vorrichtung zur Beschichtung einer vorgeschobenen Fläche mit Druckpartikeln

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Beschichtung einer vorgeschobenen länglichen Fläche mit Druckpartikeln, die aus einem Behälter lose auf die Fläche aufgebracht werden.

Eine solche Beschichtung ist beispielsweise zur Herstellung einer Druckpartikelabgabeschicht notwendig, wie sie im Elektropulsdruckverfahren verwendet wird. Bei solchen Verfahren werden die ein Papier einfärbenden Druckpartikel im elektrischen Feld eines Druckimpulses von einer Druckpartikel-Abgabeschicht auf die zu bedruckende Fläche transportiert. Dieses Elektropulsdruckverfahren unterscheidet sich von mechanischen Berührungsdruckvarfahren und von elektrostatischen Druckverfahren. Hei mechanischen Berührungsdruckverfahren wird der Farbstoff durch eine mechanische Bewegung einer Vorratswalze, einer Abgabeschicht oder eines Streifens auf das zu bedruckende Blatt übertragen. Elektrostatische Druckverfahren sind üblicherweise mehrstufig ausgeführt und umfassen im wesentlichen selektive Aufladungsvorgänge einer Fläche und übertragung von Tör.ortoilchan durch elektrostatische Kräfte. Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Elektropulsdruckvorfahrsn und Vorrichtungen zu deren Durchführung, wie sia in dem US-Patent 3 550 153 (R.W.Hacberle et al) beschrieben sind. Der darin

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beschriebene Druckvorgang geht von einem elektrisch leitenden Farbstoff aus, der in Form von Druckpartikeln vorliegt. Um diese Druckpartikel auf ein zu bedruckendos Blatt aufzubringen, ist eine Vorrichtung vorgesehen, dia ein gepulstes elektrisches Feld geeigneter Form zwischen den Druckpartikeln und dem zu bedruckenden Bogen anlegt. In der Praxis '.-/erden beispielsweise Felder in der Grössenordnung von 1000 V verwendet, die an einen Spalt mit einer Breite zwischen 127 und 254 pm angelegt werden, wobei dia Spaltbreite von den Druckpartikeln bis zu einer Feldformelektrode gemessen wird. Das zu bedruckende Blatt befindet sich in diesem Spalt. Wie bereits erwähnt, liegt die Druckerschwärze oder der Farbstoff in Form von beweglichen Druckpartikeln vor. Während der kurzen Dauer des elektrischen Feldes werden die Druckpartikel an erhobenen Stellen zuerst durch einen Ladungsstrom von den anderen, näher an einer unteren Schicht liegenden Partikeln aufgeladen, vom elektrischen Feld abgelöst und dann durch die durch das elektrische Feld induzierte Kraft auf das zu bedruckende Papier transportiert. Wie in dem genannten US-Patent 3 550 153 angegeben, v/erden die elektrisch leitfähigen Druckpartikai zunächst auf eine Fläche aufgebracht, die im folgenden als Abgabeschicht bezeichnet ist. Die Amplitude und die Dauer der Elektroimpulse müssen so gewählt werden, dass eine für eine gute Druckqualität ausreichende Anzahl von Druckpartikeln auf das Papier transportiert wird, ohna dass ein elektrischer Durchbruch oder eine Gasentladung zwischen den Elektroden auftritt. Bei der in dem genannten Patent beschriebenen Vorrichtung weist die am dichtesten an dem zu bedruckenden Blatt liegende Oberfläche d^r Abgabeschicht elektrisch leitende Druckpartikel auf, die in einem Medium mit

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hohem elektrischem Widerstand dispergiert sind. Das gepulste elektrische Feld wird angeregt, um die Druckpartikel selektiv aufzuladen. Die geladenen Partikel werden daraufhin unter dem Einfluss des angelegten elektrischen Feldes auf die danebenliegende Fläche des zu bedruckenden Blattes übertragen. Es handelt sich dabei um eine v/irksame Aufladungstechnik, bei welcher den Druckpartikeln in einer sehr kurzen Zeit eine Ladung zugeführt wird. Da die leitenden Druckpartikel in einem Medium mit hohem elektrischen Widerstand dispergiert sind, werden die Feldlinien des angelegten Feldes auf diese leitenden Partikel konzentriert. Dadurch meiden die Feldlinien das Medium mit dem hohen elektrischen Widerstand, welches die leitenden Teilchen voneinander trennt. Die Feldlinienkonzentration ergibt sich als Folge der in den Druckpartikeln induzierten elektrischen Ladung. Die Konzentration der Feldlinien auf die geladenen Druckpartikel führt natürlich auch zu einer Fokussierung der Kraftlinien auf die Partikel. Die auf die Partikel ausgeübte Kraft hängt von der elektrischen Feldstärke am Ort des Partikels und von der Ladung auf dem Partikel ab und ist proportional dem Produkt aus Ladung und Feldstärke. Beide Faktoren werden vergrössert, wenn Ladung auf dem leitenden Partikel gesammelt wird, da die Ansammlung von Ladung eine Zunahme der Feldliniendichte zur Folge hat. Dies wiederum bedeutet einen Anstieg der Feldstärke, für deren Grosse die Anzahl von Feldlinien pro Flächeneinheit ein Mass ist.

Bei Druckern der in dem genannten Patent beschriebenen Art, bei welchen die leitenden Druckpartikel inhomogen in oincm elektrisch schlecht leitenden Medium verteilt sind, insbesondere in Richtung der Tiefe der Schicht, wodurch sich Gruppen von in Form

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von Hügeln oder Türmchen angeordneten Partikeln ergeben, lädt Gin Druckimpuls bevorzugt Partikel an herausragenden Stellen auf, also beispielsweise an den Spitzen der Hügel und Türmchen. Auf diese Partikel werden dann grosse Kräfte ausgeübt, die diese von ihren Nachbarn losreissen und von der Abgabeschicht auf das zu bedruckende Blatt übertragen. Bei der praktischen Durchführung des in dem geannten US-Patent beschriebenen Druckverfahrens muss das Medium mit dem hohen elektrischen Widerstand nicht unbedingt ein Festkörper sein, in manchen Fällen kann es Luft sein. Wenn also die Abgabaschicht geeignet geformt und geeignet mit Druckpartikeln beschichtet ist, so dass die leitenden Druckpartikel in Form von Hügeln und Türmchen angeordnet sind, dann kann die diese Hügel und Türmchen umgebende und trennende Luft die Rolle des Mediums mit dem hohen elektrischen Widerstand übernehmen, in dem die leitenden Partikel dispergiert sind.

Eine Abgabeschicht für berührungsloscs Drucken, bei welcher das schlecht leitende Medium ein dielektrisches Festkörpermaterial ist, ist in dem US-Patent 3 833 409 (John Poshin) beschrieben. Diese Abgabeschicht hat einen hohen Oberflächenwiderstand, um den Druckvorgang auf die unmittelbare Umgebung der aktiven Fläche der Druckelektrode zu begrenzen.

Eine weitere Verbesserung der im US-Patent 3 550 153 beschriebenen Druckvorrichtung ist in dem US-Patent 3 898 674 (P.L. Koch) beschrieben.

Es handelt sich dabei um eine abgeschirmte Elektrode, die eine schmalere Druckfaldverteilung erzeugt, als dies mit einer nicht

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abgeschirmten Druckelektrode möglich ist. Mit einer derart begrenzten DruckfeldvertGilung kann man ein Druckbild mit ausreichender Auflösung auch dann noch erzielen, wenn die Druckpartikel auf einer leitenden Unterlage ruhen, wenn die Struktur dieser Unterlage und die Anordnung der Druckpartikel darauf derart sind, dass sich eine zumindest teilweise Isolierung der leitenden Druckpartikel in kleine hügel- oder turmförmige Gruppen ergibt, die durch ein schlecht leitendes Medium voneinander getrennt sind, beispielsweise durch Luft oder ein geeignetes Festkörpermaterial.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art derart zu verbessern, dass Druckpartikel auf eine von einer Einfärbstation in eine Druckstation bewegten Fläche in einer für das Druckimpulsverfahren besonders geeigneten Form aufgebracht werden, insbesondere in Form von voneinander im Abstand angeordneten Türmchen und Hügeln.

Diese Aufgabe wird gemäss der Erfindung durch eine Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art gelöst, die dadurch gekennzeichnet ist, dass man im Bereich der Fläche ein Magnetfeld erzeugt, welches von der Fläche durch die aufgebrachten Partikel hindurchgehende Komponenten aufweist und derart orientiert ist und eine solche Grosse aufweist, dass sich auf der Fläche eine wulstförmige Anordnung der eine magnetisierbar Substanz enthaltenden Druckpartikel ausbildet, die um sine im Magnetfeld im wesentlichen feststehende Achse rotiert und sich quer zur Vorschubrichtung der Fläche erstreckt, so dass einige der Partikel durch die Fläche aus der wulstförmigen Ansammlung heraus-

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gelöst werden und eine Schicht auf der Fläche bilden, in der sie in Form von im Abstand zueinander angeordneten Gruppen unregalmässiger Höhe angeordnet sind.

Durch die Verwendung von Druckpartikeln, die eine magnetisierbare Substanz enthalten, und ein mit dieser magnetisiarbaren Substanz zusammenwirkendes Magnetfeld in der Einfärbstation, welches die Druckpartikel in Form eines rotierenden Wulstes auf der Fläche hält, die mit Druckpartikeln belegt werden soll, ist es möglich, die Druckpartikel lose in dar gewünschten Form auf der Flächa abzulegen. Gamäss der Erfindung können die Druckpartikai beispielsweise Eisenoxid enthalten. Auch die die Druckpartikcl aufnehmende Fläche selbst kann magnetisierbares Material enthalten. Die Oberfläche der Druckpartikelaufnahmefläche weist eine MikroStruktur mit Erhebungen und Vertiefungen auf. Dadurch werden auf die wulstförraige Ansammlung der Druckpartikel Reibungskräfte ausgeübt. Dieso wirken mit den magnetischen Kräften des Magnetfeldes in der Einfärbstation zusammen und bilden eine Ansammlung oder einen Wulst von Druckpartikeln auf der Oberfläche der Druckpartikelaufnahmefläche. Der Wulst dreht sich dabei in dem Mass, in dem die zu beschichtende Fläche unter ihm vorbeigeschoban wird. Dabei wird eine ausreichende Anzahl von Druckpartikeln aus dem rotierenden Wulst herausgelöst, die dann die Aufnahmeschicht in einer Lage bedecken und von dieser in die Druckstation transportiert werden. Die Beschichtung auf dar Aufnähmetlächa hat dabai die Form von unregelmässigen Hügeln und Türmchen, wodurch die elektrischen Faldlinien in dar Druckstation in dar gewünschten Weiso auf dii herausragenden Druckpartikel konzentriert werden können.

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Dia Aufnahmefläche mit ihrer mikrostrukturierten Oberflächa und das magnatische FaId in dar Färbastation, längs dessen Feldlinien sich die magnetisierbaren Druckpartikel in Form von Ketten ausrichten, führen also dazu, dass die Druckpartikel in der gewünschten Form auf dar Fläche abgelegt werden.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass dia Druckpartikelaufnahmeschicht selbst magnetisierbaras Material enthält. Dadurch werden die Hügal und Türmchcn fester an der Aufnahmefläche gehalten als bei einer nichtmagnetischen Aufnahmeflache. Dies ist insbesondere bei Verwendung einer solchen Druckpartikelabgabeschicht in Hochgaschwindigkeitsdruckern wichtig, denn durch den festeren Zusammenhalt von Druckpartikeln und Aufnahmefläche wird verhindert, dass die Druckpartikai bei der schnellen Bewegung der Fläche von der Färbstation in die Druckstation von dieser Fläche entfernt werden.

Die erfindungsgemässe magnetische Einfärbstation verteilt also die leitenden Druckpartikel auf der Oberfläche einer Aufnahmefläche in Form von Hügeln und Türmchen, die für den Betrieb der Druckstation eines Hochgaschwir.digkeits-Pulsdrucksystems besonders geeignet ist. Die magnetische Färbestation verteilt die leitenden Druckpartikel über dia gesamte Aufnahmefläche, hält die überschüssige Menge jedoch in Form eines kompakten Wulat-as fest und verhindert so, dass dia Drucknartikel aus der Färbastation austreten und die Luft verschmutzen.

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Die Magneto in der magnetischen Färbestation bilden einen Potentialtopf, der die magnetisierbaran leitenden Druckpartikel in einem geometrisch begrenzten Gebiet hält. Dieses Gebiet ist länglich ausgebildet und verläuft etv/a parallel zur Vorschubrichtung der Druckpartikelaufnahmefläche. In diesem Gebiet rotiert der kompakte Wulst der Druckpartikel einerseits unter der Wirkung des Magnetfeldes und andererseits unter dem Einfluss der Reibungskräfte, die die unter ihm bewegte Aufnahmeschicht auf ihn ausübt.

Der rotierende Wulst aus magnetisierbaren, leitenden Druckpartikeln dosiert ausserdem die Druckpartikel auf der Aufnahmaschicht. Die Oberfläche der dosierten und auf der Aufnahmeschicht abgelegten Druckpartikel ist jedoch nicht glatt und eben, wie dies beispielsweise bei Verwendung eines Spatels der Fall wäre, sondern unregelmässig und v/eist Hügel und Türmchen auf, auf denen die Feldlinien des angelegten elektrischen Feldes sich konzentrieren können. Dadurch v/ird die Wirkung des angelegten elektrischen Feldes um zwei oder mehr Grössenordnungen vergrössert. Die Anordnung der Druckpartikel in Hügeln und Türmchen führt zu einer Konzentration der elektrischen Feldlinien auf bestimmten Druckpartikeln, die in der Druckstation auf das zu bedruckende Papier übertragen werden sollen, und zur elektrischen Aufladung derselben während des Druckimpulses. Anschliessend worden diese Druckpartikel • abgelöst und übsr d^n Spalt zwischen Abgab^schiel·, fc. Jr.d ~u bedruckendem Pan 1 or auf d?.s lotztero transportiert.

Die erfindungsgamässo magnetische Färbevorrichtung verteilt

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die Druckpartikel auf der Aufnahmeschicht in einer Lage, die in einer Grössenordnung von 200 Teilchcndurchmessern als eben zu bezeichnen ist, jedoch in einer Grössenordnung von 20 Teilchendurchmesser als nicht homogen erscheint. In diesem letzteren Maßstab weist die Oberfläche eine äusserst nicht-homogene Verteilung von Hügeln und Türmchen auf.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche und in diesen niedergelegt.

Die nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung dient im Zusammenhang mit der Zeichnung der näheren Erläuterung. Es zeigen:

Fig. 1 eine teilweise schematische Darstellung eines Elektropulskopierers mit einer Farbstoffabgabeschicht in Form eines Endlosbandes mit einer unteren Schicht aus einem Material mit hohem elektrischen Widerstand;

Fig. 1A eine Teilansicht dar Darstellung der Fig. 1 mit einer Abgabeschicht, die ein endloses Metallband umfasst;

Fig. 2 eine teilweise schematische Ansicht eines Elaktropulskopicrsrs mit einer Farbstoffabgabaschicht in Form sinor dünnwandigen Drehtrommel aus Material mit holism elektrischen Widerstand;

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Fig. 2A eine Teilansicht der Darstellung der Fig. 2 mit einer abgewandelten, motallischen Drehtrommel ;

Fig. 3 eins Ansicht der Unterseite der bei allen Ausführungsbaispielen verwendeten Druckelektrode;

Fig. 4 eine Teilansicht der Färbestation mit den vom unteren Magneten erzeugten magnetischen Feldlinien;

Fig. 5 eine Ansicht ähnlich Fig. 4 mit Feldlinianverläufen, die das Quadrat der Magnetfeldstärke angeben;

Fig. 6 eine Ansicht ähnlich Fig. 4 mit einem Feldlinienverlauf, wie er durch die Kombination des unteren und des oberen Magneten erzeugt wird;

Fig. 7 eine Ansicht ähnlich Fig. 6 eines Feldlinienvarlaufes, dar das Quadrat der Magnetfeldstärke angibt;

Fig. 8 eine vergrösserte Schnittansicht des aus magnetisierbaren, leitenden Druckpartikcln bestehenden Wulstos, dor sich im Magnatfeld des untaron und des oberen Magnaten droht;

Fig. 9 eine Ansicht ähnlich Fig. 8 mit einem Feldlinienverlauf, der das Quadrat der magnetischen Feldstärke angibt und

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Fig. 10 eine Seitenansicht des rotierenden Wulstes, aus der sich ergibt, wie manche Druckpartikel von dam Wulst abgelöst werden, während andere in ihm verbleiben und sich noch mit ihm drehen.

In Fig. 1 ist diagrammatisch ein elektrischer Impulskopierer oder Elektropulskopierer mit einer Abgabeschicht für den Farbstoff dargestellt, wie sie gemäss der Erfindung vorgeschlagen wird. Der Drucker umfasst eine Einfärbstation 12, eine Druckstation 14, eine Einbrennstation 16 sowie andere im folgenden beschriebene Teile. Ein Endlosband 18 aus einem Material mit hohem elektrischen Widerstand wird mittels eines Antriebsmotors 20 kontinuierlich angetrieben. Das Endlosband und andere im folgenden beschriebene Strukturen der Abgabeschicht sind im wesentlichen derart ausgebildet, wie es in der parallelen Patentanmeldung P (US-SN 71O 283 eingereicht am 30.JuIi 1976) desselben Anmelders beschrieben ist. Für bestimmte Anwendungszwecke können auch andere Strukturen dar Abgabeschicht Verwendung finden. Insbesondere kann die untere Schicht der Abgabeschicht einen hohen Oberflächanwiderstand aufweisen, wie es beispielsweise im US-Patent 3 833 409 beschrieben ist. Auch Schichtstrukturen mit einer unteren Schicht, die einen hohen elektrischen Widerstand aufweisen oder isolierend sind, können verwendet werden; solche Schichtstrukturen sind im US-Patent 3 55O 153 beschrieben. Wesentlich ist in jedem Fall, dass die Oberfläche der Abgabeschicht aufgerauht ist odor eine MikroStruktur aufweist, wie os im folgenden noch ausführlicher beschrieben v/ird. Ein Behälter 22 logt spezielle Druckpartikel 2 4 auf der Oberfläche des Endlosbandes ab, welche in dem beschriebenen Ausführungs-

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beispiel an einem unteren Magneten 26 vorbeilaufen, der als Permanentmagnet oder als Elektromagnet ausgebildet sein kann, · wobei der letzte durch eine variable Qualle 28 erregt wird. In der Darstellung ist zur Zufuhr der Druckpartikel ein Behälter 22 gezeigt, zur Ablage der Druckpartikol auf dem Endlosband kann auch eine bsliebige andere Vorrichtung verwendet werden. Bei manchen Ausführungsbsispielen kann ferner ein oberer Magnet 30 vorgesehen sein. Die Druckpartikel bestehen vorzugsweise aus einem Grundkörpar eines schmelzbaren Harzes mit einem darin dispergierten Farbstoff und einer elektrisch leitenden Beschichtung, wie sie in der parallelen Patentanmeldung P (US-SN 710 282 - eingereicht am 30.JuIi 1976) desselben Anmelders beschrieben sind. Im Feld des unteren Magneten 26 bilden die auf dem Endlosband 18 abgelegten, magnetisierbaren Druckpartikel einen rotierenden Wulst 32, von dem ein Teil der Partikel abgeschält und in Richtung auf die Druckstation weitertransportiert wird.

In der Druckstation legt eine Spannungsqualle 34 kurze elektrische Impulse selektiv an eine oder mehrere Elektroden 36 sowie an eine Basiselektrode 38. Dar Einfachheit halber ist in der Zeichnung nur eine Deckelektrode 36 dargestellt, während ein Drucker oder Kopierer in der Praxis eine Vielzahl derartiger Druckelektroden und zugeordneter Spannungsversorgungsquellen aufweist, wie dies beispielsweise in den US-Patenten 3 898 und 3 733 613 ( Paul L.Koch et al) beschrieben ist. Die dargestellte Druckelektrodo hat eine; Form, die zur Herstellung eines runden Punktos g3oignst ist, wie ^r bsi Faksiniilodruckcra and alphanumerischen Punktmatrixdruckern erzeugt wird. Andere

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Elektrodenformen können Verwendung finden. Wie aus den Fig. 1 und 3 ersichtlich und wie im US-Patent 3 898 674 beschrieben, weisen die Elektroden 36 eine metallische Feldformelektrode 40, elektrisch isolierendes Material 42, eine metallische Abschirmalektrode 44 und einen Trägerkörper 4 6 auf. Die Abschirmalektrode und die Basiselektrode sind über Verbindungen 48 und 50 auf dem gleichen Potential gehalten.

Durch das Anlegen kurzer elektrischer Impulse zwischen der Feldformelektrode 40 und der Basiselektrode 38 werden Druckpartikel vom Endlosband 18 auf ein fortlaufendes oder bogenförmiges, üblicherweise nicht speziell vorbehandeltes Papier 52 transportiert. Das Papier läuft dabei von einer Vorratsrolle 54 zu einer Aufnahmerolle 56. Nach der Ablagerung dor Druckpartikel auf dem Aufnahmepapier 52 wird dieses zu der Einbrennstation 16 transportiert, in welcher es derart erwärmt wird, dass die Druckpartikel schmelzen. Dabei breiten sie sich aus und verbinden sich fester mit dem Papier. Einzelheiten des Einbrennvorganges sind in der parallelen Patentanmeldung desselben Anmelders P (US-SN 710 282 - eingereicht am 30.JuIi 1976) beschrieben.

Der rotierende Wulst 32 ist eine lose Ansammlung magnetisierbarer, leitender Druckpartikel, wobei diese Partikel vorzugsweise in der Weise hergestellt werden, wie es in der soeben erwähnten parallelen Patentanmeldung desselben Anmelders beschrieben ist.

Die Form des Wulstes ist über einen Teil desselben etwa zylindrisch, wobei der Querschnitt einen auf der Seite des bewegten Endlosbandos 18 abgeflachten Kreis darstellt.

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Die Reibung des bewegten Endlosbandes verschiebt die untere Seite des Wulstes in Richtung auf die Druckstation 14, aber die magnetische Feldverteilung in der Einfärbestation 12 wirkt dieser Vorwärtsbewegung der magnetisierbaren Teilchen innerhalb des Wulstes entgegen, sobald diese Partikel ein kurzes Stück an einer Ecke 58 des Magneten 26 vorbeigelaufen sind und ein Gebiet mit schwächerem Magnetfeld erreicht haben. In manchen Ausführungsformen wird der untere Magnot 26 allein verwendet, in anderen Ausführungsformen wird die Wirkung dieses Magneten mit der des oberen Magneten 3o kombiniert, wie dies weiter unten beschrieben wird. Die meisten Partikel auf der Unterseite des Wulstes 32 werden jedoch nicht aus den Bereich hoher magnetischei Feldstärken herausbewegt, sondern sie bewegen sich nach oben und entfernen sich dabei von der Oberfläche des Endlosbandes. Sie nehmen also mit anderen Worten an einer Drehbev/egung des Wulstes teil. An der Stelle, an welcher die meisten Partikel nach oben von der Oberfläche des Endlosbandes wegbewegt werden, sind die Magnetfeldlinien derart angeordnet, daß die magnetisierbaren Partikel in kurzen Ketten oder Fäden angeordnet v/erden, die sich zwischen dor Oberfläche des Endlosbandes und der Oberfläche des sich selbst von dem Endlosband ablösenden Wulstes ausbilden. Einige dieser Ketten oder Fäden verlängern sich bei dieser Trennung und brechen schließlich entzwei, wobei jeweils ein Teil der gebrochenen Kette auf der Oberfläche des Endlosbandes verbleibt. Dieser verbleibende Knttenteil steht nach oben von der Oberfläche dos Endlosbandcs ab.

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In Fig. 1A ist cine abgewandelte Ausführungsform der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung gezeigt, bei v/elcher statt des Endlosbandes 18 ein Endlosband 60 aus Metall oder einem anderen leitenden Material vorgesehen ist, dessen Oberfläche aufgerauht ist oder eine MikroStruktur aufweist. In diesem Falle ist mit der Spannungsquelle 34 eine Bürste 62 oder ein äquivalentes Mittel verbunden, so dass das Endlosband 60 selbst die Funktion der Basiselektrode übernimmt; die Elektrode 38 (Fig.1) kann bei dieser Ausführungsform entfallen.

In den in den Fig. 1 und 1A dargestellten Ausführungsbeispielen ist der Druckstation 14 ein Magnet 64 zugeordnet, der die Hügel und Türmchan, die von den auf der Abgabeschicht abgelagerten Druckpartikeln gebildet werden, umorientieren kann. Aufbau und Wirkungswaise dieses Magneten sind in der parallelen Patentanmeldung P (US-SN 710 281 - eingereicht am 30.JuIi 1976) desselben Anmelders ausführlich beschrieben.

In dem in Fig. 2 dargestellten AusfUhrungsbeispiel sind viele Bauteile gleich wie in der Vorrichtung der Fig. 1. Gleiche Teile tragen daher gleiche Bezugszeichen. Die Abgabeschicht hat jedoch in diesem Ausführungsbeispiel die Form einer dünnwandigen Drohtrommel 66 mit hohem elektrischen Widerstand, welche die Druckpartikcl transportiert. Die äussere Oberfläche der Drehtrommel 66 weist Mikrovortiefungen auf, die eine ausreichend grosso Reibungskraft liefern, um die Drehbewegung des Wulstos 32 aufrecht zu orhaltcn. Die Einfärbstation 12 unfasst ebenso wie bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 einen unteren

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Magneton 26 und einen oberen Magneten 30, die einen magnetischen Potentialtopf aufbauen, der die Vorwärtsbewegung dss Wulstes 32 verhindert. Die Einfärbstation 12 umfasst weiterhin einen Behälter 22 zur Aufnahme und Abgabe von Druck- oder Farbstoffpartikeln 25, welche die aus dem Wulst 32 auf die Drehtrommel 66 abgegebenen Partikel ersetzen. Schliesslich ist bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 2 auch ein Magnet vorgesehen, dessen Funktion dieselbe ist wie im Ausführungsbeispiel der Fig. 1.

Das in Fig. 2A dargestellte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem in Fig. 2 gezeigten nur dadurch, dass die Drehtrommel 66 durch eine Drehtrommel 68 aus Metall oder einem anderen elektrisch leitenden Material ersetzt ist, die mit Hilfe einer Bürste 70 mit der Spannungsquelle 34 verbunden ist. Die Trommel 68 übernimmt damit die Funktion der Basiselektrode 38.

In den Ausführungsbeispielen der Figuren 2 und 2A übernimmt der drehende UuIst 32 die Aufgabe, die iaagnetisierbaren, leitenden Druckpartikel zu dosieren und über die äußere Oberfläche der Drehtrommel 66 beziehungsweise 68 zu verteilen. Die Drehtrommel trägt auf ihrer beschichteten Oberfläche die Druckpartikel zur Druckstation 14, in welcher der im v/esentlichen von der Druckelektrode 36 gebildete Druckkopf angeordnet ist. Das zu bedruckende ßand oder das Aufnahnoblatt 52 läuft zwischen dein Druckkopf und der nit Druckpartikeln beschichteten Oberfläche der Drehtromel hindurch. In ähnlicher Weise wie bein Ausführungsbeispiel der Figur 1 v/ird das Hand von einer Vorwärtsrolle auf eine Aufnahnerolle transportiert, wobei es durch eine Einbrennstation läuft.

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In Fig. 4 ist eine vergrösserte, vereinfachte Ansicht der Pole des unteren Magneten 26 dargestellt. Bei dieser Darstellung wird angenommen, dass der obere Magnet 3o beim Betrieb der Färbestation 12 nicht verwendet wird. Wie aus der Darstellung ersichtlich, erhält man durch den unteren Magneten 26 ein magnetisches Feld mit einem relativ einfachen Verlauf, der durch die Feldlinien 72 dargestellt wird. Eine linke obere Pol fläche 74 kann als Anzahl nebeneinander liegender Hordpole, eine obere rechte Polfläche 76 als entsprechende Anzahl nebeneinander liegender Südpole angesehen v/erden.

In Fig. 5 ist wiederum in der gleichen Weise wie in Fig. 4 der untere Magnet 26 dargestellt, jedoch wird hier die magnetische Feldverteilung auf andere Weise veranschaulicht. Während in Fig. 4 die magnetischen Feldlinien selbst dargestellt sind, stellen die Linien 78 in Fig. 5 Linien dar, an denen das Quadrat der magnetischen Feldlinien gleich ist, die also etwa dem Betrag des Magnetfeldes entsprechen. Aus dem Verlauf der Linien 78 erkennt man, dass die grösste Feldintensität im Bereich einer oberen Ecke 58 und einer oberen Ecke des Magneten 26 angetroffen wird. Wie aus Fig. 4 ersichtlich, liegen gerade in diesen Bereich neben den Ecken 58 und 8o die magnetischen Feldlinien am dichtesten beieinander.

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In den Fig. 6 und 7 ist die Wirkung des zusätzlichen Magneten 30 veranschaulicht, der bei manchen Ausführungsforman zusatzlieh verwendet wird. Der obere Magnet 30 ist so angeordnet, dass die Polarität an seiner linken Seite gleich ist wie die Polarität des unteren Magneten 26 an dessen linker Seiteentsprechendes gilt für die andere Polarität. Die Polaritäten sind in der Zeichnung durch die Symbole N und S dargestellt. Aus dem Vergleich der Darstellungen der Fig. 4 und der Fig. 6 erkennt man, dass der obere Magnet die vom unteren Magnet erzeugten Feldlinien zusammsnpresst und dadurch ein begrenztes Gebiet mit sehr starkem Magnetfeld erzeugt. Aus dem Vergleich der in Fig. 5 und in Fig. 7 eingetragenen Linien ergibt sich eine weitere Information über diese Pressung des Magnetfeldes durch den oberen Magneten. Man erkennt, dass die Form der das Quadrat der Magnetfeldstärke angebenden Linien in der Nähe der rechten oberen Ecke 58 des unteren Magneten, an welcher sich der rotierende Wulst 32 üblicherweise befindet, etwa der Form des Wulstes selbst gleicht; dies wird insbesondere auch aus der weiter unten beschriebenen Darstellung der Fig. 9 ersichtlich.

Fig. 8 zeigt den ungefähren Querschnitt des Wulstes 32 und einige magnetische Feldlinien, die entsprechend der Darstellung der Fig. 6 verlaufen.

Man erkennt deutlich, dass einige Magnetfeldlinien die rechte Granzflächa dos V.'ulstas atv/a unter dom gloichan Winkal mit dar gebogenen Oberfläche des Wulstas schnaidcm. Ir. di3sam Gebiat wirken dio magnetischen Kräfte mit Reibungskräften zusammen und erzeugen eine Drehbewegung des Wulstes, bsi welcher

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Material im Wulst an dessen rechter Grenz flachs entlang nach oben transportiert wird. Dia an dar Aussenssite des Wulstes bewegten Druckpartikel verspüren dabai ein Magnetfeld, dessen Richtung über einen beträchtlichen Teil das Weges im wesentlichen konstant ist.

Fig. 9 ist eine ähnliche Darstellung wie Fig. 8, jedoch sind die Linien eingetragen, die den Quadraten der Magnetfeldstärke entspricht. In dieses Feldliniendiagramm ist der rotierende Teil des Wulstes 32 eingezeichnet. Man erkennt, dass die rechts liegende Grenzfläche des Wulstes 32 an einer Stelle liegt, an der die das Quadrat der Magnctfeldstärke angebenden Linien eine sehr ähnliche Form aufv/aisen. Längs der Grenzfläche nach oben transportierte Druckpartikel bewegen sich dabei also in einem Magnetfeld, dessen Betrag über einen beträchtlichen Tsil des Weges im wesentlichen konstant ist.

Dia Fig. 8 und 9 veranschaulichen also, dass die Druckpartikai bsi ihrer Aufwärtsbuwagung längs der gebogenen Grenzfläche des Wulstes an dessen rechter Seite über ein beträchtliches Wegstück einem Magnetfeld ausgesetzt sind, das sowohl bezüglich des Betrages als auch bezüglich der Richtung relativ konstant ist. Dies lässt sich beispielsweise so darstellen, dass die Magnetfeldstärke und die Richtung des Magnetfeldes in einem entsprechend dar Bewegung des Teilchens bewegten Koordinatensystem konstant bleiben.

Nach dar Aufwärtsbjv/^gung an der rechten Saite dos Wulstes wird das Teilchen längs dar Grenzfläche des Wulstes nach links

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transportiert.

Bei dieser nach links gerichteten Bewegung gelangen die Druckpartikel in ein stärkeres magnetisches Feld. Da die Druckpartikel an der äusseren Oberfläche des Wulstes sich weiterhin längs der Wulstgrenzfläche bewegen, bleiben sie in einem starken Magnetfeld, das grosser ist als an der rechten Seite des Wulstes. Die Teilchen laufen dann auf der linken Seite des Wulstes nach unten und an der Untersaite des Wulstes nach rechts, wobei die Partikel auf der Oberfläche des bewegten Endlosbandes oder der Drehtrommel aufliegen. Bei der Bewegung zur rechten Seite des Wulstes gelangt das Druckpartikel in ein Gebiet mit niedrigerer magnetischer Feldstärke.

Die in dem rotierenden Wulst vorbleibenden Druckpartikel befinden sich dann im schwächsten Magnetfeld während ihres Gesamtumlaufes, wenn sie sich an der rechten Seite des Wulstes nach oben bewegen. Während dieser Aufwärtsbewegung auf der rechten Seite des Wulstes sind sie einem Magnetfeld ausgesetzt, dessen Richtung und dessen Grosse relativ zu dem mit dem bewegten Druckpartikel bewegten Koordinatensystems im wesentlichen konstant bleiben.

Es hat sich herausgestellt, dass eine Drehbewegung des Wulstes 32 dann leicht erreicht wird, wenn die Magnetfeldstärka an der rechten Seite des Wulstes (Fig. 8 bis 10) im wesentlichen gleich oder etwas kleiner ist als die Feldstärke, welche zu einor Sättigung das magnetisierbaren Materials in den Druckpartikeln führt. Es ist bekannt, dass ein magnetlsierbaras

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Material, das einem Magnetfeld oberhalb des Sättigungswertes ausgesetzt ist, einer Rotation der Magnetisierung im Material wenig oder gar keinen Widerstand entgegensetzt. Wenn jedoch die Magnetfeldstärke unterhalb des Sättigungswertes liegt, dann wird die Rotationshysterese wirksam. Diese Eigenschaft führt zu einem Widerstand gegen die Drehung der Magnetisierungsrichtung im Inneren des magnetisierbaren Materials.

Wenn daher das angelegte Feld einen Wert unterhalb des Sättigungswertes des magnetisierbaren Materials hat, dann führt eine Richtungsänderung des angelegten Feldes dazu, dass die induzierte Magnetisierung im Material hinter dem Magnetfeld herläuft, so dass der Magnetisierungsvektor in eine etwas andere Richtung zeigt wie der Magnetfeldvektor.

Das magnetisierbar Material in den Druckpartikeln im Wulst nimmt an der mechanischen Drehbewegung des Wulstes in der oben beschriebenen Weise teil. Gleichzeitig werden auf des magnetisierbare Material durch die Einwirkung des angelegten Magnetfelds auf die Magnetisierung im Material entstehende magnetische Kräfte ein. Die Magnetisierung folgt ihrerseits dem auf das Material einwirkenden, sich ändernden Magnetfeld mit einer Verzögerung, die durch die Hystereseeigenschaften des Materials hervorgerufen wird, wie oben bereits beschrieben.

Diesa Verzögerung ist solange nicht von Bedeutung, als das Material sich in einem Gebiet aufhält, in dem das angelegte Magnetfeld das Sättigungsmagnctfald für dieses Material übersteigt. Der grösste Teil des sich drehenden Wulstes liegt in

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einem Bereich mit einem so grossen Magnetfeld. Wenn jedoch die Druckpartikel auf der Unterseite des Wulstes nach rschts bewegt werden und am rechten unteren Ende das Wulstes eintreffen, gelangen sie in ein Gebiet mit einem niedrigeren Magnetfeld, in welchem die Hystereseverzögerung spürbar wird. Hier zeigt die Magnetisierung des Materials gewisse Abweichungen von der Richtung des aufgeprägten Magnetfeldes.

Wenn die magnetisieren Druckpartikel am unteren Ende des Wulstes in Richtung des Endlosbandes vorgeschoben werdon, dann treffen sie auf in verschiedene Richtung weisende, aufgespaltene Kraftvektoren, die in Fig. 10 durch die Pfeile 82 und 84 gekennzeichnet sind.

Der unterste Teil des Materials wird durch die Kraft 84 längs des Endlosbandes in ein Gebiet weiterbofordert, in welchem die Grosse des Magnetfeldes abnimmt, in welcher sich jedoch die Richtung des Magnetfeldes nur sehr langsam ändert. Das Material unmittelbar oberhalb des untersten Wulstbsreichos v/ird hingegen gleichzeitig durch die Kraft 82 nach oben gezogen und folgt der Kontur der Linie 78, d.h. der Linie das konstanten Magnetfeldbetragas. Im rechten Bereich dos Wulstes bleibt dabei auch dia Richtung des Magnetfeldes relativ zu dem sich mit dem Druckpartikel bewegenden Koordinatensystems im wesentlichen konstant. Der in dieser Weisa nach oban abgelenkte Teil dar Druckpartikol läuft dann weitar mit d£m Wulst 32 um, bis er wieder an dan Gabülungspunkt gelangt.

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Da der Querschnitt des Wulstes nicht einfach kreisförmig ist, sondern einen an seiner unteren Seite abgeflachten Kreis darstellt, ist die Bewegung dos Materials im Wulstinnern nicht eine einfache Rotation, sondern umfasst ausserdem eine turbulente Vermischung. Das Nachfüllen des magnetisierbaren Materials aus dem Behälter 22 oder aus einer anderen Quelle führt zu einer weiteren Veränderung einer genauen Rotationsbewegung des Wulstes. Die Druckpartikel werden dem Wulst jedoch an einer Stelle zugeführt, an der ein starkes Magnetfeld herrscht, so dass sich an dieser Stelle keine grösseren Hystereseabwcichungen ergaben. Die Wirkung der aufgespaltenen Kräfte wird daher durch den Nachfüllvorgang nicht erheblich beeinflusst.

In Fig. 10 ist der Ablöse- oder Aufspaltungsprozess schematisch vergrössert dargestellt; anhand dieser Darstellung wird er im folgenden detailliert erläutert. Bei der Bev/cgung des magnetisierbaren Materials aus einem starken Feld an der linken Aussenseite des Wulstes 32 in ein schwächeres Feld an der rechten Aussenseite dos Wulstes gelangen die Partikai aus einem Bereich, in dem die Magnetisierung dem angelegten Magnetfeld genau folgt, in einen Bereich, in dem die Magnetisierung als Folge der Hystereseerscheinungen hinter dem angelegten Feld zurückbleibt, sich also mit anderen Worten nicht vollständig parallel zum angelegton Feld ausrichtet.

Ir. diasam Oabi-^t mit schwächor-jm F^Id v/ird das Material durch die beidon Kräfte 82 und 84 gleichzeitig in 2v;ci verschiedene Richtungen jodrängt. Ein Teil dos magnatisiarbaran Materials wird nach unten und vorwärts transportiert, während der Rest

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des Materials nach oben bewegt wird und auf dor rechten Saite des Wulstes an dessen Grenzfläche entlang läuft.

Man erkennt aus der Darstellung der Fig. 8, dass der Spaltungsoder Ablöseprozess in einem Bereich stattfindst, in dem die Magnatfeldlinien steil nach rechts unten geneigt sind. Wenn die lose zusammengelagertcn Druckpartikel im Wulst auseinandergezogen werden, dann richten sie sich in Form von Ketten 86 (Fig. 10) längs der Magnetfeldlinien aus. Diese Ketten oder Fäden dehnen sich dann weiter, bis sie schliesslich entzweibrechen. Wenn eine dicke Kette 86 aus magnetisierbaren Partikeln sich verlängert, wird sie immer dünner. Schliesslich besteht die Kette aus einer einzigen Reihe individueller Druckpartikel. Allerdings ist es wahrscheinlicher, dass eine solche Kette auseinanderbricht, ehe sie zu dünn wird. Während des Verlängerns der Ketten und während der Abnahme von deren Dicke bildet sich zwischen den benachbarten Ketten ein freier Raum, wie dies in Fig. 10 dargestellt ist. Wenn die Ketten schliesslich brechen,- dann liegen die magnetisierbaren Druckpartikel in Form von kleinen Hügeln oder Türmchen 88 auf der Oberfläche des Endlosbandes 18 oder der Drehtrommel 66.

Die in Form von Hügeln oder Türmchen 88 ausgebildeten unteren Kettenteile bleiben an der unteren Schicht des Endlosbandas oder der Drehtrommel hängen, da die Adhäsion zwischen den untersten Partikeln und der eine MikroStruktur aufweisenden Oberfläche der unteren Schicht oder des Endlosbandes sie festhalten.' diese untere Schicht kann magnetisches Material -aingelagert sein, beispielsweise Nickel oder eine Nickellegierung.

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Dadurch lässt sich die Mengs dar Druckpartikel vergrössern, die in Form von Hügeln oder Türmchen an der Oberfläche der unteren Schicht festgehalten wird, wenn die untere Schicht von der Druckpartikelansammlung in dem rotierenden Wulst wegbewegt und in Richtung auf die Druckstation 14 vorgeschoben wird. Das magnetische Material kann beispielsweise in der untersten Schicht der Abgabeschicht in Form von in diskretem Abstand angeordneten Teilchen eingebettet sein, wie dies in der parallelen Patentanmeldung P (US-SN

710 283 - eingereicht am 30.JuIi 1976) desselben Anmelders beschrieben ist.

Wie in Fig. 10 dargestellt, werden einzelne Kettensegmente von den die Hügel und Türmchen 88 bildenden Kettensegmenten abgerissen und erneut mit dem rotierenden Wulst 32 herumbawegt. In Fig. 10 ist weiterhin eine Kette 92 im Inneren des Wulstes 32 dargestellt. Diese Kette 92 bewegt sich bei einer Drehung des Wulstes längs des Pfeiles 94 als Ganzes nach rechts. Sie gelangt dabei aus einem Gebiet höchster magnetischer Feldstärke in ein Gebiet einer geringeren magnetischen Feldstärke, welch letztere unterhalb der Sättigungsmagnetfeldstärke liegt. Durch die oben beschriebenen Hystereseerscheinungen versucht die Kette 92 ihre bisherige Magnetisierung aufrecht zu erhalten. Sie widersetzt sich mit anderen Worten einer Änderung ihrer Magnetisierung und damit einer Ausrichtung derselben in Bezug auf das angelegte Magnetfeld.

Wann man diesen Vorgang andsrs betrachtet, dann erkennt man aus der Darstellung der Fig. 8, dass die Kette 92 bei einer

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Bewegung nach rechts in ein Gebiet gelangt, in dem die magnetischen Feldlinien nicht so steil verlaufen wie davor; sie weisen in diesem Gebiet eine etwas weniger steile Orientierung auf, die beispielsweise durch den Vektor 95 in Fig. 10 veranschaulicht wird. Dieser magnetische Vektor 95 übt dadurch auf die magnetisierte Kette 92 ein Drehmoment in Geganuhrzeigerrichtung aus. Ein ähnliches Drehmoment wird auch auf andere Ketten oder magnetisierte Druckpartikol im Inneren das Wulstes 32 ausgeübt, wenn diese sich nach rschts bewegen und aus einem Gebiet höchster Feldstärke in ein Gebiet eintreten, in dem die Feldstärke unter dem Sättigungswert liegt. Man nimmt an, dass dieses an der rechten unteren Ecke des Wulstes auf die Druckpartikel wirkende Drehmoment zumindest teilweise dazu führt, dass die Partikel in diesem Teil des Wulstes nach oben bewegt werden, wodurch die Drehbswagung das gesamten Wulstes ausgelöst wird, die wiederum dazu führt, dass dsr Hauptteil des Wulstes sich von dam Endlosband 18 in der in Fig. 10 dargestellten Weise ablössn kann.

Diese Drehmomente können jedoch die Drehbewegung des Materials im Wulst nur in Gang setzen. Nur ein kleiner Teil der Winkelbewegung des Wulstes kann direkt auf diese Drehmomente zurückgeführt werden. Zusammen mit diesen Drehmomenten wirkt nämlich eine wesentlich stärkere Kraft auf die Druckpartikel ein, wodurch die nach rechts gerichtete Bev/egung des Materials an der Unterseite des Wulstes in eine Aufwärtsbewagung an dar rechten Seite des Wulstes umgelenkt wird. Diese grössere Kraft wird durch dan Gradienten des Botragas d^r Magnetfaldstarko ausgeübt, der auf die in dem Material des Wulstes induzierte Magnetisierung wirkt. Diese Kraft widersetzt sich dar nach rechts

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gerichteten Bewegung des Wulstmaterials, beispielsweise des Segmentes 90 in Fig. 10 und lenkt die nach rechts gerichtete Bewegung in eine nach oben gerichtete um. Dadurch wird die Drehbewegung wesentlich verstärkt, die durch das oben beschriebene Drehmoment eingeleitet wird.

Es ergibt sich also eine kombinierte Wirkung des Drehmoments und des Feldgradienten, die beide den anhand der Darstellung der Fig. 10 beschriebenen Trennungsprozess unterstützen. Der gesamte Vorgang kann durch Veränderung der Magnetfeldkonfiguration beeinflusst werden. Man hat beispielsweise festgestellt, dass eine kleine Aufwärtsbewegung des oberen Magneten 30 das Magnetfeld derart verändert, dass die Menge der auf dem Endlosband 13 abgelagerten Druckpartikel wesentlich erhöht wird. Allerdings sinkt dabei die Stabilität der Wulststruktur bei hohen Vorschubgsschwindigkeiten des Endlosbandes oder dar Drehtrommel etwas ab.

Der untere Magnet 26 und der obere Magnet 30 wirken also bei der Ausbildung des Magnetfeldes zusammen, wodurch einige wünschenswerte Eigenschaften des Magnetfeldes entstehen. Dieses weist einen etwa zylindrisch geformten inneren Teil auf, in dem das Magnetfeld sehr stark ist. In diesem Kernbereich erreicht oder übersteigt das Magnetfeld Werte, die ausreichen, die Magnetisierung der Druckpartikel mindestens zu 90% zu sättigon. An dor Austrittnseite des Kernbarcichs wird das Magnatfold rasch schwacher, wobai dio magn3tisch3n Feldlinien in dör in Fig. 3 dargestellten Weise längs des rechten Teils der Wulstbegrenzung auseinanderlaufen. An der Ecke, an welcher

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die Austrittsseite des Kernbereiches von der Bahn der mikrostrukturierten Oberfläche der unteren Schicht geschnitten wird, verlaufen die Magnetfeldlinien relativ steil, wobei der Winkel zwischen der Magnotfaldlinie und einer Normalen auf die untere Schicht zwischen 5 und 4o° liegt. Die Austrittsfläche des inneren, ein hohes Magnetfeld aufweisenden Kernbereichs ist eine konvexe, zylindrische Fläche, welche die magnetischen Kraftlinien durchsetzen, über einen grossen Teil der Austrittsfläche schneiden die magnetischen Kraftlinien diese Austrittsfläche unter einem Winkel (relativ zur Flächennormalen) der bei allen Feldlinien etwa gleich ist. Diese Austrittsseite des inneren Hochfeld-Kernbereichs bildet etwa eine Seite des rotierenden Wulstes aus magnetisierbaren, leitenden Druckpartikeln, die damit in einem Gebiet innerhalb des Hochfeld-Kernbereiches gehalten wird. Dies gilt nur nicht an dar Austrittsseite, wo einige der Druckpartikel durch ein Gebiet wandern, in dem die Grosse des Magnetfeldes wesentlich unterhalb der Grosse eines Sättigungsmagnetfeldes liegt. Im Bereich dieser geringeren Feldstärke wird durch die Drehbewegung des Wulstes sichergestellt, dass die Magnetisierung der Partikel bei der Bewegung im wesentlichen unverändert bleibt.

Der Wulst dreht sich in dem speziell geformten Magnetfeld frei. Der im Hochfeldbereich angeordnete Teil des Wulstes dreht sich deshalb frei, v/eil das magnetisch gesättigte Material im Wulst durch Rotationshysteroseerscheinungen nicht wesentlich behindert wird.

Der Teil des Wulstes in dem Bereich mit schwächerem Magnetfeld

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an der Ausgangsseite des Wulstes dreht sich deswegen frei, weil die Magnetisierung der Partikel durch deren Bewegung im wesentlichen unverändert bleibt. Die durch die Bewegung der Oberfläche des Endlosbandes oder der Drehtrommel auf die Unterseite des Wulstes übertragenen Reibungskräfte reichen daher aus, eine Drehbewegung des Wulstes zu erzeugen, auch wenn dem Kräfte entgegenwirken, die auf der unvollständigen Sättigung des Materials im Inneren des Wulstes oder an der Austrittsseite des Wulstes beruhen , wo die Magnetisierung bei der Bewegung des Wulstmaterials durch das schwächere Feld nicht genau konstant bleibt.

Die von der bewegten unteren Schicht (Endlosband oder Drehtrommel) auf den Wulst übertragenen Reibungskräfte liefern auch so viel Energie, dass damit von der Aussenseite des Wulstes eine Schicht des magnetisierbarer Materials abgelöst werden kann, die dann in Form einer dünnen Lage auf der unteren Schicht aufliegt und von dieser von der Färbestation 12 zur Druckstation 14 transportiert wird.

Aufgrund der Orientierung der magnetischen Kraftlinien an der Ecke, an der diese Ablösung stattfindet, wird das magnetisierbare Material in Form von gestreckten Ketten aus dem Wulst herausgelöst, die dann auseinanderbrechen und auf der Oberfläche der unteren Schicht segmentförmige Ablagerungen hinterlassen. Diese segmentförmigen Ablagerungen haben die Form von Hügeln oder Türmchen. Dadurch kann eine Abgabeschicht mit einer Struktur erzeugt werden, wie sie zur Durchführung das Elektroimpulsdruckverfahrens besonders günstig ist. In der Praxis

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wird die Grosse des Magnetfeldes im Inneren des interessierenden Magnetfeldbereiches je nach Anwendung gewählt. Dio Grosse ' des Magnetfeldes hängt von der Hysteresekurve des in die Druckpartikel eingebauten magnetisierbaren Materials ab. Bei einem typischen Fall, bei dem die Druckpartikel entsprechend Beispiel 2 der parallelen Patentanmeldung P (US-SN 710 282 - eingereicht am 30.JuIi 1976) desselben Anmelders hergestellt werden, wird dieses Material bei einer Feldstärke von etwa 2000 Oe zu 90% gesättigt.

In diesem Fall wird also die Feldstärke in dam inneren Hochfeld-Kernbereich bei etwa 2000 Oe oder höher liegen, während die Feldstärke in dem etwas schwächeren Feldbereich an der Austrittsseite des Wulstes etwas unterhalb von 20OO Oe liegt.

Ein weiterer variabler Faktor ist die geometrische Grössa des Hochfeld-Kernbereichs. Praktisch ist die Grösss dieses Kernbereichs mit der geometrischen Grosse des rotierenden Wulstes 32 verknüpft. Bei Verwendung dor oben beschriebenen Druckpartikel und bei einem Durchmesser des Wulstes von etwa O,3 cm kann die Vorschubgeschwindigkeit der unteren Schicht bei einer bestimmten Magnetfeldkonfiguration maximal zwischen 50 und 75 cm pro Sekunde liegen. Eine weitere Erhöhung des Wulstdurchmessers und damit eine Erhöhung dar Vorschubgeschwindigkeit der unteren Schicht bis auf 125 cm pro Sekunde lässt sich durch Erhöhung der Grosse und der Feldstärke der Magnete und/oder der Erhöhung des Gehaltes an magnatisierbaram Material in den Druckpartikalr. erraichan.

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Bei Ausführungsformen mit einem Endlosband als untere Schicht kann das Endlosband sehr dünn sein. Die geometrischen Abmessungen des Magneten und die mit ihm erzeugten Feldstärken können dann klein sein. Wenn als untere Schicht eine feste Drehtrommel verwendet wird, die eine grössere Dicke aufweist als das Endlosband, dann müssen die Magnete grosser sein. Die geometrischen Abmessungen des unteren Magneten 26 und des oberen Magneten 30 sind dann grosser zu wählen; dasselbe gilt für die Feldstärke des Magnetfeldes, da der Hochfeld-Kernbereich durch die Dicke der Trommel hindurchreichen und oberhalb derselben liegen muss, damit sich auf dor Oberseite der unteren Schicht ein Wulst mit einem ausreichenden Durchmesser ausbilden kann, der auf der unteren Schicht mit hoher Geschwindigkeit frei von Schwankungen rotiert.

Wie bereits erwähnt, kann es bei bevorzugten Ausführungsformen wünschenswert sein, magnetisches Material, beispielsweise Nickel, in die untere Schicht auf der Oberfläche des Endlosbandes oder der Drehtrommel einzulagern. Das magnetische Material in dar unteren Schicht erhöht nicht nur die Adhäsion zwischen den magnetlsierbaren Druckpartikeln in dem Wulst und der Oberfläche der unteren Schicht, sondern sie erhöht auch die Dicke der in der magnetischen Färbestation auf die untere Schicht aufgebrachten Lage der Druckpartikel. Diese Lage wird auch bei der Bewegung zur Druckstation besser an der unteren Schicht fastgahaltGn.

Selbstverständlich kann die Polarität der Magnete gegenüber der beschriebenen und in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform

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ausgetauscht werden.

Bei Ausführungsformen, bei denen als Unterstützung für die Druckpartikel entweder ein Endlosband oder eine Drehtrommel verwendet wird, haben die Pole des Magneten 26 scharfe Kanten an den Ecken 58 und 80. Der Abstand zwischen diesen Ecken kann etwa zwischen 1,25 und 5 cm liegen. Die Kante an der Ecke 58, die man als Austrittsecke bezeichnen könnte, ist etwas höher als die Kante der Ecke 80, die man entsprechend als Eintrittsecke bezeichnen kann. Das rührt daher, dass der drehende Wulst 32 dicht an der Kante an der Austrittsseite angeordnet ist und von dem sich schnell ändernden, lokalisierten Magnetfeld abhängig ist. Die entsprechende Kante auf der Eintrittsseite ist dagegen etwas niedriger angeordnet und liegt unterhalb des Weges der unteren Schicht. Dadurch soll die Wahrscheinlichkeit verringert werden, dass sich oberhalb dieser Kante an der Eintrittsseita des Hochfeld-Kernbereichs ein unerwünschter Wulst ausbildet.

Der Nordpol an der Eintrittsseite und der Südpol an der Austrittsseite können die Pole eines einzigen Magneten sein, wie dies in der Zeichnung dargestellt ist. Sie können aber auch die polarisierten Seiten von zwei Magneten sein, die entsprechend angeordnet sind.

Sowohl bei der Ausführungsform mit einsm Endlosband als auch bei der Ausführungsform mit einer Drehtrommel ist der obere Magnet 30 parallel zum unteren Magnet 26 angeordnet, d.h. der Nordpol liegt bei beiden Magneten auf der Eintrittsseite

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und der Südpol bei beiden Magneten auf der Austrittsseite. Diese Pole können die beiden gegenüberliegenden Flächen einer einzigen magnetisierten Platte umfassen. Der obere Magnet ist etwa gegenüber der Kante an der Ecke 58 am Austrittspol des unteren Magneten angeordnet, jedoch nach vorne in Bewegungsrichtung der Druckpartikelschicht geschwenkt und etwas in dieser Richtung versetzt. Der obere Magnet ist gegenüber dem unteren Magnet etwas entfernt, so dass Raum zur Aufnahme des speziell zur Ausbildung des rotierenden Wulstes 32 geformten Feldes bleibt.

Der Abstand zwischen der Ecke 58 und dem am wenigsten entfernten Teil des oberen Magneten liegt beispielsweise zwischen 0,75 und 3,8 cm. Der Abstand zwischen der Nordpolfläche und der Südpolfläche des oberen Magneten kann in diesem Fall zwischen 0,5 und 2,5 cm liegen.

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Claims (11)

DR.-INS. OIPL.-INS. M. SC. OIPI..-PH"S. DI. TIPL-TMVS. HÖGER - STELLRECHT - GR1ESSBACiH - HAECKER PATENTANWÄLTE IN STUTTGART A 42 347 b Anmelder: EPP Corp., 75 Federal Str u - 163 Boston, Mass. 02110 14. Juli 1977 USA Patentansprüche :

1.J Vorrichtung zur Beschichtung einer vorgeschobenen länglichen Fläche mit Druckpartikeln, die aus einem Behälter lose auf die Fläche aufgebracht werden, dadurch gekennzeichnet, dass man im Bereich der Fläche ein Magnetfeld erzeugt, welches von der Fläche durch die aufgebrachten Partikel (24) hindurchgehende Komponenten aufweist und derart orientiert ist und eine solche Grosse aufweist, dass sich auf der Fläche eine wulstförmige Anordnung (32) der eine magnetisierbare Substanz enthaltenden Druckpartikel ausbildet, die um eine im Magnetfeld im wesentlichen feststehende Achse rotiert und sich quer zur Vorschubrichtung der Fläche erstreckt, so dass einige der Partikel durch die Fläche aus der wulstförmigen Ansammlung herausgelöst werdan und eine Schicht auf der Fläche bilden, in der sie in Form von im Abstand zueinander angeordneten Gruppen unregelmässigar Höhe angeordnet sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzeugung des Magnetfeldes ein Magnet (26) vorgesehen ist, dessen Pole auf der der Oberseite der Fläche gegenüberliegenden Seite angeordnet sind.

3. Vorrichtung nach Ansnruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzeugung des Magnetfeldes ein zweiter Magnet (30) vorgesehen ist, dessen Pole auf der Oberseite der Fläche angeordnet sind.

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4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnet (26) auf der Unterseite ein Hufeisenmagnet ist.

5. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftlinien (72) des Magnetfeldes grosse Komponenten in Vorschubrichtung aufweisen.

6. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fläche durch ein fortlaufendes Band (18) gebildet wird.

7. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fläche magnetisierbares Material enthält.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das magnetisierbare Material in Form von diskreten Partikeln verteilt ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Fläche eine untere Schicht aufweist, auf der eine Beschichtung mit einer Vertiefungen und Erhebungen aufweisenden, mikrostrukturierten Oberfläche aufgebracht ist, in welcher die Partikel aus magnetisierbarem Material verteilt sind.

10. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stärke des Magnetfeldes

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so gross ist, dass ein Teil des magnetisierbaren Materials in den Druckpartikeln (24) im wesentlichen gesättigt ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass sich ein Teil der wulstförmigen Ansammlung (32) in einem Magnetfeld befindet, dessen Stärke unter dor eines Magnetfelds liegt, welches eine weitgehende Sättigung des magnetisierbaren Materials in den Druckpartikeln (2 4) erzeugt.

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