DE3120191A1

DE3120191A1 - Elektrographisches aufzeichnungsgeraet

Info

Publication number: DE3120191A1
Application number: DE19813120191
Authority: DE
Inventors: Roger D. 80235 Denver Col. Erickson
Original assignee: Honeywell Inc
Current assignee: Honeywell Inc
Priority date: 1980-05-23
Filing date: 1981-05-21
Publication date: 1982-02-25
Also published as: GB2076746B; CA1168695A; US4316198A; JPS5719762A; GB2076746A; JPS6235675B2

Description

S * Ι· 4 # * » Λ- JtO* * β ♦ β ·

Die vorliegende Erfindung betrifft ein elektrographisches Aufzeichnungsgerät nach dem Gattungsbegriff des Anspruches 1.

Bislang erfolgte die elektrographische Aufzeichnung, indem zunächst ein latentes elektrostatisches Bild auf einem Aufzeichnungsmedium aufgebracht wurde. Das elektrostatische Bild wurde sodann durch die Ablagerung von einem farbigen Tonermittel entwickelt, das an dem Aufzeichnungsträger gemäß dem Muster des latenten elektrostatischen Bildes anhaftet. Das Tonerbild wird sodann fixiert, was durch Erhitzen oder Druckeinwirkung erfolgt, um eine permanente Aufzeichnung zu bilden.

In der jüngsten Zeit wurde eine verbesserte Technologie zur elektrographischen Aufzeichnung entwickelt, bei der das Erfordernis entfällt, ein latentes elektrostatisches Bild aufzubringen. Diese Technologie ist in den US-Patentschriften 3816 840, 3 879 737 und 3 9.46 402 dargestellt und beschrieben. Gemäß dieser Technologie befindet sich eine gewisse Menge von Tonerpulver, das sowohl elektrisch als auch magnetisch leitend ist, in einem Behälter in Nachbarschaft einer Trommel aus nichtmagnetischem Material. Innerhalb der Trommel befindet sich eine Magnetanordnung zur Bildung magnetischer Felder, welche sich durch die umgebende Trommel erstrecken. Bei einer Ausführungsform rotiert die Trommel um die im Innern stationär angeordnete Magnetanordnung. In einer anderen Ausführungsform ist die Trommel stationär angeordnet, während der sich im Innern befindliche Magnetkern rotiert. In jedem Fall wird das Tonerpulver aus dem Zuführbehälter durch die Magnetfelder herausgezogen und auf dem Außenumfang der Trommel abgelagert. Durch die Rotation der Trommel bzw. des Magnetkernes werden die Tonerpartikel entlang des Umfanges der Trommel zu einer Aufzeichnungsstation bewegt.

An der Aufzeichnungsstation wird das Aufzeichnungsmedium in geringem Abstand von der Oberfläche der die Tonerpartikel tragenden Trommel vorbeibewegt. Das Aufzeichnungsmedium umfaßt eine Stützschicht, beispielsweise aus Papier, um eine

dielektrische Schicht zu bilden. Ein elektrisch leitfähiges Element ist auf der der Trommel gegenüberliegenden Seite angeordnet. Unter dem Einfluß der magnetischen Felder bilden die Tonerpartikel kontaktdrahtähnliche Ketten auf der Oberfläche' der Trommel. Diese kontaktdrahtähnlichen Ketten weisen eine ausreichende Länge auf, um bei ihrer Vorbeibewegung die Oberfläche des Aufzeichnungsmediums zu berühren. Auf Grund der magnetischen Felder werden diese Tonerpartikel solange nicht auf der Oberfläche des Aufzeichnungsmediums abgelagert, bis ein elektrisches Feld zwischen der Trommel bzw. den von der Trommel getragenen Elektroden und der leitenden Stützplatte auf der anderen Seite des Aufzeichnungsmediums gebildet wird. Wenn derartige elektrische Felder gebildet werden, so übersteigen die elektrostatischen Ladungen den Einfluß des magnetischen Feldes und die Tonerpartikel werden in ausgewählten Bereichen entsprechend dem durch die elektrischen Felder gebildeten Muster auf dem Aufzeichnungsmedium abgelagert.

Ein analoges, in den vorstehend erwähnten Patentschriften gezeigtes Ausführungsbeispiel verwendet eine etwas andere Technik, bei der das Auf zeichnung sitiedium gleichförmig mit Tonerpartikeln beschichtet ist und bei der unerwünschte Teile der Tonerpartikel durch das magnetische Feld abgesaugt werden. Die erwünschten, mit Tonerpartikel zu bedeckenden Bereiche haften an dem Aufzeichnungsmedium durch die überlagerung eines elektrischen Feldes in der vorstehend erwähnten Weise an.

In jedem Fall führt diese verbesserte Technologie zu einer sogenannten direkten Schreibtechnik, da es nicht erforderlich ist, zunächst ein elektrostatisches Bild auf dem Aufzeichnungsmedium aufzubringen, um dieses sodann anschließend zu entwickeln.

Bei dem Ausführungsbeispiel, bei welchem die Magnetanordnung und somit das magnetische Feld stationär ist und die äußere Trommel rotiert, ergeben sich verhältnismäßig unscharfe Aufzeichnungen, da die Signalelektroden, auf der der Trommel gegenüberliegenden Seite des Aufzeichnungsmediums angeordnet sind.

W. --Β Α"

Ausgehend von dieser bekannten Anordnung ist es daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein elektrographisches Aufzeichnungsgerät so zu verbessern, daß man eine saubere und scharf konturierte Aufzeichnung erhält. Die Lösung dieser Aufgabe gelingt gemäß der im Anspruch 1 gekennzeichneten Erfindung. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen entnehmbar.

Bei dem Aufzeichnungsgerät gemäß der vorliegenden Erfindung werden Tonerpartikel mit elektrischen und magnetischen Eigenschaften von einem Zuführungsbehälter mittels einer rotierbaren Trommel bzw. Hülse zu einer Aufzeichnungsstation transportiert. Die Hülse rotiert um eine Magnetkernanordnung, durch welche ein magnetisches Feld erzeugt wird, das die Tonerpartikel auf der Oberfläche der Hülse bei deren Rotation festhält. An der Aufzeichnungsstation wird eine dynamische Brücke aus Tonerpartikeln zwischen dem Umfang der Trommel und einem magnetisch leitfähigen Streifen gebildet, der sich in einem vorbestimmten Abstand von der Oberfläche der Trommel befindet. Ein Aufzeichnungsmedium wird zwischen dear Trommel und dem magnetisch leitfähigen Streifen hindurchgeführt, wobei sich die Unterseite des Aufzeichnungsmediums in Kontakt mit dem magnetisch leitfähigen Streifen befindet. Eine Reihe von Aufzeichnungselektroden ist so angeordnet, daß diese sich in elektrischem Kontakt mit den Tonerpartikeln in der Brücke befinden. Das Aufzeichnungsmedium wird durch eine elektrisch leitfähige Platte abgestützt. Wenn eine oder mehrere der Elektroden erregt werden, so bildet sich ein Leitungspfad zwischen der Elektrode und der elektrisch leitfähigen Stützplatte, der über die Brücke von Tonerpartikeln zu der Oberfläche des Aufzeichnungsmediums verläuft. Auf diese Weise wird die dielektrische Oberfläche des Aufzeichnungsmediums elektrisch geladen und es werden Tonerpartikel an diesen Stellen abgelagert. Anhand eines in den Figuren der beiliegenden Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles sei im folgenden die Erfindung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt durch das erfindungsgemäße

Aufzeichnungsgerät; und
Fig. 2 eine Draufsicht auf die Elektrodenanordnung

in Fig. 1.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Aufzeichnungssystem werden durch eine Magnetkernanordnung 2 mehrere abwechselnde Magnetpole entlang eines zylindrischen Umfanges gebildet. Die Magnetkernanordnung 2 umgibt eine zylindrische Trommel bzw. Hülse 4, die aus einem nicht leitenden, nicht magnetischen Material besteht. Die Trommel 4 wird in Umfangsrichtung durch eine herkömmliche, nicht dargestellte Einrichtung angetrieben, so daß sie um die Magnetkernanordnung rotiert. Ein Zuführbehälter 6 befindet sich in unmittelbarer Nachbarschaft zu dem Umfang der Trommel 4, wobei dieser sich über die gleiche Länge wie die Trommel erstreckt. Der Zuführbehälter enthält eine gewisse Menge von Tonerpulver 8. Das Tonerpulver ist sowohl elektrisch als auch magnetisch leitfähig, wie dies auch bei den Ausführungsbeispielen gemäß den eingangs erwähnten US-Patentschriften der Fall ist. Das durch die Magnetkernanordnung 2 erzeugte magnetische Feld bewirkt ein Anhaften der magnetischen Tonerpartikel 8 an der Oberfläche der Trommel 4. Die untere Kante 10 des Zuführbehälters 6, d. h. die dem Umfang der Trommel 4 benachbarte Kante bildet ein Abstreifblatt für die Bemessung einer vorbestimmten Menge von Tonerpartikeln auf der Oberfläche der Trommel 4. Wenn die Tonerpartikel durch die rotierende Trommel hinter das Abstreifblatt 10 bewegt werden, so bilden sie kontaktdrahtähnliche Ketten 12 mit einer Gestalt entsprechend dem Muster der magnetischen Felder, die durch die Magnetkernanordnung 2 gebildet werden.

Gegenüber dem Außenumfang der Trommel 4 und in einem gewissen Abstand von diesem Außenumfang sind Mittel angeordnet, um eine Wegstrecke vorzugeben, entlang welcher das Aufzeichnungsmedium 14 bewegt wird. Das Aufzeichnungsmedium 14 besteht vorzugsweise aus einem Trägersubstrat, welches wenigstens geringfügig elektrisch leitfähig ist und auf dessen Oberfläche sich eine dielektrische Schicht befindet. Die den Bewegungsweg des Aufzeichnungs-

mediums 14 vorgebenden Mittel umfassen eine nicht-magnetische Stützplatte 16, die vorzugsweise elektrisch leitfähig ist. In die Stützplatte 16 ist ein dünner, magnetisch leitfähiger Streifen 18 eingelassen. Der Streifen 18 erstreckt sich parallel zu der Achse der Trommel 4 und er befindet sich an einer Stelle, die der Oberfläche der Trommel 4 am nächsten benachbart ist. Wenigstens ein Teil der der Tonerbrücke gegenüberliegenden Stützplatte muß elektrisch leitfähig sein und einen elektrischen Kontakt mit dem Aufzeichnungsmedium gegenüber der Tonerbrücke bilden. Dieser Teil kann auch durch den magnetisch leitfähigen Streifen 18 vorgegeben sein.

Die Anordnung des magnetisch leitfähigen Streifens 18 ruft eine scharfe Konzentration des durch die Magnetkernanordnung 2 erzeugten magnetischen Feldes hervor, wobei dieses Feld zwischen der Trommel 4 und dem Streifen 18 verläuft. Da die kontaktdrahtähnlichen Ketten von Tonerpartikeln 12 im wesentlichen gemäß dem Muster des magnetischen Feldes verlaufen, wird eine stark konzentrierte, genau definierte Tonerbrücke 20 zwischen dem Umfang der Trommel 4 und der Oberfläche des Aufzeichnungsmediums 14 gebildet. Solange die Trommel 4 fortgesetzt rotiert, werden magnetische Tonerpartikel konstant der Brücke 20 zugefügt und aus dieser entfernt, während die Brücke 20 selbst eine stabile Lage beibehält. Eine solche Brücke sei als dynamische Brücke bezeichnet. Die von der Brücke 20 entfernten Tonerpartikel bilden die kontaktdrahtähnlichen Ketten 12 rund um den Umfang der Trommel, bis diese wieder mit dem Tonerpulver 8 in dem Zuführbehälter 6 vereinigt werden. Wenn das Aufzeichnungsmedium 14 hinter die Brücke 20 bewegt wird, so streifen die Tonerpartikel in der Brücke über die Oberfläche des Aufzeichnungsmediums, aber es . werden im wesentlichen keine Tonerpartikel auf der Oberfläche des Aufzeichnungsmediums abgelagert, da das magnetische Feld eine Anziehungskraft auf die Tonerpartikel ausübt.

Um eine Datenaufzeichnung auf dem Aufzeichnungsmedium zu bewirken, ist eine Bank von leitfähigen Elektroden 22 in dem Raum zwischen der Trommel 4 und der Oberfläche des Aufzeichnungs-

mediums 14 angeordnet. Die Elektroden sind so angeordnet, daß sich wenigstens ihre Enden in physikalischem und elektrischem Kontakt mit den Tonerpartikeln in der Brücke 20 befinden. Wenn ein elektrischer Impuls an eine oder mehrere Elektroden 22 angelegt wird, so wird eine elektrische Ladung von den Elektroden über die Tonerbrücke zu der dielektrischen Oberfläche des Aufzeichnungsmediums 14 übertragen. Dieser Impuls führt somit zu dem Aufbringen einer elektrostatischen Ladung auf der dielektrischen Oberfläche des Aufzeichnungsmediums 14. Die elektrostatische Ladung übertrifft die auf die Partikel ausgeübte magnetische Anziehungskraft und verursacht eine Ablagerung 24 von Tonerpartikeln auf der Oberfläche des Aufzeichnungsmediums 14.

Zur Erregung der Elektroden 22 ist eine Signalquelle 26 vorgesehen, die einerseits an die Elektroden 22 und andererseits an Masse angeschlossen ist. Der elektrisch leitfähige Teil der Stützplatte 16 ist ebenfalls mit Masse verbunden. Ein von der Signalquelle 26 an die Elektrode 22 angelegtes Signal verursacht somit über die Brücke 20 eine wirksame Aufladung der dielektrischen Oberfläche des Aufzeichnungsmediums 14, wobei die entgegengesetzte Ladung über die geerdete Stützplatte 16 und die leitende Abstützung des Aufzeichnungsmediums 14 diesem Medium zugeführt wird.

In Fig. 2 ist eine Elektrodenbank veranschaulicht. Es ist erkennbar, daß mehrere Drähte oder Elektroden 22 dicht benachbart angeordnet sind und durch einen isolierenden Block 28 in ihrer Lage gehalten werden. Der isolierende Block 28 trennt die Elektroden 22 elektrisch voneinander. Die Vorderkante des Blockes ist schräg abgeschliffen, um die Spitzen der Elektroden 22 in elektrischen Eingriff mit den Tonerpartikeln in der Brücke 20 zu bringen. Durch diese Anordnung werden die Elektroden 22 stabil gelagert, während sie zusätzlich mit den Tonerpartikeln der Brücke 20 elektrisch in Kontakt gelangen können.

Durch die Anbringung der Elektroden 22 in dem Raum zwischen der Trommel 4 und der Oberfläche des Aufzeichnungsmediums 14 ergibt sich ein System, durch welches die gleichmäßige Verteilung der

η *v Oi -ι ρ ό ft

— Q — '

Tonerpartikel auf Grund der Rotationsbewegung der Trommel und des stationären magnetischen Feldes beibehalten wird, während die Auflösung und Schärfe des Bildes auf Grund der Anordnung der Elektroden auf der gleichen Seite des Aufzeichnungsmediums wie die Tonerbrücke erhalten wird. Das vorliegende System bietet ebenfalls den Vorteil eines sauberen Hintergrundes des Aufzeichnungsmediums, was bei der Technik mit vorbeschichtetem Aufzeichnungsmedium nicht erzielbar ist. Auf Grund der stationären Anordnung der Magnetpolanordnung ist schließlich eine Aufzeichnung mit hoher Geschwindigkeit des Aufzeichnungsmediums möglich. Die Hülse 4, die als Trommel dargestellt ist, kann ein flexibler Riemen sein, der an die Form der Magnetanordnung angepaßt ist.

Leerseite

Claims

Patentansprüche:

ΓΙ.)Elektrographisches Aufzeichnungsgerät, zeichnet durch

eine nicht-magnetische Stützplatte (16) für die Abstützung eines Aufzeichnungsmediums (14);

eine stationär angeordnete vielpolige Magnetancrdnung (2); eine rotierbar gelagerte, die Magnetanordnung umgebende nicht magnetische Hülse (4), die einen geringen Abstand von der Oberfläche des Aufzeichnungsmediums aufweist; einen Zuführbehälter (6) für Tonerpartikel (8) in Umfangsnähe der Hülse, um durch das von der Magnetanordnung erzeugte magnetische Feld Tonerpartikel von dem Zuführbehälter auf die Hülse ziehen zu können; einen in die Stützplatte eingelassenen magnetisch leitfähigen Streifen (18), der sich parallel zu der Hülsenachse unterhalb der Hülse erstreckt, um das magnetische Feld zu konzentrieren und eine dynamische Brücke (20) von Tonerpartikeln zwischen der Hülse und der Oberfläche des Aufzeichnungsmediums zu bilden, wobei ein Teil der Stützplatte elektrisch leitend ist und sich mit dem Aufzeichnungsmedium gegenüber der Tonerbrücke in Kontakt befindet; und eine Reihe von Aufzeichnungselektroden (22) zwischen dem Hülsenumfang und dem Aufzeichnungsmedium, wobei sich

wenigstens die Enden der Aufzeichnungselektroden in elektrischem Kontakt mit den Tonerpartikeln in der Tonerbrücke befinden.
2. Aufzeichnungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (4) elektrisch nichtleitend ist.
3. Aufzeichnungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufzeichnungselektroden (22) elektrisch leitend und unmagnetisch sind.
4. Aufzeichnungsgerät nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Signalquelle (26) zum selektiven Zuführen von ImpulsSignalen zu einzelnen Aufzeichnungselektroden, um elektrische Ladungsmuster über die Tonerbrücke (20) und durch Zusammenwirken mit dem elektrisch leitfähigen Teil der Stützplatte (16) auf das Aufzeichnungsmedium (14) zu übertragen und dementsprechend Tonerpartikel (8) abzulagern.
5. Aufzeichnungsgerät nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Tonerpartikel (8) elektrisch und magnetisch leitfähig sind.