DE3411948C2

DE3411948C2 -

Info

Publication number: DE3411948C2
Application number: DE3411948A
Authority: DE
Inventors: Masahiro Yokohama Jp Hosoya; Tsutomu Yokosuka Kanagawa Jp Uehara; Takefumi Yokohama Jp Nosaki
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1983-03-31
Filing date: 1984-03-30
Publication date: 1990-04-19
Also published as: US4568955A; DE3411948A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Aufzeichnungsgerät nach dem Ober begriff des Patentanspruches 1 und insbesondere ein Auf zeichnungsgerät, bei dem eine Signalspannung entsprechend einer Bildinformation an die eine Seite eines Aufzeichnungs trägers angelegt wird, während ein sichtbares Bild durch auf der anderen Seite des Aufzeichnungsträgers vorgenommene Entwicklung erzeugt wird.

Ein Entwicklungsverfahren, bei dem ein pulverförmiger oder flüssiger Entwickler auf die eine Seite eines Aufzeichnungs trägers aufgebracht wird, während an seine andere Seite eine Signalspannung angelegt wird, wird auch als Kontragraphie bezeichnet. Dabei wird eine Aufzeichnungselektrode in Berührung mit der einen Seite des Aufzeichnungsträgers ge halten, während die Entwicklung mittels des pulverförmigen oder flüssigen Entwicklers gleichzeitig mit der Anlegung einer Signalspannung an diese Elektrode auf der anderen Seite des Aufzeichnungsträgers durchgeführt wird. Durch die Gleichzeitigkeit der Anlegung der Signalspannung und der Entwicklung wird der Aufzeichnungsprozeß vereinfacht. Da außerdem das sichtbare Bild auf der Seite des Aufzeichnungs trägers, die von der mit der Aufzeichnungselektrode in Berührung stehenden Seite abgewandt ist, erzeugt wird, eignet sich dieses Verfahren für Farbaufzeichnung, bei der eine Entwicklung mehrfach am selben Aufzeichnungsträger erfolgt.

Fig. 1 veranschaulicht ein an sich bekanntes Aufzeichnungs gerät, das nach dem Kontragraphieverfahren unter Verwendung eines pulverförmigen Entwicklers arbeitet. Dieses Gerät enthält einen Entwicklerträger oder -förderer 1, auf dessen Oberfläche eine Schicht eines pulverförmigen Entwicklers oder Entwicklerpulvers 2 mittels Magnetkraft o. dgl. erzeugt wird. In der Nähe der Entwicklerschicht sind ein Aufzeichnungsträger 3 und eine Aufzeichnungselektrode 4 zur Durchführung der Entwicklung angeordnet. Dieses Gerät ist jedoch mit den im folgenden geschilderten Mängeln behaftet.

Der pulverförmige Entwickler 2 neigt zu einem Selbst verklumpen aufgrund Coulombscher Kräfte infolge der gegenseitigen Reibungselektrifizierung der Entwickler teilchen, Van der Waalscher Kräfte usw. Außerdem ist er Bildkräften unterworfen, die bestrebt sind, ihn an der Oberfläche des Entwicklerförderers 1 festzuhalten. Wenn als Entwickler pulver 2 ein magnetischer Toner verwendet wird, der durch Magnetkräfte auf der Oberfläche des Entwickler förderers 1 festgehalten wird, wird durch die Magnet kräfte eine weitere Haltekraft auf den Entwickler 2 ausgeübt. Diese Haltekraft muß durch Anlegung einer ausreichend hohen Spannung an die Aufzeichnungselek trode 4 von einer Aufzeichnungssignalquelle her über wunden werden, um eine Übertragung des Entwicklers 2 von der Oberfläche des Entwicklerförderers 1 auf die Oberfläche des Aufzeichnungsträgers 3 zu bewirken. Dieser Umstand wirft Probleme bezüglich der Konstruktion und auch im Hinblick auf die Herstellungskosten auf. Da außerdem im Spalt zwischen dem Aufzeichnungsträger 3 und dem Entwicklerförderer 1 ein elektrisches Feld hoher Intensität vorliegen muß, muß dieser Spalt auf eine sehr kleine Größe eingestellt sein. Dies erfordert eine hohe mechanische Präzision. Zur Erzeugung eines Entwicklerbilds mit einer niedrigen Aufzeichnungsspan nung ist bereits vorgeschlagen worden, die Entwicklung mit einem mit der Entwicklerschicht in Berührung stehen den Aufzeichnungsträger 3 durchzuführen. Dabei ist es jedoch schwierig, den an den bildfreien Bereichen anhaftenden Entwickler 2, der eine Bildverschleierung her vorruft, zu entfernen. Außerdem muß als Aufzeichnungsträger 3 ein stark isolierendes, spezielles Blatt verwendet werden, um einen Durchschlag desselben aufgrund einer Entladung zwischen der Aufzeichnungselektrode 4 und dem Entwickler förderer 1 zu vermeiden. Ein mit einem flüssigen Entwickler arbeitendes Aufzeichnungsgerät ist mit ähnlichen Problemen behaftet, wie sie vorstehend geschildert sind. Genauer gesagt: die im flüssigen Entwickler enthaltenen Tonerteil chen besitzen eine geringe Mobilität und benötigen daher eine hohe Spannung für die Erzielung eines sichtbaren Bilds hoher Dichte. Um darüber hinaus verstärkte Verschleierung aufgrund des Eindringens des flüssigen Entwicklers in den Aufzeichnungsträger zu verhindern, muß mindestens eine Seite des Aufzeichnungsträgers einer ein Eindringen des flüssigen Entwicklers verhindernden Behandlung unterworfen worden sein.

In der JP-OS 58-44 458 ist ein Aufzeichnungsgerät beschrie ben, bei dem zwei einander gegenüberliegende Elektroden auf der Oberfläche einer Hülse vorgesehen sind. Durch An liegen einer Wechselspannung zwischen diese Elektroden wird ein magnetischer Entwickler zwischen den Elektroden hin und her bewegt. Auf diese Weise wird die von einer Magnet walze ausgeübte Kraft, die den Entwickler auf der Oberfläche der Hülse hält, überwunden, so daß der Entwickler zu einer Steuerelektrode fliegen kann. Der Entwickler auf der Hülse wird so zu einem zwischen der Hülse und der Steuerelektrode vorgesehenen Aufzeichnungsträger abhängig vom Ein- und Ausschalten der Steuerelektrode angezogen. Es ist bei einem derartigen Aufzeichnungsgerät nur relativ schwierig, die Steuerelektrode mit hoher Geschwindigkeit zu schalten, falls die an der Steuerelektrode liegende Steuerspannung hoch ist. Wenn der Entwickler nämlich an der Hülse haftet, muß nämlich die Steuerspannung an der Steuerelektrode sehr hoch sein, damit der Entwickler zu der Steuerelektrode fliegen kann. Ausgehend von dieser Erkenntnis wird daher bei dem bekannten Aufzeichnungsgerät eine Wechselspannung zwi schen die einander gegenüberliegenden Elektroden auf der Hülse gelegt. Durch Anlegen der Wechselspannung wird der Entwickler zwischen den Elektroden hin und her bewegt, um so den Entwickler die ihn auf der Hülse zurückhaltende Kraft der Magnetwalze überwinden zu lassen. Auf diese Weise kann die Steuerspannung vermindert werden.

In der DE-OS 31 20 769 ist eine Vorrichtung zum Transport und zur elektrostatischen Aufladung von Teilchen beschrieben, bei der ein Vorratsbehälter für Tonerteilchen und eine eine Erregerschicht aufweisende Transporteinrichtung zur elektro statischen Aufladung der Teilchen vorgesehen sind. Um nun bei dieser bekannten Vorrichtung Anhäufungen von Teilchen auf der Erregerschicht zu vermeiden und um die elektro statische Aufladung zu verstärken, sind mechanische Schwinger vorgesehen, welche die Teilchen in Bewegung versetzen.

Schließlich ist in der JP-OS 58-44 457 ein Aufzeichnungs gerät beschrieben, bei dem ein elektrisches Wechselfeld zwischen einer Tonerfördereinrichtung und einer Steuerein richtung oder Signalelektrode erzeugt wird. Infolge der Einwirkung des elektrischen Wechselfeldes wird der magnetische Toner zwischen der Tonerfördereinrichtung und der Steuer einrichtung hin und her bewegt. Auf diese Weise wird eine Wolke in dem gesamten Bereich zwischen der Tonerförderein richtung und der Steuereinrichtung gebildet.

Bei dem aus der letztgenannten Druckschrift bekannten Aufzeichnungs gerät neigt der Entwickler daher dazu, gegen die Steuer einrichtung 3 zu stoßen und an dieser anzuhaften, was zu Verstopfungen von Entwicklerdurchgangsöffnungen führen kann. Außerdem ist bei dieser bekannten Aufzeichnungsvorrichtung eine relativ hohe Wechselspannung erforderlich, um den Toner hin und her zu bewegen. Daraus folgt, daß eine sehr hohe Signalspannung an die Steuereinrichtung bzw. Signalelektrode angelegt werden muß, um ein Versperren des Entwicklerdurch tritts durch die Entwicklerdurchgangsöffnungen zu vermeiden.

Im Hinblick auf die vorstehend geschilderten Gegebenheiten liegt damit der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Auf zeichnungsgerät zu schaffen, das die Erzeugung eines sicht baren Bilds hoher Güte mit einer niedrigen Aufzeichnungs spannung auch dann erlaubt, wenn zwischen der Aufzeichnungs elektrode und der Oberfläche der Entwicklerförderschicht ein großer Spalt vorhanden ist, wobei keine wesentlich hohe mechanische Präzision erforderlich sein soll und ein unbe handeltes, gewöhnliches Blatt als Aufzeichnungsträger ver wendbar sein soll.

Diese Aufgabe wird bei einem Aufzeichnungsgerät nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 erfindungsgemäß durch die in dessen kennzeichnendem Teil enthaltenen Merkmale gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen 2 und 3.

Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsformen der Er findung im Vergleich zum Stand der Technik anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Schnittansicht eines bis herigen, nach dem Kontragraphieverfahren arbeitenden Aufzeichnungsgeräts,

Fig. 2 eine schematische Schnittansicht eines Auf zeichnungsgeräts gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 3 eine schematische Schnittansicht zur Er läuterung des Arbeitsprinzips des Geräts nach Fig. 2,

Fig. 4 eine schematische Schnittansicht eines Auf zeichnungsgeräts gemäß einer anderen Aus führungsform der Erfindung,

Fig. 5 eine perspektivische Darstellung eines beim Gerät nach Fig. 4 verwendeten Entwickler förderers,

Fig. 6 eine schematische Schnittansicht einer Ab wandlung der Ausführungsform nach Fig. 4,

Fig. 7 eine schematische Schnittansicht eines Auf zeichnungsgeräts gemäß noch einer anderen Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 8 eine in vergrößertem Maßstab gehaltene perspektivische Teilansicht einer Steuer elektrode gemäß Fig. 7,

Fig. 9 eine schematische Schnittansicht zur Er läuterung des Arbeitsprinzips der Aus führungsform nach Fig. 7,

Fig. 10 und 11 schematische Schnittansichten zur Veranschaulichung der Steuerelektrode in verschiedenen Betriebszuständen und

Fig. 12 eine schematische Schnittansicht eines Auf zeichnungsgeräts gemäß einer weiteren Aus führungsform der Erfindung.

Nachdem Fig. 1 eingangs bereits erläutert worden ist, ist im folgenden eine Ausführungsform der Erfindung anhand der Fig. 2 und 3 beschrieben.

Das Aufzeichnungsgerät 10 gemäß Fig. 2 weist ein nicht dargestelltes Gehäuse auf, in welchem eine Aufzeichnungs elektrode 11 so angeordnet ist, daß sie sich in Rich tung der Breite bzw. in Querrichtung eines Auf zeichnungsträgers, d. h. eines Normalpapierblatts 15, senkrecht zu dessen Transportrichtung (Pfeil X) er streckt. Die Aufzeichnungselektrode 11 besteht aus einem Isolator 12 und einer Anzahl von Nadelelektroden 13, die in den Isolator 12 in einer in der angegebenen Querrichtung verlaufenden Reihe eingebettet sind. Die einzelnen Nadelelektroden 13 sind mit einer Signal quelle 14 verbunden. Die Signalquelle 14 legt an die Nadelelektroden 13 eine der aufzuzeichnenden Bild information entsprechende Zeitfolge-Signalspannung an. Das Normalpapier 15 wird von einer Vorratsrolle 16 abgezogen und durch zwei Transport rollenpaare 17 und 18 in Richtung des Pfeils Y am distalen Ende der Aufzeichnungselektrode 11 vorbei transportiert.

Eine zylindrische Entwicklungswalze 19 als Entwickler träger oder -fördereinheit ist in einem Abstand von bei spielsweise 2 mm vom distalen Ende der Aufzeichnungs elektrode 11 angeordnet. Die Entwicklungswalze 19 wird durch einen nicht dargestellten Antriebsmechanismus im Uhrzeigersinn (Pfeil Z) angetrieben. Sie besteht aus einem hohlen Aluminiumzylinder mit einem Außen durchmesser von 40 mm und einer dünnen Polyimidharz schicht, die auf die Mantelfläche und die beiden Enden des hohlen Aluminiumzylinders aufgetragen ist. Die Außenumfangs- oder Mantelfläche der Kunstharzschicht ist mit einer Vielzahl von in Umfangsrichtung beab standeten, axial verlaufenden, parallelen Kupferdraht elektroden 20₁ - 20 _n versehen, die gegeneinander elektrisch isoliert sind. Die linearen Kupferelek troden 20₁ - 20 _n sind durch Aufdampfen einer dünnen Kupferschicht auf die dünne Umfangs-Polyimidschicht der Entwicklungswalze 19 und selektives Ätzen der auf gedampften dünnen Kupferschicht hergestellt. Die linearen Kupferelektroden 20₁ - 20 _n besitzen jeweils eine Breite von 0,5 mm und eine Dicke von 5 µm; ihr gegenseitiger Abstand beträgt 0,2 mm. An die einen Enden der jeweiligen linearen Elektroden oder Elek trodenstreifen 20₁ - 20 _n sind Leitungen 21₁ - 21 _n angeschlossen, welche durch die Entwicklungswalze 19 hindurch verlaufen und sich zu ihrem Mittelbereich er strecken. Am anderen Ende dieser Leitungen 21₁ - 21 _n ist eine nicht dargestellte Bürste vorgesehen.

Im Inneren der Entwicklungswalze 19 sind fünf Strom versorgungs-Elektroden 22₁ - 22₅ angeordnet, die axial verlaufen und in kreisbogenförmiger Anordnung mit einem festen Abstand vom Innenumfang der Ent wicklungswalze 19 längs dieses Innenumfangs angeordnet sind. Die Elektroden 22₁ - 22₅ sind an einem nicht dargestellten, vorrichtungsfesten Element befestigt, d. h. sie sind so festgelegt, daß sie unabhängig von der Drehung der Entwicklungswalze 19 in einer festen, der Aufzeichnungselektrode 11 gegenüberstehenden Lage gehalten werden. Bei der Drehung der Entwicklungswalze 19 gelangen die Leitungen 21₁ - 21 _n aufeinanderfolgend in Kontakt mit den Stromversorgungs-Elektroden 22₁ - 22₅. Von diesen Elektroden 22₁ - 22₅ ist jede zweite Elektrode 22₁, 22₃ und 22₅ mit einer Gleich spannungsquelle 23 verbunden, während die restlichen Elektroden 22₁ und 22₄ an eine Wechselspannungsquelle 24 angeschlossen sind. Wenn die Leitungen 22₁ - 22 _n den Bereich erreichen, in welchem sich die Stromver sorgungs-Elektroden 22₁ - 22₅ befinden, kommen sie aufeinanderfolgend mit den Elektroden 22₁ - 22₅ in Berührung. Auf diese Weise werden in der angegebenen Reihenfolge aufeinanderfolgend eine Gleichspannung, eine Wechselspannung, eine Gleichspannung, eine Wechsel spannung und eine Gleichspannung zwischen benachbarten linearen Elektroden 20₁ - 20₂ angelegt, während letztere an der Aufzeichnungselektrode 11 vorbeilaufen.

Mit einem oberen Bereich der Entwicklungswalze 19 wirkt ein Fülltrichter 25 zusammen, der einen isolierenden Toner 26 als Entwickler enthält und diesen zur Ent wicklungswalze 19 zuführt. Der Toner 26 enthält negativ aufladbare Teilchen, bestehend aus einem Harz oder Kunstharz, z. B. Styrol-, Acryl-, Epoxy-, Polyester- und/oder Maleinharz und deren Mischpolymerisaten, einem Pigment, wie Ruß, und einem Ladungssteuermittel, etwa einem Farbstoff; diese Bestandteile sind im Toner 26 in den gewünschten bzw. erforderlichen Mengenanteilen enthalten. An einem rückseitigen Abschnitt, in Rich tung der Drehung der Entwicklungswalze 19 (Pfeil Z) gesehen, ist eine elastische Klinge 27 angeordnet, welche den Toner 26 zwangsweise auf z. B. eine negative Polarität einstellt und außerdem die Dicke der Toner schicht auf der Entwicklungswalze 19 regelt.

Wenn sich die Entwicklungswalze 19 in Richtung des Pfeils Z im Uhrzeigersinn dreht, wird der im Füll trichter 25 enthaltene Toner 26 zwischen der Ent wicklungswalze 19 und der elastischen Klinge 27 zwangs weise aus dem Fülltrichter 25 entnommen und durch Reibung negativ aufgeladen. Bei der Drehung der Ent wicklungswalze 19 werden eine Wechselspannung VA (z. B. 200 V_p-p 1 kHz) von der Wechselspannungsquelle 24 und eine Gleichspannung VD (z. B. 0 V) von der Gleich spannungsquelle 23 über die Leitungen 21₁ - 21 _n ab wechselnd an die linearen Elektroden 20₁ - 20 _n ange legt. Beispielsweise wird die Wechselspannung VA über die Leitungen 21₂ und 21₄ an die linearen Elektroden 20₂ bzw. 20₄ angelegt, während die Gleichspannung VD den linearen Elektroden 20₁, 20₃ und 20₅ über die Leitungen 21₁, 21₃ bzw. 21₅ aufgeprägt wird. Dabei wird ein elektrisches Wechselfeld zwischen benachbarten linearen Elektroden 20₁ - 20₅ erzeugt. Im elektrischen Wechselfeld werden die Teilchen des Toners 26 so in Schwingung versetzt, daß sie teilweise voneinander und auch von der Mantel fläche der Entwicklungswalze 19 freikommen und in Form einer Tonerwolke in der Nähe der Mantelfläche der Ent wicklungswalze 19 verweilen.

Das Prinzip, nach dem der Toner 26 freigesetzt und in die Form einer Tonerwolke gebracht wird, ist im folgen den anhand von Fig. 3 erläutert. Es sei angenommen, daß die Wechselspannung VA von der Wechselspannungs quelle 24 an die Elektroden 20₃ und 20₅ angelegt wird, während die Gleichspannung VD von der Gleichspannungs quelle 23 den Elektroden 20₂, 20₄ und 20₆ aufgeprägt wird. In diesem Augenblick entsteht ein elektrisches Wechselfeld zwischen z. B. der Elektrode 20₃, an welcher die Wechselspannung VA liegt, und der benachbarten Elektrode 20₂, an welche die Gleichspannung VD ange legt ist. In diesem elektrischen Wechselfeld sind die Teilchen des Toners 26, die durch Reibung an der Mantel fläche der Entwicklungswalze 19 z. B. negativ aufge laden worden sind und von dieser Mantelfläche mitge nommen werden, einer Kraft unterworfen, die bestrebt ist, die Tonerteilchen von der Elektrode 20₂ zur Elek trode 20₃ zu verlagern, sobald eine Bedingung V _A < V _D erfüllt ist; außerdem sind die Tonerteilchen einer Kraft unterworfen, die bestrebt ist, sie von der Elek trode 20₃ zur Elektrode 20₂ zu verlagern, sobald eine Bedingung V _A < V _D erfüllt ist. Der Toner 26 verweilt somit in Form einer Tonerwolke in einem Raum im Be reich der Mantelfläche der Entwicklungswalze 19 zwischen den Elektroden 20₂ und 20₃, während er einer schwingen den Bewegung längs der elektrischen Kraftlinien zwischen den beiden Elektroden unterworfen ist.

Wenn eine positive Signalspannung (von z. B. 100 V) an die Aufzeichnungselektrode 11, an welcher der Auf zeichnungsträger 15 vorbeigefördert wird, angelegt wird, wird der freigesetzte, in dem der Aufzeichnungs elektrode zugewandten Raum zurückgehaltene Toner 26 ohne weiteres veranlaßt, sich zum Normalpapier bzw. Aufzeichnungsträger 15 zu verlagern und sich an diesem unter der in Richtung auf den Aufzeichnungsträger 15 auf ihn einwirkenden Kraft anzulagern, wobei diese Kraft durch das zwischen Aufzeichnungselektrode 11 und Entwicklungswalze 19 erzeugte elektrische Feld her vorgerufen wird. Bei der weiteren Drehung der Ent wicklungswalze 19 gelangen die Leitungen außer Kontakt mit den Stromversorgungs-Elektroden 22₁ - 22₅. Die nicht an der Erzeugung des sichtbaren Bilds beteiligten Teilchen des Toners 26 werden sodann wieder an die Mantelfläche der Entwicklungswalze 19 angezogen und zum Fülltrichter 25 zurückgefördert.

Mit der beschriebenen Ausführungsform lassen sich folgende Wirkungen erreichen:

1) Bei der Ausbildung und der Erzeugung eines sicht baren Bilds werden Teilchen des Toners 26 vorüber gehend in Form einer Tonerwolke im Raum zwischen der Entwicklungswalze 19 und dem Normalpapier bzw. Auf zeichnungsträger 15 freigesetzt, während diese Toner teilchen zwischen benachbarten Elektroden 20₁ - 20 _n auf der Mantelfläche der Entwicklungswalze 19 schwingen. In diesem Zustand des Toners sind die Selbstver klumpungskraft der Toner teilchen und die den Toner an die Mantelfläche der Entwicklungswalze 19 anziehende Haltekraft praktisch gleich Null oder im ungünstigsten Fall sehr klein. Der Toner 26 kann sich somit in Richtung auf den Auf zeichnungsträger 15 verlagern, so daß auch dann, wenn die an die Aufzeichnungselektrode 11 angelegte Signal spannung niedrig ist, ein zufriedenstellendes sicht bares Bild erhalten werden kann.

2) Aus den vorstehend genannten Gründen kann ein sicht bares Bild hoher Güte mit einer niedrigen Auf zeichnungsspannung auch dann erhalten werden, wenn der Spalt zwischen Aufzeichnungselektrode 11 und Mantel fläche der Entwicklungswalze 19 auf eine vergleichs weise große Weite eingestellt ist. Da somit keine hohe mechanische Fertigungsgenauigkeit nötig ist, brauchen bei Konstruktion und Montage des Geräts keine hohen Anforderungen an die Einstellung der Spaltweite be rücksichtigt zu werden, was zu geringeren Herstellungs kosten für das Gerät und zur Vereinfachung der Wartung führt.

3) Da der Signalspannungspegel verringert und außerdem der Spalt zwischen Aufzeichnungselektrode 11 und Mantelfläche der Entwicklungswalze 19 vergrößert sein kann, kann ein dielektrischer Durchbruch über den Spalt vermieden werden. Infolgedessen kann als Aufzeichnungs träger 15 ein unbehandeltes oder im wesentlichen un behandeltes Normalpapier verwendet werden.

4) Da die in Form einer Tonerwolke vorliegenden Teilchen des Toners 26 keiner Selbstverklumpungskraft unter worfen sind, können sie sich als primäre bzw. einzelne Teilchen an den Aufzeichnungsträger 15 anlagern, so daß sich dichte sichtbare Bilder hoher Güte erzielen lassen.

Im folgenden sind weitere Ausführungsformen der Erfindung beschrieben. In der folgenden Beschreibung sind Teile, die den Teilen bei der beschriebenen Aus führungsform entsprechen oder gleich sind, mit den selben Bezugsziffern wie vorher bezeichnet und daher nicht mehr im einzelnen erläutert.

Bei der beschriebenen Ausführungsform wird die Ent wicklungswalze 19 als Entwicklungsträger oder -förderer in Drehung versetzt, und der Toner 26 wird ihr vom Fülltrichter 25 her zugeführt. Die Erfindung ist je doch keineswegs hierauf beschränkt; bei der anhand der Fig. 4 und 5 beschriebenen Ausführungsform der Erfindung kann der Entwicklerträger oder -förderer (im folgenden als Entwicklerförderer bezeichnet) vor richtungsfest sein.

Gemäß Fig. 4 befindet sich unter der Aufzeichnungs elektrode 11 ein Tonerbehälter 30, der eine Oberseite 28 mit einer der Aufzeichnungselektrode 11 zugewandten Öffnung 28 a und einen schrägen Boden bzw. Schrägboden 29 aufweist und den Toner 26 enthält. Im Tonerbehälter 30 ist als Entwicklerförderer eine Tonertrag- bzw. förderplatte 31 in einer solchen Stellung festgelegt, daß sie dem Ende der Aufzeichnungselektrode 11 mit einem vorbestimmten Abstand gegenübersteht; weiterhin ist im Tonerbehälter 30 ein Toner-Rührwerk 32 zum Um wälzen bzw. Auflockern des Toners 26 angeordnet. Die Tonerförderplatte 31 besteht aus einem Isoliermaterial.

Wie am besten aus Fig. 5 hervorgeht, umfaßt die Toner förderplatte 31 einen waagerechten Abschnitt 33, einen von dessen rechtem Ende nach unten abgehenden lotrechten Abschnitt 34 und einen schrägen Abschnitt 35, der vom linken Ende des waagerechten Abschnitts 33 schräg nach unten abgeht. Das untere Ende des schrägen Abschnitts 35 befindet sich nahe des unteren Endes des Schrägbodens 29 des Tonerbehälters 30 und taucht in den in letzterem enthaltenen Toner 26 ein. Das untere Ende des lotrechten Abschnitts 34 befindet sich in der Nähe des oberen Endes des Schräg bodens 29 und über dem im Behälter 30 enthaltenen Toner 26.

Auf der Oberseite der Tonerförderplatte 31 befindet sich eine Vielzahl von auf gleiche Abstände verteilten, parallelen linearen Elektroden bzw. Elektrodenstreifen 36₁ - 36 _n, die sich in Richtung der Breite bzw. in Querrichtung der Tonerförderplatte 31 erstrecken.

Der ständig auf der Oberfläche am unteren Ende des schrägen Abschnitts 35 der Tonerförderplatte 31 be findliche Toner 26 wird durch Reibung mit der Ober fläche der Tonerförderplatte 31 und durch das Rühr werk 32 negativ aufgeladen. Wenn durch die an die Elektroden 36₁ - 36 _n angelegten Spannungen das elektrische Wechselfeld erzeugt wird, wird der Toner auf die durch den Pfeil l (Fig. 4) angedeutete Weise längs des schrägen Abschnitts 35 der Tonerförderplatte 31 aufwärts transportiert, während seine Teilchen in Schwingung versetzt und voneinander freigegeben bzw. getrennt und damit zwischen benach barten Elektrodenstreifen in die Form einer Tonerwolke gebracht werden. Schließlich erreicht der Toner den waagerechten Abschnitt 33, um sich über diesen in Rich tung des Pfeils m zu verlagern. Wenn der Toner eine der Aufzeichnungselektrode 11 gegenüberstehende Ent wicklungszone erreicht, wird er über die Öffnung 28 a zum Aufzeichnungsträger 15 übertragen, so daß auf diesem ein sichtbares (Toner-)Bild erzeugt wird. Der nicht an dieser Bilderzeugung beteiligte Toner 26 wird in Richtung des Pfeils m weitertransportiert und fällt, wie durch den Pfeil n angedeutet, längs des lotrechten Abschnitts 24 herab, um dann unter Schwerkrafteinfluß auf dem Schrägboden 29 des Tonerbehälters 30 herabzu gleiten (Pfeil o) und zu einem Bereich zurückzukehren, in welchem sich das untere Ende des schrägen Abschnitts 35 der Tonerförderplatte 31 befindet.

Die eben beschriebene Ausführungsform gewährleistet zusätzlich zu den vorher erwähnten Wirkungen und Vor teilen den weiteren Vorteil, daß die Tonerförderplatte 31 vorrichtungsfest ist und daher - im Gegensatz zur zuerst beschriebenen Ausführungsform - keinen Antrieb benötigt, gleichzeitig aber eine einwandfreie Toner beförderungsfunktion gewährleistet. Infolgedessen können die Konstruktion des Geräts vereinfacht und seine Größe verringert werden.

Gemäß Fig. 6 wird eine Wechsel spannung (z. B. 200 V_p-p) an jeden zweiten Elektroden streifen 36 _k-₂, 36 _k, 36 _k+₂,. . . der Elektrodenstreifen 36₁ - 36 _n angelegt. Die anderen Elektrodenstreifen 36 _k-₃, 36 _k-₁, 36 _k+₁ 36 _k+₃ sind an die jeweiligen Spannungsteilungspunkte eines Spannungsteilers ange schlossen, der aus einer Anzahl von Reihenwiderständen 42₁ - 42 _m zwischen einer Gleichspannungsquelle 41 und Masse besteht. Den Elektrodenstreifen, die nicht mit der Wechselspannungsquelle 40 verbunden sind, werden Gleichspannungen aufgeprägt, deren Pegel sich in der einen Richtung von der Gleichspannungsquelle her fort laufend erhöht. Bei dieser Anordnung wird der negativ geladene, auf der Oberfläche der Tonerförderplatte befindliche Toner durch das fortlaufend ansteigende elektrische Gleichspannungsfeld in der einen Rich tung (d. h. im vorliegenden Fall von links nach rechts) transportiert, während er durch das elektrische Wechsel feld, das dem elektrischen Gleichspannungsfeld zwischen benachbarten Elektrodenstreifen überlagert ist, in Schwingung versetzt, freigegeben bzw. aufgelockert und in eine Tonerwolke überführt wird.

Die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen be ziehen sich auf ein Aufzeichnungsgerät, bei dem ein Bildsignal an Aufzeichnungselektroden angelegt wird. Letztere sind mit einem vorbestimmten Abstand einem Entwicklerförderelement an der einen Seite eines Auf zeichnungsträgers gegenüberstehend angeordnet, wobei auf der anderen Seite des Aufzeichnungsträgers ein dem Bildsignal entsprechendes sichtbares Bild erzeugt wird. Die Erzeugung dieses sichtbaren Bilds erfolgt dabei durch Anlagerung eines vom Entwicklerförderelement ge tragenen Entwicklers an den Aufzeichnungsträger unter einem zwischen der Aufzeichnungselektrode und dem Ent wicklerförderelement erzeugten elektrischen Feld. Bei den beschriebenen Ausführungsformen sind mehrere Elek troden am Entwicklerförderelement vorgesehen, während eine Einrichtung zur Erzeugung eines elektrischen Wechselfelds zwischen benachbarten dieser zahlreichen Elektroden vorgesehen ist, um den vom Entwicklerförder element getragenen Entwickler durch dieses elektrische Feld in eine Tonerteilchenwolke zu überführen. In folgedessen kann ein sichtbares Bild hoher Güte mittels einer niedrigen Aufzeichnungsspannung auch dann er halten werden, wenn der Spalt oder Abstand zwischen Aufzeichnungselektrode und Oberfläche des Entwickler förderelements groß eingestellt ist. Demzufolge ist keine hohe mechanische Fertigungsgenauigkeit er forderlich. Außerdem kann als Aufzeichnungsträger ein unbehandeltes oder praktisch unbehandeltes Normal papier verwendet werden.

Bei den beschriebenen Ausführungsformen ist die Auf zeichnungselektrode so angeordnet, daß sie mit der einen Seite des Aufzeichnungsträgers in Berührung steht, um bei Anlegung einer Signalspannung ein sicht bares Bild zu erzeugen. Die Erfindung ist jedoch nicht auf diese Anordnung beschränkt, vielmehr kann ein sicht bares Bild auch ohne die Verwendung einer Aufzeichnungs elektrode erzeugt werden, wie dies bei der im folgen den anhand der Fig. 7 bis 11 beschriebenen Ausführungs form der Fall ist. Im Gegensatz zu den vorher be schriebenen Ausführungsformen weist das in Fig. 7 dar gestellte Aufzeichnungsgerät 43 keine Aufzeichnungs elektrode 11 auf, vielmehr ist an deren Stelle eine Gegenelektrode 44 vorgesehen. An die Gegenelektrode 44 wird von einer Gleichspannungsquelle 45 her eine positive Gleichspannung angelegt.

Zwischen der Gegenelektrode 44 und der Entwicklungs walze 19 als Entwicklerförderer ist eine Steuerelek trode 46 zur Steuerung der Zufuhr des Toners 26 ange ordnet. Die Steuerelektrode 46 ist in einem Abstand von z. B. 1 mm vom distalen Ende der Gegenelektrode 44 angeordnet. Wie in Fig. 8 näher veranschaulicht ist, umfaßt die Steuerelektrode 46 eine Isolierschicht 47 und eine Anzahl von auf beiden Seiten der Isolier schicht 47 angeordneten Elektrodenpaaren 48 und 49. Je eine Tonerdurchlaßöffnung 50 durchsetzt jedes Elek trodenpaar 48, 49 und die dazwischen befindliche Iso lierschicht 47. Von einer Signalquelle 51 her wird eine Signalspannung an die der Gegenelektrode 44 gegenüber stehende Elektrode 48 angelegt, während die andere, der Entwicklungswalze 19 gegenüberstehende Elektrode 49 an Masse liegt. Die Isolierschicht 47 besitzt dabei eine Dicke von 300 µm. Die Elektroden 48 und 49 sind jeweils 20 µm dick. Die Tonerdurchlaßöffnungen 50 besitzen einen Durchmesser von 150 µm und sind mittels eines Laserstrahls in einer Reihe mit einem Teilungs- Abstand von 300 µm ausgebildet. Die Isolierschicht 47 besteht aus Polyester, während die Elektroden 48 und 49 aus Kupfer hergestellt sind.

Bei dieser Ausführungsform wird der Toner 26 auf die selbe Weise, wie vorher in Verbindung mit der ersten Ausführungsform (Fig. 3) beschrieben, in eine Toner teilchenwolke überführt.

Die Gleichspannungsquelle 45 beaufschlagt die Gegen elektrode 44 mit einer festen positiven Spannung. Wenn unter diesen Bedingungen eine positive Signalspannung (z. B. 100 V) an die Elektroden 48 der Steuerelektrode 46 angelegt wird, wird der Toner 26, der im Bereich der Tonerdurchlaßöffnungen 50 der Steuerelektrode 46 in Form einer Tonerwolke vorliegt, durch die Gegen elektrode 44 über die Öffnungen 50 an die Oberfläche des Aufzeichnungsträgers 15 angezogen, so daß auf letzterem ein sichtbares Toner-Bild erzeugt wird.

Im folgenden ist das Prinzip der Tonerzufuhrsteuerung durch die Tonerdurchlaßöffnungen 50 beschrieben. Es sei angenommen, daß eine positive Spannung von der Signal quelle 51 an die Elektrode 48 angelegt ist, während die zugeordnete Elektrode 49 an Masse liegt (vgl. Fig. 10). In diesem Fall werden in der Tonerdurchlaß öffnung 50 von der oberen Elektrode 48 zur unteren Elektrode 49 gerichtete elektrische Kraftlinien 52 er zeugt. Zusätzlich sind auch nicht dargestellte, von der Gegenelektrode 44 zur Entwicklungswalze 19 ge richtete elektrische Kraftlinien vorhanden. In der Nähe der Tonerdurchlaßöffnung 50 der Steuerelektrode 46 ist daher der Toner 26 durch die beiden erwähnten elektrischen Kraftlinien aufwärts gerichteten Kräften unterworfen, so daß er durch die Öffnung 50 hindurch tritt, den Aufzeichnungsträger 15 erreicht und sich an diesem anlagert. Wenn nun eine negative Spannung von der Signalquelle 51 an die Elektrode 48 angelegt wird, entstehen in der Öffnung 50 von der unteren Elektrode 49 zur oberen Elektrode 48 gerichtete elek trische Kraftlinien 53. In diesem Fall kann der negativ geladene Toner 26 aufgrund der elektrischen Kraft linien 53 weder durch die Öffnung 50 hindurchtreten, noch den Aufzeichnungsträger 15 erreichen. Auf diese Weise wird die Tonerzufuhr oder -überführung durch die Öffnungen 50 durch die an die Steuerelektrode 46 ange legte Signalspannung gesteuert, d. h. der Toner 26 wird zur Ausbildung eines sichtbaren Bilds entsprechend dem Bildsignal an die Fläche (Unterseite) des Auf zeichnungsträgers 15 angelagert.

Der nicht an der Erzeugung des sichtbaren Bilds be teiligte Toner 26 durchläuft mit der Entwicklungs walze 19 eine Zone, in welcher elektrische Wechsel felder vorhanden sind, um sich schließlich an die Oberfläche der Entwicklungswalze 19 anzulagern und zum Fülltrichter 25 zurückgefördert zu werden.

Mit der vorstehend beschriebenen Ausführungsform lassen sich die folgenden Wirkungen bzw. Vorteile erzielen:

1) Bei der Erzeugung eines sichtbaren Bilds wird der Toner 26 in einem Raum zwischen der Entwicklungs walze 19 und dem Aufzeichnungsträger 15 zunächst in die Form einer Tonerwolke überführt, während er zwischen benachbarten Elektroden 20₁ - 20 _n auf der Mantel fläche der Entwicklungswalze 19 in Schwingung versetzt wird. Der Toner ist daher praktisch keiner oder besten falls einer sehr geringen Selbstverklumpungskraft und einer ihn an die Mantelfläche der Entwicklungsrolle 19 anziehenden Haltekraft unterworfen. Unter diesen Bedingungen kann der Toner in Richtung auf den Auf zeichnungsträger 15 verlagert werden, so daß auch dann ein zufriedenstellendes sichtbares Bild erzeugt werden kann, wenn an der Aufzeichnungselektrode 11 eine niedrige Signalspannung anliegt. Außerdem kann die Intensität des in den Tonerdurchlaßöffnungen 50 er zeugten elektrischen Felds durch Verringerung der Dicke der Isolierschicht 47 der Steuerelektrode 46 verstärkt werden. In diesem Fall kann die an die Steuerelektrode 46 angelegte Spannung im Vergleich zu der der Auf zeichnungselektrode beim bisherigen Verfahren aufge prägten Spannung auf eine sehr geringe Größe einge stellt werden.

2) Aus den vorstehend genannten Gründen kann mit einer niedrigen Aufzeichnungsspannung ein sichtbares Bild hoher Güte auch dann erzielt werden, wenn der Spalt zwischen Aufzeichnungsträger 15 und Entwicklungswalze 19 vergrößert ist. Hierdurch werden die in Verbindung mit der ersten Ausführungsform der Erfindung genannten Vorteile und Wirkungen erzielt.

3) Da der Signalspannungspegel herabgesetzt und außer dem der erwähnte Spalt vergrößert sein kann, kann ein dielektrischer Durchbruch zwischen Entwicklungs walze 19, Steuerelektrode 46 und Gegenelektrode 44 verhindert werden. Aus diesem Grund kann als Auf zeichnungsträger 15 ein unbehandeltes oder praktisch unbehandeltes Normalpapier verwendet werden.

4) Da der in Form einer Tonerteilchenwolke vorliegende Toner 26 von einer Selbstverklumpungskraft frei ist, kann er in Form primärer bzw. einzelner Teilchen an den Aufzeichnungsträger 15 angelagert werden, so daß sich demzufolge dichte sichtbare Toner-Bilder hoher Güte erzielen lassen.

5) Aus den unter 1) angegebenen Gründen werden die Tonerdurchlaßöffnungen 50 in keinem Fall durch verklumpten Toner verstopft.

Bei der dritten Ausführungsform ist, wie bei der ersten Ausführungsform, die umlaufende Entwicklungswalze 19 als Entwicklerförderelement vorgesehen. Es ist jedoch auch möglich, wie bei der zweiten Ausführungsform, die Entwicklerförderplatte zusammen mit der Steuerelektrode 46 bei der dritten Ausführungsform zu verwenden.

Eine entsprechende Anordnung ist als vierte Ausführungs form in der Fig. 13 dargestellt. In diesem Fall ist der vorher beschriebene Tonerbehälter 30 unter der Gegenelektrode 44 angeordnet, und die beschriebene Steuerelektrode 46 ist zwischen der Öffnung 28 a des Tonerbehälters 30 und der Gegenelektrode 44 angeordnet. Mit dieser Ausführungsform lassen sich die in Ver bindung mit der zweiten und dritten Ausführungsform beschriebenen Vorteile und Wirkungen in Kombination miteinander erzielen.

Weiterhin kann auch die Anordnung nach Fig. 6 unter Gewährleistung derselben Wirkungen in die vierte Aus führungsform einbezogen werden.

Mit der beschriebenen dritten und vierten Ausführungs form, die einen einem Aufzeichnungsträger gegenüber stehenden und mit einer Vielzahl von Elektroden ver sehenen Entwicklerförderer, eine ein elektrisches Wechselfeld zwischen benachbarten der verschiedenen Elektroden erzeugende Einrichtung und eine Steuer elektrode zur Steuerung des Flugs bzw. der Über tragung des Entwicklers vom Entwicklerförderer auf den Aufzeichnungsträger aufweisen, kann mit einer niedrigen Aufzeichnungsspannung auch bei einem vergleichsweise weiten Spalt zwischen dem Aufzeichnungsträger und der Oberfläche des Entwicklerförderers ein sichtbares Toner-Bild hoher Güte erzielt werden. Demzufolge ist keine besonders hohe mechanische Fertigungs-Genauig keit erforderlich, und als Aufzeichnungsträger kann ein unbehandeltes oder praktisch unbehandeltes Normal papier bzw. gewöhnliches Lagenmaterial verwendet werden.

Claims

1. Aufzeichnungsgerät (10), bei dem ein sichtbares Bild entsprechend einer Bildinformation mittels eines nicht magnetischen Entwicklers (26) auf einem Aufzeichnungs träger (15) erzeugbar ist, mit

- einer dem Aufzeichnungsträger (15) mit einem vorbe stimmten Abstand gegenüberstehenden und den Ent wickler (26) tragenden oder fördernden Entwickler fördereinheit (19, 31),
- einer Entwickler-Übertragungseinheit (11, 14, 44, 45,46,51) zum Übertragen des auf der Entwickler fördereinheit (19, 31) befindlichen Entwicklers (26) auf den Aufzeichnungsträger (15) durch Er zeugung eines elektrischen Felds entsprechend der Bildinformation zwischen Aufzeichnungsträger (15) und Entwicklerfördereinheit (19, 31),
- eine Entwicklerwolke erzeugenden Mitteln (20₁ - 20 _n, 21₁ - 21 _n, 22₁ - 22₅, 23, 24; 31, 36 _k-₃ - 36 _k+₃, 41, 40), um den von zumindest einem der Entwickler-Übertra gungseinheit (11, 14) gegenüberstehenden Abschnitt der Entwicklerfördereinheit (19, 31) getragenen Entwickler (26) über letzterer in die Form einer Entwicklerwolke zu überführen, und
- einer Einrichtung (27, 31) zum Aufladen des Ent wicklers (26), dadurch gekennzeichnet, daß
- die die Entwicklerwolke erzeugenden Mittel (20₁ - 20 _n, 21₁ - 21 _n, 22₁ - 22₅, 23, 24; 31, 36 _k-₃ - 36 _k+₃, 40, 41) aus abwechselnd mit einer Gleichstromquelle (23, 41) und einer Wechselstromquelle (24, 40) verbundenen Elektroden bestehen.

2. Aufzeichnungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (20₁ - 20 _n) gegeneinander isoliert auf der Entwicklerfördereinheit (19) angeordnet sind und sich auf dieser in einer Richtung erstrecken.

3. Aufzeichnungsgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Entwicklerfördereinheit einen isolierenden Zylin der (19) aufweist, der sich mit an ihm anhaftendem Ent wickler (26) in der einen Richtung dreht, daß die Elektroden (20₁ - 20 _n) auf dem Zylinder (19) mit gegen seitigen Abständen in Umfangsrichtung und sich in Axial richtung des Zylinders (19) erstreckend angeordnet sind und daß der auf dem Zylinder (19) befindliche Entwickler (26) auf ersterem durch die eine Entwicklerwolke erzeugen den Mittel (20₁ - 20 _n, 21₁ - 21 _n, 22₁ - 22₅, 23 und 24) in eine Entwicklerwolke überführbar und bei der Drehung des Zylinders (19) in eine der Entwickler-Übertragungs einheit (11, 14, 44, 45, 46, 51) zugewandte Lage bringbar ist.