DE4022493C2 - Elektrophoretischer Drucker mit elektronischer Druckplatte oder -walze - Google Patents
Elektrophoretischer Drucker mit elektronischer Druckplatte oder -walzeInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen elektrophoretischen
Drucker gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Ein solcher Drucker arbeitet nach einem Verfahren zum Drucken von elektronisch gespeicherter Bildin
formation auf einem Bildträger aus Papier oder festen Trägermaterialien mit einer elek
tronischen Druckplatte oder Druckwalze, die Reihen von Elektroden mit punktförmiger
Wirkfläche enthält, an die individuell und parallel elektrische Spannungen angelegt wer
den, und eine oder mehrere Entwicklungseinheiten mit jeweils einer Kammer mit einem
Flüssigtoner, der aus einer Dispersion elektrisch geladener schwarzer oder farbiger
Pigmentteilchen in einem isolierenden Lösungsmittel besteht. Unter dem Einfluß der
durch den Druckkopf mit seinen Elektroden erzeugten elektrischen Felder werden auf
den Wirkflächen der Elektroden Pigmentteilchen aus dem Flüssigtoner abgelagert. Fer
ner ist eine Transferstation vorgesehen, in der die auf den Elektroden abgelagerten To
nerpartikel auf einen Zwischenträger oder einen Bildträger parallel übertragen werden.
Weitere Bestandteile des Druckers sind eine elektronische Steuereinheit für die Erzeu
gung von elektrischen Spannungen an den Elektroden des Druckkopfes und eine me
chanische Einheit zur Bewegung des Druckkopfes von Entwicklungsstation zu Entwick
lungsstation und zur Transferstation.
Flüssigtoner ist hier nur exemplarisch vorgesehen, wegen seiner geringen Größe der
Tonerpartikel aber besonders für eine hier betrachtete Halbtonbilderzeugung geeignet.
Prinzipiell ist aber der Erfindungsvorschlag auch auf Trockentoner anwendbar.
Druckverfahren auf der Grundlage der Ablagerung von elektrisch geladenen Tonerpar
tikeln durch lokal erzeugte elektrische Felder sind im Prinzip bekannt. Bei den elektro
photographischen oder xerographischen Druckern wird z. B. ein Fotoleiter über eine Ko
ronaentladungseinheit auf eine bestimmte Spannung aufgeladen und dann lokal belich
tet. Es entsteht so das Bild einer Ladungsverteilung auf der Oberfläche des Photolei
ters mit einer der Anordnung der Ladungen entsprechenden Feldstärkeverteilung. Wird
der Photoleiter dann zur Bildentwicklung in Flüssigtoner eingetaucht, dann wandern die
elektrisch geladenen Tonerteilchen zu den Ladungen mit entgegengesetzter Polarität
auf der Oberfläche des Photoleiters. Es entsteht so auf der Oberfläche des Photoleiters
ein Tonerbild entsprechend dem Ladungsbild. Dieser Prozeß wird als Entwicklung des
Ladungsbildes bezeichnet.
Der Photoleiter wird dann mechanisch aus dem Bereich der Entwicklungsstation her
ausbewegt (meistens befindet er sich auf einer rotierenden Trommel oder einem um
laufenden Band) und zu einer Transferstation geführt. Hier wird das Tonerbild auf Nor
malpapier oder einen Zwischenträger übertragen, wobei eine Hilfsspannung über dem
Photoleiter und dem Papier oder Zwischenträger so angelegt wird, daß die geladenen
Tonerpartikel durch elektrische Kräfte auf das Papier gepreßt werden. Anschließend
wird das Papier erwärmt und der Toner dabei in die Papieroberfläche eingeschmolzen.
Bei modernen Druckern wird die lokale Belichtung z. B. mit Hilfe eines über den Photo
leiter geführten Laserstrahles durchgeführt, der mit der aufzuzeichnenden Zeileninfor
mation einer Bildzeile moduliert wird (Laserdrucker).
Die kurze, vorstehende Beschreibung zeigt, daß das elektrophotographische Druckver
fahren aus einer Vielzahl von Prozeßschritten besteht. Trotzdem wird heute eine hohe
Druckqualität erreicht. Allerdings sind wegen der relativ komplizierten Prozeßschritte
die Gerätekosten hoch und eine Halbtonbilderzeugung ist nur mit Einschränkung mög
lich. Eine Aufzeichnung von Halbtonbildern ist schwierig, da eine partielle Entladung
des Photoleiters nur mit geringer Auflösung und Reproduzierbarkeit möglich ist und das
aufgebrachte Ladungsbild von einer Vielzahl von Umwelteinflüssen wie z. B. der Luft
feuchtigkeit, der Temperatur, der Vorbelichtung und der Alterung des Photoleiters ab
hängen. Zudem besitzen Photoleiter eine relativ steile Entladungskennlinie, so daß nur
in einem relativ kleinen Belichtungsbereich eine gleichförmige Abhängigkeit der Ladung
von der Belichtung erzielbar ist. Bei elektrophotographischen Druckern versucht man
daher heute, Bilder durch Rasterung und Modulation der Bildpunktdichte pro Fläche
neinheit zu erzeugen, was aber erheblich höhere Anforderungen an die geometrische
Auflösung stellt.
Schon vor einigen Jahren wurde versucht, einen einfacheren Aufzeichnungsprozeß oh
ne Photoleiter zu entwickeln, welcher auch für eine Halbtonbildaufzeichnung geeignet
ist (DE-OS 29 08 446). Es wird dabei eine Metalltrommel verwendet, die in ein Gefäß mit
Flüssigtoner eintaucht. In dem Flüssigtoner befindet sich eine Nadel, deren Spitze in
geringem Abstand vor der Trommeloberfläche angeordnet ist. Während einer Rotation
der Trommel wird zwischen Nadel und Trommel ein elektrisches Feld erzeugt. Durch
das elektrische Feld wird eine Kraft auf die sich im Feldbereich befindenden elektrisch
geladenen Tonerpartikel ausgeübt, unter deren Wirkung sich die Tonerpartikel auf der
Trommeloberfläche niederschlagen. Die Niederschlagsmenge läßt sich durch die ange
legte Spannung steuern. Durch Bewegen der Nadel relativ zur Trommel in Achsrich
tung läßt sich ein Bild aus einer spiralförmig verlaufenden Spur aufbauen. Das Verfah
ren erlaubt eine Halbtonbildaufzeichnung mit allerdings sehr hohen Steuerspannungen
an der Nadel. Außerdem wird eine relativ lange Aufzeichnungszeit benötigt. Ein weite
rer Nachteil ist, daß sich an der Nadel durch die hohen Modulationsspannungen ein
Abbrand bildet. Ferner ist die elektrische Feldstärkeverteilung von der Spitze der Nadel
ausgehend bis zur Oberfläche der Trommel stark verbreitert, da immer aus mechani
schen Gründen ein Abstand der Nadel zur Oberfläche der Trommel erforderlich ist.
Dies begrenzt die erreichbare Auflösung der zeilenförmigen Aufzeichnung auf ca. 4 Li
nien pro mm.
In der Offenlegungsschrift DE-OS 21 54 157 wird andererseits ein Multipunktverteiler
kopf beschrieben, der in einer Ausführungsform als Walze oder hohle Trommel ausge
bildet ist. Die Walze enthält eine Vielzahl von leitenden, voneinander isolierten und
durch die Wand der Walzenoberfläche hindurchgehenden stiftförmigen Elektroden,
welche die Aufgabe haben, einerseits Spannungen von der Innenseite der Walzenflä
che zur Außenfläche zu führen und andererseits als punktförmige Wirkflächen für die
Abscheidung von elektrisch geladenen Tonerpartikeln zu dienen.
Dabei wird vorgesehen, daß eine Zeile von Schleifkontakten (Stylli), die in axialer Rich
tung im Inneren der Trommel angeordnet sind, von der Innenseite der Walze her einen
elektrisch leitenden Kontakt mit den Elektroden (Stiften) herstellen und bei der Rotation
der Walze nacheinander und zeilenweise jeweils einer Reihe von Elektroden Spannun
gen zuführen. Die Stylii werden mit modulierten Spannungen beaufschlagt und durch
Rotation der Walze damit die Spannungsverteilung zeilenweise auf die Außenseite der
Walze übertragen. Dort wird die Walze mit einem Flüssigentwickler in Berührung ge
bracht und unter Einfluß der elektrischen Feldstärke werden z. B. aus einem flüssigen
Entwickler Entwicklerteile (Tonerpartikel) angezogen, die dann auf der Walzenoberflä
che haften bleiben. Diese Haftung erklärt sich durch die elektrische Aufladung der lei
tenden Stifte auf die Spannung der berührenden Stylii. Die haftenden Entwicklerteile
bilden dann Zeile für Zeile ein Abbild der Spannungsverteilung der Stylii auf der Wal
zenoberfläche ab. Dieses kann anschließend auf einen Bildträger abgewälzt werden.
Größe und Abstand der Elektrodenquerschnitte an der Walzenoberfläche bestimmen
damit die Auflösung des abgeschiedenen Tonerbildes.
Prinzipiell können durch Modulation der zugeführten Spannungen an den Schleifkont
akten (Stylii) unterschiedliche Mengen von Entwicklerteilen an jeder Elektrode abgela
gert werden und damit auch Halbtöne erzeugt werden.
Für die praktische Anwendung des Erfindungsgedankens aus der DE OS 2154157 ist
allerdings problematisch, daß zwischen bewegten Elektroden und aufliegenden Schleif
kontakten stets ein undefinierter und Schwankungen unterworfener Kontaktwiderstand
auftritt. Dazu ist in der DE OS 2154157 dargestellt, daß zur Erzeugung gleichförmiger
Spannungen für gleiche Graustufen der Bildpunkte die Arbeitsspannungen so hoch ge
wählt werden können, daß eine Koronaentladung an den Kontaktstellen den Kontaktwi
derstand reduziert. Damit ist allerdings das Verfahren auf die Anwendung hoher Span
nungen zur Steuerung der Tonerabscheidung beschränkt. Die Zuführung hoher Span
nungen erfordert andererseits einen großen elektronischen Aufwand, da Schalter oder
Modulatoren für hohe Spannungen nicht in integrierter Technik sondern nur aus diskre
ten Hochspannungstransistoren aufgebaut werden können. Die Anwendung hochinte
grierter Ansteuerschaltungen für die Zuführung der Signale zu einer großen Zahl von
Schleifkontakten pro Zeile (typisch benötigt man für eine Bildzeile einer DIN-A4-Vorla
ge ca. 3000 Bildpunkte) ist daher nicht möglich. Die Anordnung von mechanischen
Schleifkontakten beschränkt zudem aus praktischen Gründen der Realisierung solcher
Kontakte die räumliche Dichte der Bildpunkte. Es ist kaum denkbar, etwa Kontakte für
100 µm breite Bildpunkte herzustellen.
Ein weiterer Nachteil ist, daß die Elektroden nur zeilenweise bei Bewegung der Walze
für einen kurzen Zeitpunkt mit Spannung beaufschlagt werden können und anschlie
ßend keine weitere Beeinflussung der Spannung an den Elektroden mehr möglich ist.
Viele Tonersuspensionen besitzen eine Eigenleitfähigkeit, durch welche die geringe La
dungsmenge auf jeder Elektrode kurze Zeit nach der Aufladung wieder entladen wer
den kann. Dies wirkt sich dann negativ auf die Haftung der abgeschiedenen Tonerteil
chen aus. Ferner sind regelungstechnische Eingriffe in die Spannungen an den Elek
troden zur Prozeßstabilisierung nach dem kurzen Zeitpunkt der Aufladung nicht mehr
möglich.
Die Nachteile des vorstehend beschriebenen Verfahrens bestehen damit zusammen
gefaßt darin, daß die geometrische Auflösung der Bildpunkte stark eingeschränkt ist
und eine exakte Beaufschlagung der Bildpunktelektroden mit elektrischen Spannungen
zur Erzeugung von Halbtönen nur mit sehr hohen Spannungen möglich ist und die
Spannungen nur sehr kurzzeitig jeweils einer Elektrodenzeile zugeführt werden kön
nen, so daß Regelungskonzepte während des gesamten Prozesses durch Variation
der Elektrodenspannungen nicht anwendbar sind.
Der Nachteil einer ungenauen Regelung der für die Entwicklung entscheidenden La
dungsmenge kann weitgehend durch eine Ansteuerung vermieden werden, wie sie in
der Offenlegungsschrift DE-28 43 182 A1 beschrieben wird.
In dieser Offenlegungsschrift wird ein elektrostatischer Drucker beschrieben, der mit ei
ner Trommel arbeitet und am Umfang ein regelmäßiges Raster von Elektroden enthält,
die den einzelnen Bildpunkten eines aufzuzeichnenden Bildes zugeordnet sind. Die
Bildpunktelektroden sind an jeweils einen Schalter angeschlossen, der in der Trommel
angeordnet ist und über eine zweite Elektrode an der Trommeloberfläche gesteuert
werden kann. Die Steuerelektrode jedes Bildpunktes liegt neben der zugehörigen Bild
punktelektrode. Durch eine zeilenförmige Anordnung von direkt schaltbaren Elektroden
längs der Achsenrichtung an der Oberfläche der Trommel (Aufladestation) können die
Elektroden auf der Trommel durch Influenzwirkung aufgeladen werden und so bei Ro
tation der Trommel unter der zeilenförmigen Anordnung von schaltbaren Elektroden
Ladungen auf die Elektroden der Trommel übertragen werden. Die jedem Bildpunkt zu
geordneten Schalter sind dabei so konstruiert, daß sie durch die Influenzwirkung unter
halb der Aufladestation kurzzeitig öffnen und so die Bildpunktelektrode auf eine be
stimmte Spannung aufgeladen wird. Entsprechend verbleibt nach dem Schließen des
Schalters auf jeder Bildpunktelektrode eine Ladung. Bei Modulation der Elektroden der
Aufladestation kann so ein Ladungsbild an der Oberfläche der Trommel erzeugt wer
den. Dieses wird dann in bekannter Technik mit einem Entwickler in Berührung ge
bracht und in ein Tonerbild überführt, welches dann auf einen Bildträger abgewälzt
werden kann.
Obwohl die beschriebene Ladungsübertragung durch Influenz sicher genauer arbeitet
als eine solche mit mechanischen Schleifkontakten, verbleibt ein Restfehler durch ferti
gungsbedingte Schwankungen der Kapazitäten der einzelnen Druckpunkte sowie un
terschiedlicher Kopplungskonstanten und Übersprechen zwischen unmittelbar benach
barten Punkten. Außerdem besteht auch hier keine Möglichkeit der nachträglichen Be
einflussung der einmalig an der Aufladestation aufgebrachten Ladungsmenge.
Es ist daher die Aufgabe der nachfolgend näher erläuterten Erfindung,
die Möglichkeit zur Realisierung wesentlich höherer Bildpunktelek
trodendichten zu schaffen und eine exaktere Beaufschlagung der Bildpunktelektroden
mit Spannungen während dem gesamten Prozeßablauf zu ermöglichen, um damit eine
verbesserte und exaktere Halbtonwiedergabe zu erzielen. Eine solche exaktere Steue
rung - der Halbtonwiedergabe ist auch die Grundlage für die Anwendbarkeit flexibler
elektronischer Regelungs- und Korrekturverfahren zur Stabilisierung des komplexen
Prozesses der Tonerabscheidung und zur Korrektur von Inhomogenitäten innerhalb der
Bildfläche und von Bildpunkt zu Bildpunkt.
Diese Aufgabe wird in Verbindung mit den Merkmalen
des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1
durch die in seinem kennzeichnenden Teil angegebenen
Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen
sind in Unteransprüchen 2-8 angegeben.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines
in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels
näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 den prinzipiellen Aufbau einer Druckplatte
in Verbindung mit ihrer Wirkung
auf einen flüssigen Toner;
Fig. 2 die Übertragung des an der Druckplatte niedergeschlagenen
Toners auf einen Bildträger;
Fig. 3 eine alternative Anordnung der Gegenelektrode
und
Fig. 4 eine zweckmäßige Ausführungsform
mit einem rotierenden Druckzylinder.
Entsprechend Fig. 1 wird erfindungsgemäß eine elektronische Druckplatte 1 verwen
det, in der Elektroden 2 in einer Trägerplatte elektrisch isoliert angeordnet sind. Der
Druckkopf bildet damit eine Einheit von Bildpunktelektroden, mit denen parallel bei ent
sprechender Beaufschlagung mit Spannungen ein Feldstärkebild 6 erzeugt werden
kann. Der Druckkopf taucht an der Unterseite in einen Flüssigtoner 3 mit elektrisch ge
ladenen Tonerpartikeln 4 ein. Darunter ist eine durchgehende Gegenelektrode 5 ange
ordnet, die als Bezugsfläche für die angelegten Spannungen an den Elektroden der
Druckplatte wirkt. Unter dem Einfluß der lokal an den Elektroden 2 erzeugten Feldstär
ken 6 wandern die Tonerpartikel 4 zu den entsprechenden Elektroden, während sich
an den nicht mit Spannung beaufschlagten Elektroden (z. B. 2′) keine Tonerpartikel nie
derschlagen. Die Menge der Tonerpartikel auf der wirksamen Fläche einer Elektrode ist
dabei von der Spannung und der Zeit der Einwirkung der Spannung abhängig. Über
diese beiden Parameter läßt sich die Niederschlagsmenge steuern und damit eine
Halbtonmodulation erzeugen.
Um zu vermeiden, daß sich geringe Mengen von Tonerpartikeln auf den nicht geschal
teten Elektroden abscheiden, kann es vorteilhaft sein, diese auf eine geringe Gegen
spannung zu legen.
Zweckmäßig wird die Steuerung der Einwirkzeit einer Elektrode, während der sich To
ner abscheiden soll, durch eine Anzahl von zeitdiskreten Zeitfenstern realisiert, wäh
rend denen die Spannung entweder ein- oder ausgeschaltet sind. Dies erlaubt eine rein
digitale Ansteuerung mit konstanter Spannungsamplitude. Eine minimale Anzahl von
notwendigen Zeitfenstern wird erzielt, wenn die Länge der Zeitfenster im Sinne einer bi
nären Kodierung um jeweils den Faktor 2 abgestuft wird. Die Anzahl einzulesender
Steuermuster und die Datenrate der Elektronik kann dadurch minimiert werden.
Im Gegensatz zu der vorstehend beschriebenen bekannten Anordnung wird bei der er
findungsgemäß vorgeschlagenen Druckplatte also ein Punktbild parallel und direkt auf
der Elektrodenanordnung aufgebaut, die damit auch als Bildträger dient. Die Auflösung
des Druckprozesses wird somit direkt durch die Größe der sich mit dem Toner in Kon
takt befindlichen Elektrodenfläche bestimmt. Bei Anwendung der bekannten Dünnfilm
strukturtechnik können damit prinzipiell sehr hohe Auflösungen erreicht werden.
Die zum Bildaufbau der Elektroden benötigten Spannungen können über Zuleitungen
von einer externen Steuerelektronik zugeführt werden. Jedoch ist bei großer Anzahl die
Integration der Steuerstufen auf der Druckplatte sinnvoll, wie als Beispiel in Fig. 1 skiz
ziert. Dazu sind Schieberegister 7 vorgesehen, in die ein elektronisches Muster ent
sprechend der Bildinformation sequentiell eingelesen wird und dann zeilenweise über
paralle Ausgänge den einzelnen Schaltstufen 8 der Elektroden 2 zugeführt wird.
Technologisch läßt sich eine derartige elektronische Druckplatte aus einer isolierenden
Trägerschicht z. B. aus keramischem Material herstellen, in die zunächst Löcher einge
ätzt werden. Diese können anschließend z. B. durch einen galvanischen Prozeß mit
Metall ausgefüllt werden. Anschließend kann auf der Rückseite eine elektronische
Dünnfilmschaltung in z. B. amorphem Silizium zur Ansteuerung der Elektroden aufge
baut werden, wie sie in ähnlicher Form auch für die Ansteuerung von flachen Bildschir
men benutzt wird. Damit kann dann eine voll integrierte elektronische Druckplatte reali
siert werden, die parallel ein komplettes Bild aus einer Tonerschicht erzeugt.
Es ist aber auch möglich, die Druckplatte so herzustellen, daß die Dünnfilmschaltung
direkt in einem Substrat eines halbleitenden Materials wie z. B. einer Siliziumplatte auf
gebaut wird und auf dieser Siliziumplatte zunächst eine Isolationsschicht aufgebracht
wird, in die Löcher eingeätzt werden. Diese Löcher müssen dann zur Durchkontaktie
rung zu den Ansteuerstufen mit leitfähigem Material aufgefüllt werden. Anschließend
wird dann die Elektrodenstruktur der eigentlichen Bildpunktelektroden auf der Oberflä
che dieser Platte in Dünnfilmtechnik aufgebracht.
Durch die mechanische Bewegung wird die Druckplatte 1 nach der Entwicklung einer
Transferstation zugeführt, in der wie in Fig. 2 skizziert, das Tonerbild 4 bzw. 4′ parallel
auf einen Bildträger 9 oder Zwischenträger transferiert wird. Dieser Bild- oder Zwi
schenträger ist oberhalb einer Transferelektrode 10 angeordnet, an die eine Transfer
spannung angelegt wird. Unter Einfluß der Transferfeldstärke werden die Tonerpartikel
auf den Papier- oder Zwischenträger bewegt und dort abgelagert. Je nach Art des ver
wendeten Toners kann dies im direkten Kontakt oder über einen kleinen Luftspalt zwi
schen Druckplatte und Papier- oder Zwischenträger geschehen. Als Zwischenträger
kann in bekannter Technik auch ein Trägerband verwendet werden. Weitere mögliche
Prozeßschritte sind bekannt und werden in elektrophotographischen oder elektrostati
schen Druckern heute angewendet. So kann z. B. das Bild auf einem Zwischenträger
anschließend über einen weiteren Transferprozeß unter Wärmeeinwirkung in einen Pa
pierträger eingeschmolzen werden. Die Druckplatte steht dann anschließend für eine
erneute Abscheidung eines weiteren Bildes zur Verfügung, wobei zweckmäßig mit be
kannten Techniken wie z. B. einem Gummifalz zurückgebliebene Tonerpartikel entfernt
werden, wenn die Druckplatte in ihre Ausgangsposition zurückgefahren wird.
Bei Benetzung der Druckplattenoberfläche lagert sich bekanntlich eine geringe Menge
an Tonerpartikeln auch an Flächenbereichen ohne elektrisches Feld ab. Eine Möglich
keit zur Reduzierung dieses unerwünschten Hintergrundes besteht durch Verwendung
einer zusätzlichen Spülstation. Dabei wird in bekannter Weise die Druckplatte mit der
Trägerflüssigkeit des Flüssigtoners angespült, so daß Tonerpartikel, die nicht auf den
Metallelektroden haften, weggespült werden. Oft wird zusätzlich in dieser Spülstation
noch eine Gegenelektrode mit bestimmter Spannung angebracht, um den Effekt zu
verstärken. Es ist ein besonderer Vorteil der beschriebenen elektronischen Druckplatte,
daß beim Transfer eine Reduzierung der Übertragung unerwünschter Tonerpartikel im
Hintergrund dadurch erfolgen kann, daß die Transferspannung auch direkt und lokal an
die Elektroden angelegt werden kann, die mit erwünschten Tonerpartikeln bedeckt
sind. Der Transfer erfolgt dann bevorzugt an diesen erwünschten Druckpunkten.
Wie vorstehend erwähnt, wird die beschriebene Druckplatte mit einer Gegenelektrode
in der Tonerflüssigkeit benutzt. Auf diese Gegenelektrode kann auch verzichtet wer
den, wenn die in Fig. 3 skizzierte alternative Elektrodenkonfiguration gewählt wird. Die
Gegenelektrode 11 ist dabei ebenfalls auf der aktiven Fläche der Druckplatte 1 aufge
bracht. Eine Druckelektrode 2 ist durch einen schmalen isolierenden Zwischenraum
von der metallischen Gegenelektrode 11 getrennt. Dabei entsteht ein vorwiegend als
Streufeld zu beschreibendes elektrisches Feld 6 unmittelbar zwischen Gegenelektrode
und Druckelektrode, unter dessen Einfluß die Tonerpartikel zur Druckelektrode bewegt
werden. Diese Streufelder sind im allgemeinen stärker als die homogenen Felder zu ei
ner getrennt in einem Abstand d angeordneten ebenen Gegenelektrode, so daß eine
niedrigere Steuerspannung benutzt werden kann. Der Abstand d zu einer getrennten
Gegenelektrode kann nicht beliebig klein gewählt werden, da dann die Versorgung mit
Tonerpartikeln gestört wird. Bei elektrophotographischen Druckern ist die Bildung von
Streufeldern zwischen unterschiedlich beladenen Bereichen eines Bildes ein wesentli
cher Nachteil, da dadurch eine stärkere Schwärzung von Kanten im Bild verursacht
wird. Bei dem hier vorgeschlagenen elektronischen Druckkopf kann dagegen die Streu
feldbildung noch vorteilhaft zur Verringerung der Treiberspannung an den Elektroden
genutzt werden.
Die Druckplatte kann nachfolgend bei Verwendung eines Zwischenträgers auch ein
weiteres Bild auf denselben Zwischenträger übertragen, um eine höhere Bildpunktdich
te zu erreichen oder aber bei Verwendung von mehreren hintereinander angeordneten
Entwicklungsbädern mit Farbtonern ein Farbbild mit mehreren übereinanderliegenden
Tonerschichten zu erzeugen, wobei der beschriebene Prozeß in entsprechender Weise
erneut durchlaufen wird.
Je nach Art des verwendeten Toners kann es zweckmäßig und erforderlich sein, die
Oberfläche der Elektroden mit einer nicht oder nur schwach elektrisch leitenden dün
nen Schicht zu bedecken, damit die dort angelagerten Tonerpartikel nicht durch Kon
takt mit einer metallisch leitenden Fläche ihre Ladung verlieren. Eine solche Schicht
kann z. B. durch ein aufgedampftes oder gesputtertes dielektrisches Material wie Silizi
umoxyd oder durch eine dünne Kunststoffschicht hergestellt werden. Die Dicke dieser
Schicht muß sehr klein im Verhältnis zur Elektrodenfläche sein, damit eine Verbreite
rung des elektrischen Feldstärkebildes einer Elektrode im Niederschlagsbereich der
Tonerpartikel gering gehalten wird. Durch geeignete Wahl der Schichtdicke kann prinzi
piell aber auch eine gezielte Verbreiterung zur Überbrückung des Zwischenraumes
zwischen benachbarten Druckpunkten erreicht werden, um homogen geschwärzte Flä
chen zu erzeugen.
Im Unterschied zu den bekannten Druckanordnungen wird hier also das Tonerbild
gleichzeitig auf der elektronisch gesteuerten Elektrodenanordnung abgelagert, die da
mit auch die Funktion des Bildträgers einnimmt. Der Einsatz moderner integrierter An
steuerschaltungen erlaubt den parallelen Aufbau einer großen Anzahl von Bildpunkten,
wodurch kurze Bildaufbauzeiten erreicht werden. Da damit eine größere Einwirkzeit für
die Abscheidung von Tonerpartikeln zugelassen werden kann, ist es möglich, mit we
sentlich geringeren Steuerspannungen im Bereich bis 100 V zu arbeiten als bei
Druckern mit wenigen Stiftelektroden, wo typisch mehrere kV benötigt werden. Da
durch wird auch ein Abbrand der Elektroden nach längerem Gebrauch vermieden und
es sind integrierte Halbleitertechniken für die Ansteuerstufen einsetzbar.
In einer anderen zweckmäßigen Ausführungsform wird die Elektrodenanordnung in ei
nem Druckzylinder aufgebaut wie in Fig. 4 skizziert. Der elektronische Druckzylinder 11
enthält die Elektrodenreihen an der Oberfläche und taucht an der Unterseite in die To
nerflüssigkeit 3 mit Tonerpartikeln 4 ein. In dem Tonerbad befindet sich ebenfalls eine
Gegenelektrode 5 in geringem Abstand vor der Zylinderfläche. Bei Rotation des Druck
zylinders 12 wird der abgeschiedene Toner aus dem Bad heraustransportiert und - hier
beispielhaft angenommen - auf einen zweiten Zylinder 15 transferiert, der als Bildzwi
schenträger dient. Dieser ist in geringem Abstand zur Oberfläche des Druckzylinders
12 angeordnet. Dazu ist eine Transferspannung 14 zwischen beiden Zylindern anzule
gen. Mit einem Falz 13 kann beim weiteren Umlauf die Zylinderoberfläche gereinigt
werden, bevor sie wieder in das Tonerbad eintaucht.
Die Ausführungsform mit rotierendem Zylinder ermöglicht einen durchlaufenden Druck
prozeß im Gegensatz zur elektronischen Druckplatte nach Fig. 1, die jeweils zwischen
Entwicklungsprozeß und Transferprozeß hin- und herbewegt werden muß.
Claims (8)
1. Elektrophoretischer Drucker
mit einer Elektrodenanordnung aus mit einer Entwicklungsspannung beaufschlagbaren Elektroden mit punktförmigen Wirkflächen, die isolierend voneinander im Verbund an der Unterseite eines flächigen Trägers angeordnet sind,
mit einer an einem zur Entwicklungsspannung unterschiedlichen Potential liegenden Entwicklungseinheit mit entweder einem Flüssigtoner oder einem staubförmigen Toner, der mit der Unterseite des flächigen Trägers in einem flächigen Kontakt steht und elek trisch geladene schwarze oder farbige Tonerpartikel enthält, welche sich unter dem Einfluß der lokalen elektrischen Feldstärke im Bereich der Wirkflächen der mit der Ent wicklungsspannung beaufschlagten Elektroden niederschlagen,
mit einem Aufzeichnungsträger als Bildträger oder Zwischenträger und
mit einer Transferstation, in der das niedergeschlagene Tonerbild auf den Aufzeich nungsträger transferiert wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß auf der Rückseite des flächigen Trägers (1) eine Ansteuerschaltung (7, 8) zur Steue rung der individuellen Übertragungsspannungen an den Elektroden (2, 2′) aufgebaut ist, die Schieberegister (7) enthält, in welche die Muster der anzusteuernden Bildpunkte se quentiell eingelesen werden können,
daß alle Elektroden (2, 2′) individuell mit der Entwicklungsspannung beaufschlagbar sind, solange ihre punktförmigen Wirkflächen mit dem Flüssigtoner (3) bzw. dem staub förmigen Toner in Verbindung stehen und
daß die Menge der auf einer Wirkfläche einer Elektrode (2, 2′) abgeschiedenen Toner partikel (4) durch die Zeit der Einwirkung der Spannung und/oder durch die Zeit im Zu sammenwirken mit einer Veränderung der Entwicklungsspannung während der gesam ten Entwicklungszeit gesteuert wird und damit verschiedene Helligkeitsstufen der Bild punkte realisiert werden.
mit einer Elektrodenanordnung aus mit einer Entwicklungsspannung beaufschlagbaren Elektroden mit punktförmigen Wirkflächen, die isolierend voneinander im Verbund an der Unterseite eines flächigen Trägers angeordnet sind,
mit einer an einem zur Entwicklungsspannung unterschiedlichen Potential liegenden Entwicklungseinheit mit entweder einem Flüssigtoner oder einem staubförmigen Toner, der mit der Unterseite des flächigen Trägers in einem flächigen Kontakt steht und elek trisch geladene schwarze oder farbige Tonerpartikel enthält, welche sich unter dem Einfluß der lokalen elektrischen Feldstärke im Bereich der Wirkflächen der mit der Ent wicklungsspannung beaufschlagten Elektroden niederschlagen,
mit einem Aufzeichnungsträger als Bildträger oder Zwischenträger und
mit einer Transferstation, in der das niedergeschlagene Tonerbild auf den Aufzeich nungsträger transferiert wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß auf der Rückseite des flächigen Trägers (1) eine Ansteuerschaltung (7, 8) zur Steue rung der individuellen Übertragungsspannungen an den Elektroden (2, 2′) aufgebaut ist, die Schieberegister (7) enthält, in welche die Muster der anzusteuernden Bildpunkte se quentiell eingelesen werden können,
daß alle Elektroden (2, 2′) individuell mit der Entwicklungsspannung beaufschlagbar sind, solange ihre punktförmigen Wirkflächen mit dem Flüssigtoner (3) bzw. dem staub förmigen Toner in Verbindung stehen und
daß die Menge der auf einer Wirkfläche einer Elektrode (2, 2′) abgeschiedenen Toner partikel (4) durch die Zeit der Einwirkung der Spannung und/oder durch die Zeit im Zu sammenwirken mit einer Veränderung der Entwicklungsspannung während der gesam ten Entwicklungszeit gesteuert wird und damit verschiedene Helligkeitsstufen der Bild punkte realisiert werden.
2. Drucker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an den nicht für einen Bild
aufbau benötigten Elektroden des Druckkopfes Gegenspannungen angelegt werden,
mit denen eine unerwünschte Tonerabscheidung verhindert wird.
3. Drucker nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß sich Elektroden und Gegenelektrode(n) beide auf der Oberfläche der Druckplatte
befinden (Fig. 3).
4. Drucker nach Anspruch 1 und/oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet,
daß die Elektroden der Druckplatte zur Gegenseite der Platte durchkontaktiert sind und
auf dieser Seite eine Ansteuerschaltung zur Erzeugung der individuellen elektronischen
Spannungen an den Elektroden in integrierter Dünnfilmtechnik aufgebaut ist und die
Schieberegister enthält, in welche die Muster der anzusteuernden Bildpunkte sequen
tiell eingelesen werden können.
5. Drucker nach Anspruch 1 und den folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die
Elektrodenstruktur auf einer Zylinderoberfläche eines Druckzylinders angeordnet ist
und der Toner sich dort abscheidet, und der Zylinder rotiert und außerhalb der Entwick
lungsstation das Tonerbild zeilen- oder punktweise auf einen Zwischenträger transfe
riert wird (Fig. 4).
6. Drucker nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Einwirkzeit der Spannungen an den Elektroden zeitdiskret durch Ein-
oder Ausschalten der Spannung während einer Anzahl von Zeitfenstern erfolgt, deren
Länge jeweils um den Faktor 2 ansteigen.
7. Drucker nach Anspruch 1 und/oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet,
daß die Elektroden mit einer dünnen nicht- oder nur schwachleitenden dielektrischen
Schicht beschichtet sind.
8. Drucker nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,
daß die Schichtdicke der dielektrischen Schicht so gewählt wird, daß
eine gezielte Verbreiterung der abgeschiedenen Druckpunkte entsteht.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19904022493 DE4022493C2 (de) | 1990-07-14 | 1990-07-14 | Elektrophoretischer Drucker mit elektronischer Druckplatte oder -walze |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19904022493 DE4022493C2 (de) | 1990-07-14 | 1990-07-14 | Elektrophoretischer Drucker mit elektronischer Druckplatte oder -walze |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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