DE4022493C2 - Elektrophoretischer Drucker mit elektronischer Druckplatte oder -walze - Google Patents

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.

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.