DE4038083A1 - Vorrichtung zur bilderzeugung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bilderzeugung, bei der das Tonerbild direkt auf ein Kopierpapier (Aufzeichnungspapier) oder eine Zeichenebene aufgebracht wird, ohne daß eine photoempfindliche Trommel oder ein anderer Bildzwischenträger erforderlich ist, und zwar insbesondere eine Vorrichtung zur Bilderzeugung mit einem Tonerträger und einer Rückseitenelektrode, auf deren Oberfläche das Kopierpapier bewegt wird, wobei die Rückseitenelektrode so angeordnet ist, daß sie dem Tonerträger gegenüberliegt, sowie mit dazwischen angeordneten Einrichtungen zur Tonerübertragung, die eine Mehrzahl von Tonerschlitzen aufweisen, die entlang einer gewünschten Richtung angeordnet und elektromagnetisch geöffnet und geschlossen werden können.

Es sind elektrophotographische Geräte bekannt, die als Drucker und Kopiergeräte verwendet werden und bei denen der Verarbeitungsprozeß das Aufdrucken eines elektrostatischen Zwischenbildes auf eine photoempfindliche Trommel, das Entwickeln des elektrostatischen Zwischenbildes durch Anwenden eines entsprechenden, aus einer oder zwei Komponenten bestehenden Entwicklers, sowie die Übertragung des sichtbaren, entwickelten Bildes auf eine Aufzeichnungsfläche, wie z. B. ein Blatt Papier, umfaßt.

Soweit das elektrophotographische Gerät auf dem Verarbeitungsprinzip der Übertragung des Tonerbildes auf das Kopierpapier (Aufzeichnungspapier) mittels einer photoempfindlichen Trommel beruht, sind neben dieser Trommel zur Aufnahme des elektrostatischen Zwischenbildes weiterhin Einrichtungen zum Eindrucken des Zwischenbildes auf die Trommel, Einrichtungen zur Übertragung des auf der Trommel entstandenen Tonerbildes, Einrichtungen zur Entfernung der auf der Trommel haftenden, übrigen Tonerteilchen, Einrichtungen zum Löschen des Zwischenbildes, sowie Einrichtungen zur Entladung, wie z. B. Vorrichtungen zur Coronaentladung erforderlich, was zur Folge hat, daß das Gerät aufgrund seiner zahlreichen Einrichtungen in der Nähe der Trommel sehr kompliziert aufgebaut ist und aus dem gleichen Grund sehr große Abmessungen aufweist.

Vorrichtungen zur Bilderzeugung, die die oben beschriebenen Nachteile vermeiden, sind in den US-PS 44 78 510 und 44 91 855 sowie in der GB-A 21 08 432 (im folgenden als "erste bekannte Technik" bezeichnet) offenbart. Diese Umfassen Einrichtungen für Tonerdurchlaß, die aus einer oder zwei Reihen von Tonerschlitzen gebildet sind, die elektromag­ netisch geöffnet oder geschlossen werden können, die orthogonal (im folgenden als "Abtastrichtung" bezeichnet) zu der Bewegungsrichtung eines auf einer Rückseitenelektrode geführten Kopierpapiers (die im folgenden als "Unterabtastrichtung" bezeichnet wird) angeordnet sind, und die zwischen der Rückseitenelektrode und einer Entwicklerwalze, an welcher sich Toner befindet, liegen. Eine der Bildinformation entsprechende Signalspannung wird an die Einrichtungen für Tonerdurchlaß angelegt, um selektiv die Tonerschlitze während der Bewegung des Kopierpapiers auf der Rückseitenelektrode zu öffnen, und das auf der Oberfläche des Tonerträgers befindliche Tonermaterial durch die Tonerschlitze auf das Kopierpapier zu übertragen.

Einer feineren Auflösung (oder Druckpunktdichte) stehen jedoch bei der ersten bekannten Technik einige Hindernisse entgegen, da eine höhere Dichte der Schlitzanordnungen erforderlich ist, die wiederum zu anderen mechanischen problemen, auch bei der Herstellung führt.

Eine Technik, die die oben beschriebenen Nachteile vermeidet, ist in der PCT/SE88/00 653 bzw. der International Publication No. WO89/05 231 (im folgenden als Grundlagen­ technik bezeichnet) veröffentlicht.

Anhand von Fig. 7 der Zeichnungen soll prinzipiell diese Grundlagentechnik beschrieben werden. Sie umfaßt einen Tonerträger 1 mit einer hülsenartigen Entwicklerwalze 1a, auf der elektromagnetisch Toner in einer dünnen Schicht abgelagert ist, ein matrixartiges Steuergitter 3, welches zwischen dem Tonerträger 1 und einer gegenüberliegenden Rückseitenelektrode 2 angeordnet ist, wobei an das Steuergitter 3 eine Steuerspannung in Richtung der X-Y-Achse angelegt ist, um ein einer Bildinformation entsprechendes, entwickelndes elektrisches Feld zu erzeugen. Dieses beeinflußt selektiv die Tonerschlitze 3a des Steuergitters 3, so daß diese geöffnet und geschlossen werden, wodurch die Übertragung des einer Bildinformation entsprechenden Toners durch die Tonerschlitze 3a in dem Steuergitter 3 auf das auf der Oberfläche der Rückseitenelektrode 2 befindliche Aufzeichnungspapier 4 bewirkt wird. Obwohl die Grundlagentechnik der ersten bekannten Technik in obiger Hinsicht ähnelt, wird bei jener, wie in Fig. 8(a) gezeigt, insbesondere das Steuergitter 3 in Form einer Matrix aus einer Mehrzahl von in Schleifen gelegten Drähten X1-X2, ... in X-Richtung gebildet, wobei paarweise die Drähte in der Haupt-Abtast­ richtung (X) gelegt sind, sowie weiterhin aus einer Mehrzahl von paarweisen Drahtschleifen Ya1-Ya2, ... in Y-Richtung gebildet, wobei die zwei Gruppen der paarweisen Drähte so angeordnet sind, daß sie sich mit einem anderen als dem rechten Winkel überschneiden, und die von den paarweisen Drahtschleifen Ya1-Ya2 auf der Y-Achse und X1-X2 auf der X-Achse umgebenen Bereiche die Tonerschlitze 3a bilden.

An das Steuergitter 3 wird, wie in Fig. 8(b) gezeigt, eine elektrische Spannung angelegt, und zwar sukzessiv an die Drähte X1-X2, ... mit einer Zeitverzögerung, die der Bewegung des Aufzeichnungspapieres 4 entspricht. Dieses führt zu einem Druckpunktmuster, welches den Tonerschlitzen 3a entspricht, wobei eine grobe Punktmusterdichte entsteht, wenn weder der Zwischenraum zwischen den Drähten Ya1-Ya2, ..., noch das Intervall der Tonerschlitze 3a in der Haupt-Abtastrichtung kürzer eingestellt wird.

Bei der praktischen Anwendung ergeben sich jedoch sowohl bei der ersten bekannten Technik als auch bei der Grundlagentechnik eine große Anzahl von Problemen.

Das erste Problem besteht in einem Verstopfen der Tonerschlitze, sowie in einem verblaßten Druck aufgrund des Anhaftens von übrigem Tonermaterial.

Bei der Grundlagentechnik, bei der das Punktmuster auf dem Aufzeichnungspapier entsprechend der Bildinformation durch Übertragung des Toners durch die Tonerschlitze gebildet wird, und bei der das Steuergitter 3 zur Vermeidung eines elektrischen Feinschlusses mit dem Tonerträger 1 usw. mit einer isolierenden Schicht beschichtet ist, klebt Tonermaterial elektrostatisch aufgrund von Reibungen zwischen dem Toner und der Umgebung der Tonerschlitze 3a oder der Oberfläche des Steuergitters 3 an der inneren Oberfläche der Tonerschlitze 3a an, wodurch der freie Fluß von Tonermaterial verhindert und das auf dem Aufzeichnungspapier 4 gebildete Bildmuster durcheinander gebracht wird.

Die Verstopfung aufgrund des Anhaftens von Tonermaterial an einem Tonerschlitz 3a wird noch weiter verstärkt, wenn die Tonerschlitze 3a zur Erzielung einer feineren Auflösung des Punktmusters verkleinert werden.

Wenn ein Tonerbehälter zur Wiedergabe einer gewünschten Farbe ausgetauscht wird, führt das an dem Steuergitter anhaftende Tonermaterial zu einer Verschmutzung der Farben.

Das durch einen Tonerschlitz 3a hindurchtretende Tonermaterial führt nicht nur zu Verstopfungen, sondern bleibt auch in der Umgebung des der Rückseitenelektrode 2 zugewandten, den Tonerschlitz 3a umgebenden Teiles haften. Das Tonermaterial an diesem Abschnitt fällt auf die Rückseitenelektrode 2 und verteilt sich in der Umgebung gedruckter Punkte, so daß Grenzlinien verwischen und die Auflösung reduziert wird.

Das zweite Problem besteht in der Vermeidung elektrischer Feinströme von dem Steuergitter 3 zu anderen Teilen.

Bei der oben beschriebenen Grundlagentechnik ist der Tonerträger 1 von der Rückseitenelektrode 2 nur durch einen schmalen Spalt getrennt, der z. B. nur wenige 100 µm breit ist, um das zur Entwicklung erforderliche elektrische Feld zu erzeugen. Weiterhin ist das Steuergitter 3 und das Aufzeichnungspapier 4 zwischen beiden angeordnet, was zu einem gewissen erlaubten Dickenbereich des Aufzeichnungs­ papieres 4 in dem Zwischenraum zwischen dem Steuergitter 3 und der Rückseitenelektrode 2, und ebenso der Dicke der Tonerschicht 90 in den Bereich zwischen dem Tonerträger 1 und dem Steuergitter 3 führt. Diese Zwischenräume sind außerordentlich eng, d. h. insbesondere der Raum zwischen dem Steuergitter 3 und dem Tonerträger 1, bzw. der Tonerschicht 90, sowie der Raum zwischen dem Steuergitter 3 und dem Aufzeichnungspapier 4.

Wenn, wie oben beschrieben, zwischen dem Tonerträger 1 und dem Steuergitter 3 die Steuerspannung angelegt wird, können in dem Falle, in dem die dielektrische Durchschlags­ festigkeit aufgrund hoher Luftfeuchtigkeit verringert ist, Entladungs- bzw. Leckströme zwischen dem Tonerträger 1 und dem Steuergitter 3 auftreten, so daß die Formation des Bildes zerstört wird. Weiterhin kann durch den Toner eine Brücke zwischen beiden Teilen gebildet werden, so daß in dem Falle, in dem der Toner aus elektrisch leitendem Material hergestellt ist, ein Bild nicht erzeugt werden kann.

Wenn die Entwicklerspannung zwischen dem Tonerträger 1 und der Rückseitenelektrode 2 sowie die Steuerspannung an das Steuergitter 3 in dichtem Abstand davon angelegt wird, so kann es passieren, daß aufgrund von Entladungen oder Leckströmen kein Bild erzeugt wird, wenn die dielektrische Durchschlagsfestigkeit im Falle höherer Feuchtigkeit oder in dem Fall, in dem aus Versehen ein naßes Aufzeichnungspapier eingeführt wird, reduziert ist.

Bei einer Abweichung des Zwischenraums zwischen dem Steuergitter 3 und dem Aufzeichnungspapier 4 wird die auf dem Aufzeichnungspapier 4 durch den Tonerschlitz 3a erzeugte Punktgröße verändert, was dazu führt, daß feine Bilder nicht erzeugt werden können.

Obgleich der Abstand genau eingehalten werden muß, bewegt sich das Aufzeichnungsblatt 4 und legt sich in Falten. Wenn man versuchen würde, das Aufzeichnungspapier 4 durch Berührung mit Positioniereinrichtungen an einer entsprechenden Stelle zu halten, würde das Bild zerstört werden, da der Toner zu diesem Zeitpunkt noch nicht fixiert ist.

Das dritte Problem bei der Grundlagentechnik besteht in der Intensität eines gedruckten Punktes unter dem Einfluß der an das Steuergitter 3 angelegten Steuerspannung.

Zusätzlich zu Obigem hat, wie weiter unten beschrieben werden wird, die Spannung -V₁ zur Bewirkung der elektromagnetischen Öffnung der Tonerschlitze 3a immer die gleiche Polarität wie die geladenen Teilchen, wodurch der Durchlaß des durch die Öffnungsspannung -V₁ gebildeten Tonerschlitzes 3a geometrisch kleiner wird. Je kleiner die Abmessungen eines Tonerspaltes 3a zur Erzielung einer höheren Auflösung gemacht werden, desto schmaler wird der physikalische Bereich des Durchlasses, was zu dünnen Punkten bzw. einem Bild mit schwacher Intensität führt.

Das vierte Problem ergibt sich aus Tonerflecken in Randbereichen oder solchen Bereichen, in denen keine Wiedergabe erfolgen soll.

Bei der bei der Grundlagentechnik als Tonerträger 1 dienenden Entwicklerwalze wird die Tonerschicht auf dieser Walze gleichförmig mit einer Klinge (doctor blade) mit einer Dicke aufgebracht, die größer ist, als die maximale Breite des Druckabstandes, um eine leichte Formation des Bildes zu erreichen.

Wie in Fig. 10 gezeigt, ist folglich das Steuergitter 3 aus Maschen gebildet und in dem Raum zwischen der Entwicklerwalze 1 und der Rückseitenelektrode 2 angeordnet. Es erstreckt sich über den maximalen Abstand (Druckabstand) hinaus zu dem Randbereich oder den Bereich 40, in dem kein Druck stattfindet. In dem Randbereich 40 wird, da kein Toner zu der Rückseitenelektrode 2 geführt wird, konti­ nuierlich eine Ansammlung aus Tonermaterial an der Entwicklerwalze 1 abgelagert, welche sich zu einer vergrößerten Tonerschicht 90 und schließlich zu einem Haufen auf dem Steuergitter 3 aufschichtet, und schließlich auf die Rückseitenelektrode 2 herabfällt, so daß darauf selbst dann Flecken verursacht werden, wenn der Tonerschlitz 3a elektromagnetisch geschlossen worden ist.

Der Erfindung liegt folglich die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Bilderzeugung anzugeben, bei der Tonerschlitze nicht verschmutzen, bzw. bei der Verstopfungen in den Schlitzen beseitigt werden können, ohne daß die Bildqualität darunter leidet und eine hohe Auflösung und eine klare Bildformation möglich sind.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist alternativ in den Ansprüchen 1, 2, 4, 6, 8, 12, 13, 14, 15, 16 bzw. 18 angegeben. Die Unteransprüche haben vorteilhafte Weiterbildungen des Erfindungsgedankens zum Inhalt.

Vorteilhaft ist insbesondere, daß eine leichte Änderung der Farben bzw. der Colorierung möglich ist.

Insbesondere wird eine klare und feine Auflösung erzielt, ohne daß Tonermaterial an den Schlitzen oder der Rückseitenelektrode anhaftet und die Punktbegrenzungen verschmiert werden.

Weiterhin vorteilhaft ist bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Bilderzeugung, daß das Auftreten von Entladungen oder Leckströmen (Feinschlüssen) in dem Zwischenraum zwischen dem Steuergitter und anderen Teilen verhindert wird, was dazu führt, daß ohne großen Aufwand ein klares Bild erzeugt werden kann.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß sich das Aufzeichnungspapier bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung nicht in Wellen legen kann oder unerwünscht bewegt wird, sowie weiterhin genau und ohne Beeinflussung der Abbildung positioniert werden kann.

Weiterhin wird erfindungsgemäß eine Abweichung des Zwischenraumes elektrisch kompensiert, so daß Veränderungen der Größen der Druckpunkte vermieden werden können.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist weiterhin vorteilhaft, daß Druckpunkte mit genügender Intensität und demzufolge klare Bilder erzeugt werden können.

Schließlich werden Tonerflecken in Randbereichen oder in solchen Bereichen, in denen keine Wiedergabe stattfindet, vermieden, und ebenso Störungen des Bildes auf dem Kopierpapier an der Grenze verhindert, die von dem Bereich, indem kein Bild wiedergegeben wird, zu dem Druckbereich verläuft.

Die Beschreibung der Erfindung erfolgt nun entsprechend der Reihenfolge in den Ansprüchen. Der in den Ansprüchen verwendete Ausdruck "Einrichtungen für Tonerdurchlaß zur Bildung von Tonerschlitzen entsprechend der Bildinformation mit steuerndem elektrischem Potential" kann allgemein so aufgefaßt werden, daß ein Steuergitter aus FPC oder Drahtelektroden verwendet wird, was jedoch notwendigerweise nicht auf diese Auslegung beschränkt ist, jedoch Einrichtungen einschließt, die die obengenannten Eigenschaften haben, z. B. die Anordnung einer Mehrzahl von parallel mit einem gewünschten Abstand verlaufenden Elektroden, die einander überkreuzen. Der Ausdruck "Steuergitter" wird im folgenden zur Veranschaulichung des Ausdruckes "Einrichtungen für Tonerdurchlaß" verwendet.

Der Begriff "Aufzeichnungsmedium", wie er in den Ansprüchen verwendet wird, ist nicht notwendigerweise auf ein Aufzeichnungspapier beschränkt, sondern kann z. B. auch eine Kunststoffschicht umfassen. Der Ausdruck "Aufzeichnungs­ papier" soll alle obengenannten Möglichkeiten umfassen.

Vor der weiteren Kennzeichnung der Erfindung soll die Grundlagentechnik mit dem elektrophotographischen Verfahren verglichen werden.

Eines der elektrophotographischen Verfahren beruht auf einer normalen Entwicklermethode, bei der auf einer photoempfindlichen Trommel ein statisches, elektrisches Zwischenbild eingedruckt wird und bei der auf einer Entwicklertrommel eine dünne Schicht Tonermaterial aufgebracht ist, wobei sich die Trommeln synchron drehen und mit einem geringen Abstand einander gegenüberliegen. Das gegenüber dem Zwischenbild mit entgegengesetzter Polarität geladene Tonermaterial wird selektiv von den Bereichen angezogen, in denen auf der photoempfindlichen Trommel das Zwischenbild abgebildet ist. Bei einem anderen Verfahren (Umkehrentwicklung) ist das Tonermaterial gegenüber dem Zwischenbild mit der gleichen Polarität geladen und wird selektiv von den Teilen auf der photoempfindlichen Trommel angezogen, an denen kein Zwischenbild vorhanden ist. Beide Verfahren beruhen darauf, daß ein normales oder negatives Zwischenbild entsprechend dem zu druckenden Bild erzeugt wird.

Obwohl die Entstehung des elektrisch entwickelten Bildes zwischen einem Tonerträger 1 und einer Rückseitenelektrode 2 ähnlich dem herkömmlichen elektrophotographischen Verfahren ist, beruht die Entwicklermethode der Grund­ lagentechnik andererseits auf der Tatsache, daß die Rückseitenelektrode 2 mit einer gleichförmigen Entwicklerspannung aufgeladen wird. Die Tonerschlitze 3a werden entsprechend der Bildinformation selektiv geöffnet und geschlossen, und zwar mittels des in dem Zwischenraum zwischen den Teilen 1 und 2 angeordneten Steuergitters 3, welches die Ladungen in den Richtungen der X- und Y-Achsen steuert, so daß Tonermaterial durch die Tonerschlitze 3a auf ein Aufzeichnungspapier 4 übertragen wird, welches auf der Rückseitenelektrode 2 liegt.

Unter der Annahme, daß der Toner mit einer negativen Polarität geladen ist und der Tonerträger 1 und die Rückseitenelektrode 2 mit 0 V (geerdet) bzw. +V₀ beaufschlagt sind, wie in Fig. 9(a) gezeigt, wird ein Entwicklerfeld gebildet, um das das Tonermaterial zu der Rückseitenelektrode 2 zu übertragen. Wenn an dem Steuergitter 3, welches auf halbem Abstand zwischen den beiden Teilen angeordnet ist, eine Spannung von +1/2 V₀ angelegt wird, übt dieses Steuergitter 3 keinen Einfluß auf das Entwicklerfeld aus, so daß das Tonermaterial auf die gesamte Oberfläche der Rückseitenelektrode 2 aufgebracht werden kann. In dem Fall jedoch, in dem die Polaritäten des Steuergitters 3 und des Tonermaterials entgegengesetzt zueinander sind, zieht die Steuerelektrode das gesamte Tonermaterial an, so daß kein Toner auf das Aufzeichnungspapier 4 übertragen werden kann.

In dem in Fig. 9(b) gezeigten Fall, in dem eine schwache Steuerspannung -V₁ mit gegenüber dem Tonermaterial gleicher Polarität angelegt wird, kann, obwohl das Entwicklerfeld in der Umgebung der Tonerschlitze 3a aufgrund dieser Steuerspannung -V₁ deformiert ist, das Entwicklerfeld durch den verbleibenden zentralen Bereich dieses Tonerschlitzes 3a die Rückseitenelektrode 2 erreichen, so daß Tonermaterial auf die Oberfläche des Aufzeichnungspapiers 4 aufgebracht werden kann. Die Steuerspannung -V₁ soll im folgenden als Öffnungsspannung bezeichnet werden.

Wenn die Steuerspannung, wie in Fig. 9(c) gezeigt, auf -V₂ mit gegenüber dem Toner gleicher Polarität erhöht wird, wird das umgekehrte elektrische Feld in der Umgebung der Tonerschlitze 3a proportional zur Größe der Steuerspannung größer, so daß schließlich auch der zentrale Bereich geschlossen wird, und das Tonermaterial zu dem Tonerträger 1 zurückgeworfen wird. Die Steuerspannung -V₂ soll im folgenden als Schließspannung bezeichnet werden.

Folglich wird bei Anlegen der Öffnungsspannung -V₁ oder der Schließspannung -V₂ selektiv an die X-Y-Drahtschleifen, welche die Tonerschlitze 3a (Maschen) bilden, entsprechend der Bildinformation das Tonermaterial durch die Tonerschlitze 3a, welche mit der Öffnungsspannung -V₁ beaufschlagt sind, übertragen, um ein gewünschtes Druckmuster auf dem auf der Oberfläche der Rückseitenelektrode 2 angeordneten Aufzeichnungspapier zu erhalten.

Berücksichtigt man die Beziehung V₀ < 0 V < -V₁ < -V₂, so hat die Öffnungsspannung -V₁ ein nahe bei 0 V liegendes, schwaches Potential mit der gleichen Polarität, wie derjenigen des Toners. Da das Tonermaterial beim Hindurchtreten durch die Tonerschlitze 3a reibt, wird insbesondere in dem Fall, in dem das Steuergitter mit einer isolierenden Schicht versehen ist, durch Reibungselektrizität eine Ladung erzeugt, so daß ein Teil des Toners dort anhaftet und die Tonerschlitze 3a verstopft.

Gemäß Anspruch 1 ist das in dem Zwischenraum zwischen dem Tonerträger 1 und der Rückseitenelektrode 2 gebildete Entwicklerfeld mit einer gepulsten Spannung oder einer alternierenden Spannung beaufschlagt, deren Polarität wiederholt von positiv auf negativ wechselt, da das Tonermaterial durch eine vibrierende Bewegung besser an dem Aufzeichnungspapier haftet als durch eine Bewegung innerhalb des Zwischenraums in konstante Richtung. Dieses gilt ebenso für eine Vibrationsbewegung der Oberfläche des Toners, was zu klaren Bildern führt und eine Tonerver­ stopfung verhindert. Das alternierende Feld kann durch Anlegen der Spannung sowohl an die Rückseitenelektrode 2 als auch an den Tonerträger 1 erzeugt werden.

Bei der Vorrichtung gemäß Anspruch 2 werden entweder die Öffnungsspannung -V₁ oder die Schließspannung -V₂ oder beide Spannungen Schwankungen unterworfen, welche in Form von Schwingungen auf den Toner übertragen werden, und die Verstopfungen beseitigen.

Wenn die Öffnungsspannung -V₁ schwingt, dann hat dies zur Folge, daß sich ebenfalls der Bereich des Tonerdurchlasses der Tonerschlitze verändert, was sich in unerwünschter Weise auf die Punktmuster auswirkt. Folglich wird vorzugs­ weise die Schließspannung -V₂ mit einer Schwingung be­ aufschlagt.

Die Steuerspannung ist im allgemeinen als Pulsspannung ausgebildet, wobei zusätzlich eine Mehrzahl von Taktpulsen, wie in Fig. 4(c) gezeigt, angelegt werden.

Die schwingende Steuerspannung kann manchmal fehlerhaft sein, was insbesondere während einer Periode der Bildformation zu einer Störung der scharfen Wiedergabe führt. Bei der Vorrichtung gemäß Anspruch 4 wird ein elektrostatisches Feld zwischen dem Steuergitter und dem Tonerträger dann erzeugt, wenn kein Bild entsteht, so daß das an dem Steuergitter anhaftende Tonermaterial zu dem Tonerträger zurückgeworfen werden kann.

Die Einrichtung zur Erzeugung des elektrostatischen Feldes kann z. B. eine Einrichtung sein, die die Öffnung der Rückseitenelektrode bewirkt und an das Steuergitter eine Spannung anlegt, die die gleiche Polarität wie der Toner aufweist.

Im Gegensatz zu dem Fall, in dem der Toner zu dem Toner­ träger zurückgeworfen wird, kann der am Steuergitter anhaftende Toner auch zu dem auf der Rückseitenelektrode angeordneten Aufzeichnungspapier befördert werden. Bei der Vorrichtung gemäß Anspruch 6 wird während der Zeitperiode, in der kein Druck stattfindet, ein elektrostatisches Feld zwischen dem Steuergitter und der Rückseitenelektrode aufgebaut, wonach der an dem Steuergitter anhaftende Toner auf ein auf der Rückseitenelektrode angeordnetes Aufzeichnungspapier übertragen wird.

Bei diesem Aufbau kann erreicht werden, daß z. B. der Tonerträger 1 von dem Masseanschluß getrennt wird, und die Entwicklerspannung V₀ an das Steuergitter 3 angelegt wird, wonach das Entwicklerfeld zwischen dem Steuergitter und der Rückseitenelektrode aufgebaut wird.

Auch wenn das Innere und die Umgebung der Tonerschlitze 3a, wie oben beschrieben, mit einer isolierenden Schicht belegt ist, kann bei dem oben erwähnten Aufbau nicht verhindert werden, daß Toner aufgrund der Aufladung durch Reibungselektrizität auf der Oberfläche Flecken bildet. Folglich ist bei der Vorrichtung gemäß Anspruch 8, wie in Fig. 12 gezeigt, ein Abschnitt zur Verhinderung der Elektrisierung 50 (50A oder 50B) an der inneren Seite des Tonerschlitzes 3a und/oder an der der Rückseitenelektrode oder dem Tonerträger gegenüberliegenden Oberfläche vorgesehen, um eine Aufladung durch Reibungselektrizität zu beseitigen und ein Verwischen der Druckpunkte aufgrund des an der inneren Seite des Tonerschlitzes 3a und der äußeren, der Rückseitenelektrode 2 oder dem Tonerträger gegenüberliegenden Oberfläche anhaftenden Tonermaterial zu verringern, so daß ein klares Punktmuster mit hoher Auflösung gebildet werden kann.

Der die Elektrisierung verhindernde Abschnitt 50 kann mit einer Schicht eines Oberflächenreinigers versehen sein, der auf die innere Oberfläche des Tonerschlitzes 3a und/oder die äußere Oberfläche, die der Rückseitenelektrode 2 und dem Tonerträger 1 gegenüberliegt, aufgebracht ist. Sie kann auch aus einer aus leitendem oder halbleitendem Material 50B gebildeten Schicht oder aus einer mit einer Isolier­ schicht 50A hergestellten Schicht gebildet sein, die den um die Tonerschlitze 3a aufgebrachten Oberflächenreiniger enthält.

Die Vorrichtung gemäß Anspruch 12 ist darauf gerichtet, eine Verstopfung und das Anhaften von Tonermaterial an einem Tonerschlitz 3a mittels des Tonerträgers 1 zu verhindern, wobei der Tonerträger 1 aus leitendem Material mit einer isolierenden Schicht mindestens im Bereich der den Einrichtungen für Tonerdurchlaß gegenüberliegenden Oberfläche versehen ist.

Bei dem oben beschriebenen Aufbau kann das Potential des Tonerträgers 1 mit der Isolierschicht darauf (weiter unten bei den Ausführungsbeispielen beschrieben), in das Unendliche abrutschen, wenn seine Masseleitung unterbrochen wird, was dazu führt, daß ein elektrostatisches Entwicklerfeld zwischen dem Steuergitter 3 und der Rückseitenelektrode 2 aufgebaut wird, wenn das Steuergitter 3 geerdet (0 V) ist. Dies führt dazu, daß der an den Tonerschlitzen 3a des Steuergitters 3 anhaftender Toner auf das sich auf der Rückseitenelektrode 2 entlang bewegende Papier herabfällt, und zwar während einer Zeitperiode, in der nicht gedruckt wird, wodurch eine einfache Reinigung des Steuergitters 3 möglich ist.

Der Aufbau des aus leitendem Material hergestellten Tonerträgers 1, die Erdung des Tonerträgers 1, sowie das Anlegen von +V₀ an die Rückseitenelektrode 2 erlaubt die Bildung des elektrostatischen Entwicklerfeldes wie oben beschrieben, und ermöglicht außerdem die Beseitigung eines Kurzschlusses oder eines Leckstromes (Feinschlusses) von dem Steuergitter 3 zu dem Tonerträger 1, da seine Oberfläche isoliert ist.

Dadurch wird eine stabile Entwicklung ohne Kurzschluß oder Leckströme in dem Zwischenraum zwischen Tonerträger 1 und Steuergitter 3 sichergestellt.

Der oben beschriebene Aufbau erfordert eine Beschichtung des Steuergitters 3 mit einer Isolierschicht, wenn der Tonerträger 1 aus leitendem Material gefertigt ist. Wenn der Toner aus isolierendem Material hergestellt ist, genügt die Isolierung des Tonerträgers 1, um das oben beschriebene Problem zu lösen. Folglich ist der Ausdruck "Beschichten des Steuergitters 3 mit einer isolierenden Schicht" nicht ein unbedingtes Erfordernis bei diesem Aufbau.

Die Vorrichtung gemäß Anspruch 13 ist insbesondere auf die Sicherstellung einer zuverlässigen und ständigen Tonerübertragung gerichtet, wenn ein Tonerschlitz 3a in dem Steuergitter 3 mit besonders kleinen Abmessungen gebildet ist, um ein dichtes Punktmuster zu erzielen, sowie weiterhin auf die Schaffung einer Vorrichtung zur Bilderzeugung gerichtet, mit der eine feinere Auflösung und ein sauberes Bild erzielt werden kann. Das wesentliche Merkmal besteht in der Verwendung eines magnetischen Toners, der aus einer einzigen Komponente besteht, der eine scharf abgegrenzte Tonerprojektion oder ein Tonerauge 9 auf dem Tonerträger 1 bildet, wobei das Tonerauge 9 lang genug ausgebildet ist, um auf der Oberfläche des Steuergitters 3 anzuhaften. Das Tonerauge 9 tritt zwangsläufig in den Tonerschlitz 3a ein, dessen elektrostatisches Feld so gebildet ist, daß der Toner unter Anwendung der Öffnungsspannung -V₁ hindurchtreten kann, so daß ein Druckpunktmuster mit genügender Intensität erzeugt wird.

Wenn das Entwicklerfeld so ausgebildet wird, daß sich seine Polarität wiederholt von positiv nach negativ ändert, kann der Toner leichter auf dem Aufzeichnungspapier mit einer vibrierenden Bewegung aufgebracht werden, als bei einer Bewegung in konstanter Richtung innerhalb des Feldes, was zu klareren Bildern führt und ebenfalls die Verstopfung des Tonerschlitzes 3a verhindert.

Kennzeichnendes Merkmal der Vorrichtung gemäß Anspruch 14 ist es insbesondere, daß die den Tonerträger 1 oder dem Aufzeichnungspapier 4 gegenüberliegende Oberfläche des Steuergitters 2 mit einer isolierenden Schicht belegt ist.

Mit diesem Aufbau werden Kurzschlüsse oder Leckströme von dem Steuergitter 3 zu anderen Teilen selbst dann vermieden, wenn die Zwischenräume zwischen dem Steuergitter 3 und der Tonerschicht 1a, sowie zwischen dem Steuergitter 3 und dem Aufzeichnungspapier 4 sehr klein sind, was gleichzeitig die einfache Erzeugung von scharfen Bildern ermöglicht.

Bei Anwendung von leitfähigem Tonermaterial ist es erforderlich, die innere Oberfläche der Tonerschllitze 3a mit einer isolierenden Schicht zu belegen. Ein Toner aus isolierendem Material erfordert eine solche Beschichtung nicht.

Aufgrund der geringen Abstände sind Abweichungen bzw. Veränderungen der Zwischenräume von erheblicher Bedeutung, selbst wenn die Teile sorgfältig hergestellt und zusammengebaut worden sind, was dazu führt, daß die Größe der Druckpunkte auf dem Aufzeichnungspapier 4 ebenfalls Veränderungen unterworfen ist. Folglich ist bei der Vorrichtung gemäß Anspruch 15 vorgesehen, die elektrische Steuerung der für den Tonerdurchlaß zuständigen Einrichtungen mit einer gepulsten Spannung durchzuführen, und das Tastverhältnis oder andere elektrische Eingangsbedingungen der gepulsten Spannung entsprechend der Veränderung des Zwischenraums zwischen den Einrichtungen für Tonerdurchlaß und anderen Teilen zu steuern.

In dem Fall, in dem die Abstände schwanken, wird diese Schwankung elektrisch kompensiert, um zu verhindern, daß sich die Druckpunktgröße auf dem Aufzeichnungspapier verändert. Dieses kann einfach und genau insbesondere mit der gepulsten Spannung erreicht werden.

Die Vorrichtung gemäß Anspruch 18 ist darauf gerichtet, Tonerflecken in Randbereichen oder einem Bereich 40, in dem nicht gedruckt wird, zu verhindern. Dazu sind Einrichtungen 41, 3B zur Erzeugung einer der Polarität der auf dem Tonerträger 1 abgelagerten Tonerschicht 90 entsprechenden Spannung, oder, mit anderen Worten, einer der umgekehrten Polarität der Rückseitenelektrode 2 entsprechenden Spannung erforderlich, die innerhalb der mit dem Steuergitter 3 gleichen Ebene und innerhalb eines dem Randbereich entsprechenden Bereiches liegen, wobei die Ladung wenigstens während einer Druckperiode anwendbar ist, so daß die dem Randbereich oder dem Bereich 40, in dem kein Druckvorgang stattfindet, entsprechende Tonerschicht 90 zu dem Tonerträger 1 zurückgeworfen wird, um Tonerflecken zu verhindern.

Die Ladeeinrichtungen 41 können getrennt von dem Steuergitter, welches den Randbereich 40 fixiert, vorgesehen sein. Um dieses zu vermeiden, sind die Ladeeinrichtungen vorzugsweise als Teil des Steuergitters 3 ausgebildet, wobei die Ladeeinrichtungen 3A, 3B in dem Steuergitter 3 entsprechend der Weite W des Aufzeichnungspapieres 4 variabel sind. Die Spannung mit umgekehrter Polarität wird vorzugsweise so hoch eingestellt, daß sie den Tonerschlitz 3a elektromagnetisch schließen kann.

Folglich kann der Bereich 40, in dem kein Druck statt­ findet, einen fixierten Bereich jenseits der Papierab­ messungen W, zusammen mit dem Randbereich innerhalb der Papierabmessungen W, aufweisen.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung. Es zeigt:

Fig. 1 die schematische Schnittdarstellung sämtlicher Teile einer ersten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 2 die Querschnittsdarstellung des Hauptteiles der erfindungsgemäßen Ausführungsform von Fig. 1;

Fig. 3 die vergrößerte Darstellung der Entwicklerteile der erfindungsgemäßen Ausführungsform von Fig. 1;

Fig. 4(a) eine schematische Aufrißdarstellung des Hauptteiles einer Steuerelektrode des Steuergitters gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 4(b) das Diagramm der wirksamen Signale an dem Steuergitter gemäß Fig 4(a);

Fig. 4(c) die Amplitudendarstellung einer Schließspannung an dem Steuergitter gemäß Fig. 4(a);

Fig. 5(a) die Perspektivdarstellung eines Steuergitters und einer Scheinelektrode einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 5(b) die Perspektivdarstellung einer Elektrode, die das Steuergitter und die Scheinelektrode zusammenfaßt;

Fig. 6 eine vertikale Darstellung des Hauptteiles der Entwicklereinheit der Ausführungsform gemäß Fig. 5(a) und (b);

Fig. 7(a) und (b) detaillierte Darstellungen von Betriebsteilen der auf die vorliegende Erfindung anwendbaren Grundlagentechnik;

Fig. 8(a) die Darstellung der Anordnung von Drahtschleifen eines Steuergitters in Richtung der X-Y-Achsen bei der Grundlagentechnik;

Fig. 8(b) das Amplitudendiagramm der an das Steuergitter gemäß Fig. 8(a) angelegten Steuersignale bei der Grund­ lagentechnik;

Fig. 9(a), (b) und (c) Darstellungen des Steuergitters in geöffnetem bzw. geschlossenem Zustand bei der Grund­ lagentechnik;

Fig. 10 die schematische Darstellung von Problemzuständen;

Fig. 11 die Darstellung eines mit einer Isolierschicht versehenen Steuergitters und der entstehenden Probleme; und

Fig. 12(a) und (b) Einrichtungen zur Lösung der Probleme.

Die Abmessungen, Materialien, Gestaltungen und relativen Anordnungen der Teile, die bei den Ausführungsformen angegeben sind, sollen den Gegenstand der Erfindung nicht beschränken und dienen, sofern nicht anderweitig vermerkt, nur zur Verdeutlichung der Beispiele.

Die in Fig. 1 gezeigte, erfindungsgemäße Vorrichtung zur Bilderzeugung weist folgende Baugruppen auf: Einrichtungen zur Papierzuführung, die aus einer Papierkassette 15 und einer Transportwalze 16 bestehen, die entlang eines Papiertransportweges angeordnet ist, Steuerwalzen 17, eine Einlaßführung 6, eine Bilderzeugungseinheit 10, die in Fig. 2 im Detail dargestellt ist, einen Transportweg 7, sowie ein Paar Fixierrollen 18. Das Aufzeichnungspapier 4 wird aus der Papierkassette 15 durch die Transportrollen 16 entnommen und vor Eintritt in die Bilderzeugungseinheit 10 über die Einlaßführung 6 mit einer Zeitzählung der elektrischen Steuereinheit des Steuergitters 3 für eine kurze Zeit angehalten.

Das Aufzeichnungspapier 4, welches ein unfixiertes Tonerbild trägt, das entsprechend der Bildinformation durch die Bilderzeugungseinheit 10 gebildet worden ist (im Detail weiter unten beschrieben), gelangt über den Transportweg 7 zur Fixierung des Tonerbildes in das Fixierrollenpaar 18.

Die Einlaßführung 6 enthält leitendes Material, und ist zur Entfernung von durch Reibungselektrizität mit den Registerrollen 17 usw. entstandenen Ladungen über entsprechende Einrichtungen 6a zum Erden mit Masse verbunden. Weiterhin ist das hintere Ende der Einlaßführung 6 leicht konvex gebogen, so daß das vordere Ende des Aufzeichnungspapieres 4 gleichförmig auf der Oberfläche der Rückseitenelektrode 2 in der Bilderzeugungseinheit 10 gleitet.

Der Transportweg 7 ist aus flachem leitendem Material gefertigt und genauso wie die Einlaßführung 6 über entsprechende Einrichtungen 7a zum Erden mit Masse verbunden, um Ladungen auf dem Papier zu entfernen, die es in der Bilderzeugungseinheit vor Eintritt in die Fixier­ rollen 18 erhalten hat.

Die Bilderzeugungseinheit 10 besteht aus einer abnehmbaren Geräteeinheit 10A, die in die Vorrichtung eingebaut werden kann, sowie einer Rückseitenelektrode 2, die auf einem gegenüber der Geräteeinheit 10A liegenden Geräteteil 10B angeordnet ist. Die Geräteeinheit 10A weist einen Tonerbehälter 8 mit einer langen und schmalen Öffnung 21 an seinem Boden, eine Entwicklerwalze oder einen Tonerträger 1 in dem Tonerbehälter 8 gegenüber einer Öffnung 21, sowie ein Steuergitter 3 auf, welches in der Nähe des Bodens des Tonerbehälters 8 ausgebreitet ist. Diese Teile sind mechanisch in einer einzigen Einheit zusammengebaut oder drehbar gelagert, wobei die Einheit 10A vertikal von der Rückseitenelektrode 2 entfernt werden kann.

In Fig. 2 ist eine detaillierte Darstellung der Bilderzeugungseinheit 10 gezeigt. Der Tonerbehälter 8, der magnetischen Toner aus einer einzigen Komponente mit hohem Widerstand enthält, weist eine Klinge 22 ("doctor blade") auf, die der Entwicklerwalze 1 gegenüberliegt. Ein in Form einer dünnen Messerschneide gebildeter Abstandshalter 23 ist am Boden des Tonerbehälters 8 in der Nähe der Öffnung 21 an der Papier-Einlaßseite über die ganze Breite des Aufzeichnungspapieres 4 angebracht, wodurch das Aufzeichnungspapier zu seinem Durchlauf geführt wird.

Die Entwicklerwalze 1 enthält eine Entwicklerhülse 1a, die eine feste Magnetanordnung 1b einschließt. Die Hülse 1a ist aus Aluminium (nichtmagnetisch) gefertig und mit einer isolierenden Schicht versehen, oder einer Alumit-Ober­ flächenbehandlung unterzogen worden, sowie über einen Schalter 59 geerdet.

Wie in den Fig. 4(a) und 8(a) gezeigt, weist das Steuergitter 3 eine Mehrzahl von gepaarten Drahtschleifen X1-X2, ..., die sich in der Haupt-Abtastrichtung (X) erstrecken, sowie eine Mehrzahl von gepaarten Drahtschleifen Ya1-Ya2, ... in Richtung der Y-Achse, auf. Diese zwei Gruppen gepaarter Drahtschleifen X1-X2, ... und Ya1-Ya2, ... sind so angeordnet, daß sie sich wie bei einer Matrix mit einem Winkel überschneiden, der vom rechten Winkel verschieden ist, wobei die Matrixdrähte zwischen isolierenden Schichten gelagert sind, um eine flexible Druckschaltung FPC (flexible print circuit) zu bilden und wobei die gepaarten Drahtschleifen Ya1-Ya2 auf der Y-Achse und X1-X2 auf der X-Achse umgebende Abschnitt einen Tonerschlitz 3a bilden.

Bei den in den FPC gebildeten Tonerschlitzen 3a die, wie in Fig. 11 gezeigt, an ihrem inneren Durchmesser und in der Umgebung ihrer Öffnung mit einer Isolierschicht versehen sind, haftet an diesen genannten Bereichen aufgrund von durch Reibungselektrizität verursachter Aufladung Tonermaterial an. Dieses, der Rückseitenelektrode 2 gegenüberliegende Tonermaterial wird zerstreut und verursacht Punkte mit unscharfen Randbereichen.

Folglich wird, wie in Fig. 12(a) gezeigt, auf den inneren Durchmesser und die Umgebung der Öffnung des Tonerschlitzes 3a ein Oberflächenreiniger aufgebracht, oder es wird eine mit einem Oberflächenreiniger angereicherte Isolierschicht 50A in die Drahtschleifen eingebracht, um auf diese Weise zu verhindern, daß aufgrund von Reibungselektrizität diese genannten Bereiche, die der Rückseitenelektrode 2 oder der Entwicklerwalze 1 gegenüberliegen, verschmutzen. Damit wird ein Verwischen der Druckpunkte vermieden und ein klares Druckpunktmuster mit hoher Auflösung erzielt.

Wie in Fig. 12(b) gezeigt, kann die Schicht 50B auch leitendes oder halbleitendes Material enthalten und geerdet sein.

Das Steuergitter 3 ist über einen Schalter 51 mit einer elektrischen Steuerschaltung 38 verbunden, die mit Hilfe einer Taktschaltung 39 ein hochfrequentes Impulssignal erzeugen kann (siehe Fig. 2). Die elektrische Steuerschaltung 38 kann die Öffnungs- bzw. Schließspannung -V₁, -V₂ mittels eines Hilfssignales entsprechend der Bildinformation erzeugen und diese Spannungen synchron mit der Transportgeschwindigkeit des Aufzeichnungspapieres 4 mit einer bestimmten Zeitverzögerung an die Drahtschleifen anlegen. Dadurch werden sukzessive, wie in den Fig. 4(b) und 8 gezeigt, die Punkte einer Zeile auf das Aufzeich­ nungspapier 4 aufgebracht.

Der Körper 2a der Rückseitenelektrode 2 ist aus einem leitenden Teil in Form eines flachen Bandes gebildet, um in parallelem Abstand gegenüber dem Steuergitter 3 zu liegen. Dieses leitende Teil ist über einen Schalter 45 mit einem Generator 44 für die Entwicklerspannung verbunden, der eine rechteckförmige Spannung mit von positiv nach negativ wechselnder Polarität oder eine sinusförmige Wechselspannung erzeugt. Diese Spannungen sollen im folgenden allgemein mit dem Begriff Wechselspannung bezeichnet werden.

Der Vorgang des Entwickelns soll bei dieser Ausführungsform im folgenden mit Bezug auf Fig. 2 beschrieben werden.

Nach Erdung des Schalters 59 wird das Entwicklerfeld in dem Raum zwischen der Rückseitenelektrode 2 und der Entwickler­ hülse 1a aufgebaut. Die Hülse la dreht sich dann wie durch den Pfeil angedeutet, in entgegengesetztem Uhrzeigersinn. Das durch Reibungselektrizität in den Behältern 8 aufgeladene Tonermaterial wird auf der Hülse 1a durch die magnetische Kraft der festen Magnetanordnung 1b angezogen und zu dem Entwicklerbereich befördert, nachdem die Dicke der Schicht mit der Klinge 22 entsprechend reduziert worden ist.

Während der Abwärtsbeförderung wird, wie in Fig. 3 gezeigt, mit der festen Magnetanordnung 1b an der Hülse 1a ein Tonerauge 9 erzeugt, welches an der Oberfläche des Steuergitters 3 anheftbar ist.

Bei Auftreten der Puls-Steuerspannungen -V₁, -V₂, die entsprechend der Bildinformation, wie in Fig. 4(b) gezeigt, von der elektrischen Steuerschaltung 38 erzeugt werden, tritt das Tonerauge 9 in die Öffnung eines Tonerschlitzes 3a ein, der mit der Öffnungsspannung -V₁ beaufschlagt ist und bildet auf dem Aufzeichnungspapier 4 entsprechend der Bildinformation ein Punktmuster, wobei das Aufzeichnungspapier durch die Zeitsteuerung mit der Registerrolle 17 auf die Rückseitenelektrode 2 geführt wird.

Da an die Rückseitenelektrode 2 als Steuerspannung die Wechselspannung angelegt wird, die zwischen positivem und negativem Potential schwingt, bewegt sich das Tonermaterial gegenüber der Hülse 1a in dem Entwicklerraum vor und zurück und haftet an dem Aufzeichnungspapier 4 an, was bewirkt, daß ein klares und scharfes Bild entsteht und kein Tonermaterial an dem Tonerschlitz 3a anhaftet oder diesen verstopft.

Weiterhin können keine Kurzschlüsse oder Leckströme (Fein­ schlüsse) in dem Raum zwischen dem Steuergitter 3 und der Hülse 1a auftreten, da diese durch Oberflächenbehandlung, wie z.B. mit Alumite oder ähnlichem isoliert sind.

Nachdem eine bestimmte Anzahl von Blättern bedruckt worden ist, wird nach Abtrennung der Erdung durch Abschaltung des mit der Hülse 1a verbundenen Schalters 59 und nach Erdung des Steuergitters 3 durch Umlegen des Schalters 51 die Rückseitenelektrode 2 an die Entwicklerspannung angelegt, um Tonermaterial zu entfernen, das an bzw. in der Umgebung der Tonerschlitze 3a des Steuergitters 3 anhaftet. Dieses Material gelangt auf ein auf der Rückseitenelektrode 2 entlanggeführtes Papier, so daß das Steuergitter 3 gereinigt wird.

Zur Durchführung der Reinigung kann die Rückseitenelektrode 2 durch Umlegen des Schalters 45 geöffnet werden, während das Steuergitter 3 die gleiche Polarität aufweist, wie das Tonermaterial.

Fig. 4 zeigt eine andere Ausführungsform der Erfindung, bei der die Steuerschaltung einen mit dem Steuergitter 3 verbundenen Dekoder 46, sowie eine elektrische Steuerschaltung 38 aufweist, die über eine das Tastverhältnis moderierende Schaltung 47 selektiv die in Richtung der X- und Y-Achsen liegenden Drahtschleifen des Steuergitters 3 steuert, wobei das Tastverhältnis und die Pulsbreite der von der elektrischen Steuerschaltung 38 erzeugten Pulssignale einstellbar sind.

Mit dem Modulator 47 wird das elektrostatische Feld an den Tonerschlitzen 3a verändert, indem entsprechend den Veränderungen des Zwischenraumes zwischen dem Steuergitter 3 und der Rückseitenelektrode 2 und/oder zwischen dem Steuergitter 3 und der Oberfläche des Aufzeichnungspapieres 4 in dem Fall, in dem die Papierdicke variiert, das Tastverhältnis und die Breite der Impulssignale eingestellt werden, wodurch Schwankungen der Punktgröße auf dem Aufzeichnungspapier 4 verhindert werden.

Fig. 5(a) zeigt im Hinblick auf die Steuereinheit eine weitere Ausführungsform der Erfindung. Die Steuereinheit 30 weist eine flache Scheinelektrode 41 (41a, 41b) auf, die um das aus einer Matrixanordnung von Tonerschlitzen 3a gebildete Steuergitter 3A angeordnet ist, wobei diese Scheinelektrode 41 über eine leitende Verbindung 32 mit der elektrischen Steuerschaltung 38 verbunden ist.

Das Steuergitter 3A enthält eine Mehrzahl von gepaarten Drahtschleifen in X-Richtung, die sich entlang der Haupt-Abtastachse innerhalb der maximalen Papierbreite W erstrecken, sowie eine Mehrzahl gepaarter Drahtschleifen in Y-Richtung, die in einer zu den in X-Richtung liegenden Drahtschleifen parallelen Ebene mit dichtem Abstand angeordnet sind, wobei zwei Gruppen von Drahtschleifen einen Tonerschlitz 3a in einer Matrix bilden.

Die Scheinelektrode 41 ist demgegenüber um das Steuergitter 3A angeordnet. Die Breite jeder auf der Haupt-Abtastachse angeordneten Scheinelektrode 41a entspricht der Breite der Entwicklerwalze 1 außerhalb der maximalen Papierbreite W. In der Unterabtastrichtung erstreckt sich die Gesamtlänge des Steuergitters 3A und der Scheinelektrode 41b über die kürzere Länge der Öffnung 21.

Unter der Annahme, daß die Polarität des Tonermaterials negativ ist, wird das Potential der Entwicklerwalze 1 geerdet (0 V), die Rückseitenelektrode 2 auf +2000 V gelegt, und die Spannung für das Steuergitter 3A zum Öffnen bzw. Schließen der Tonerschlitze 3a bei obigem Aufbau auf -800 V bzw. -300 V eingestellt. Die Scheinelektrode 41 wird während der Ein-Aus-Druckperiode (on/off-printing) an eine Schließspannung von -800 V angelegt, um den auf der Entwicklerwalze 1 aufgeschichteten Toner zu entfernen. Dadurch wird verhindert, daß Flecken in einem Bereich auftreten, in dem nicht gedruckt wird, und daß Störungen an der von dem Bereich 40, in dem nicht gedruckt wird, zu dem Druckbereich verlaufenden Grenze auftreten.

Da bei der obigen Ausführungsform die Scheinelektrode 41 in Form einer flachen Platte ohne Tonerschlitze gebildet ist, ist die Intensität des Potentials nicht wie oben begrenzt. Es ist jedoch groß genug, wenn das auf der Entwicklerwalze 1 aufgeschichtete Tonermaterial entfernt werden kann. In den meisten Fällen ist es ausreichend, wenn das Potential entgegengesetzt zu dem der Rückseitenelektrode 2 ist. Auf der anderen Seite kann jedoch bei getrenntem Aufbau von Scheinelektrode 41 und Steuergitter 3A die Scheinelektrode 41 nicht an alle Papiergrößen angepaßt werden, so daß der Bereich 40, in dem nicht gedruckt wird, variiert.

Fig. 5(b) zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung, mit der die oben genannten Probleme gelöst werden. Das Steuergitter 3B ist mit seiner längsseitigen Abmessung in Richtung der Entwicklerwalze 1 ausgebildet, die der Länge des Bereiches entspricht, in dem eine Tonerschicht gebildet wird, und weist eine transversale Abmessung auf, die die Öffnung 21 abdeckt. Mit der Steuerschaltung 38 wird eine der Schließspannung von -800 V entsprechende Spannung während der Ein- und Aus-Druckperiode (on/off-printing) an den Bereich 3B1 des Steuergitters 3B angelegt, der dem Bereich außerhalb der maximalen Breite W entspricht oder auch den Randbereich einschließen kann.

Claims (18)

1. Vorrichtung zur Bilderzeugung mit:

• - einem Tonerträger mit einer Tonerschicht darauf,
• - einer Rückseitenelektrode, die so angeordnet ist, daß sie dem Tonerträger gegenüberliegt bzw. zugewandt ist, und auf der ein Aufzeichnungsblatt bewegt werden kann,
• - Einrichtungen für Tonerdurchlaß, die zwischen dem Tonerträger und der Rückseitenelektrode angeordnet sind, und eine Mehrzahl von entlang einer gewünschten Richtung angeordneten Tonerschlitze aufweisen, die elektromagne­ tisch geöffnet und geschlossen werden können, wobei die Tonerschlitze während der Anwendung mit einem Steuerpotential selektiv geöffnet werden können, welches einer Bildinformation auf den Einrichtungen für Tonerdurch­ laß entspricht, und wobei das auf dem Tonerträger vorhan­ dene Tonermaterial durch die Tonerschlitze auf das Aufzeichnungsblatt übertragen werden kann, gekennzeichnet durch:
• - ein in dem Raum zwischen dem Tonerträger (1) und der Rückseitenelektrode (2) aufgebautes elektrostatisches Feld zur Übertragung des Tonermaterials auf das Aufzeichnungs­ blatt (4), wobei das elektrostatische Feld alternierend ausgebildet ist und sich periodisch zwischen positiver und negativer Polarität verändert.

2. Vorrichtung zur Bilderzeugung mit:

• - einem Tonerträger mit einer Tonerschicht darauf,
• - einer Rückseitenelektrode, die so angeordnet ist, daß sie dem Tonerträger gegenüberliegt bzw. zugewandt ist und auf der ein Aufzeichnungsblatt entlanggeführt werden kann,
• - Einrichtungen für Tonerdurchlaß, die zwischen dem Tonerträger und der Rückseitenelektrode angeordnet sind, und eine Mehrzahl von entlang einer gewünschten Richtung angeordneten Tonerschlitzen aufweisen, die elektromagne­ tisch geöffnet und geschlossen werden können, wobei die Tonerschlitze während der Anwendung eines Steuerpotentials, welches den auf den Einrichtungen für Tonerdurchlaß befindlichen Bildinformationen entspricht, selektiv geöffnet werden können und wobei das auf dem Tonerträger vorhandene Tonermaterial durch die Tonerschlitze auf das Aufzeichnungsblatt übertragen werden kann, dadurch gekennzeichnet, daß
• - das mit einer Amplitude begrenzte Steuerpotential während des Betriebes in einem gewünschten Bereich schwankt, und zwar zumindest dann, wenn das Steuerpotential zum elektromagnetischen Schließen des Tonerdurchlasses (3) angelegt wird, so daß das an dem Tonerdurchlaß (3) anhaftende Tonermaterial elektromagnetisch vibriert wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerpotential durch eine Serie von Spannungspulsen gebildet wird, die aus einer Mehrzahl von Taktpulsen zusammengesetzt sind.

4. Vorrichtung zur Bilderzeugung mit:

• - einem Tonerträger mit einer Tonerschicht darauf,
• - einer Rückseitenelektrode, die so angeordnet ist, daß sie dem Tonerträger gegenüberliegt bzw. zugewandt ist und auf der ein Aufzeichnungsblatt entlanggeführt werden kann,
• - Einrichtungen für Tonerdurchlaß, die zwischen dem Tonerträger und der Rückseitenelektrode angeordnet sind, und eine Mehrzahl von entlang einer gewünschten Richtung angeordneten Tonerschlitzen aufweisen, die elektromagnetisch geöffnet und geschlossen werden können, wobei die Tonerschlitze während der Anwendung mit einem Steuerpotential selektiv geöffnet werden können, welches einer auf der Einrichtung für Tonerdurchlaß vorhandenen Bildinformation entspricht und wobei das auf dem Tonerträger vorhandene Tonermaterial durch die Tonerschlitze auf das Aufzeichnungsblatt übertragen werden kann, gekennzeichnet durch:
• - ein in dem Raum zwischen der Einrichtung (3) für Tonerdurchlaß und dem Tonerträger (1) während des Vorgangs, in dem kein Bild erzeugt wird, aufgebautes elektrosta­ tisches Feld, wodurch auf der Einrichtung (3) für Tonerdurchlaß anhaftende Tonermaterial zu dem Tonerträger (1) zurückgezogen wird.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrostatische Feld in der Weise aufgebaut wird, daß die Einrichtungen (3) für Tonerdurchlaß an einem Potential liegen, dessen Polarität die gleiche ist, wie die des Toners.

6. Vorrichtung zur Bilderzeugung mit:

• - einem Tonerträger mit einer Tonerschicht darauf,
• - einer Rückseitenelektrode, die so angeordnet ist, daß sie dem Tonerträger gegenüberliegt bzw. zugewandt ist und auf der ein Aufzeichnungsblatt entlang bewegt werden kann,
• - Einrichtungen für Tonerdurchlaß, die zwischen dem Tonerträger und der Rückseitenelektrode angeordnet sind und eine Mehrzahl von Tonerschlitzen aufweisen, die entlang einer gewünschten Richtung liegen, und elektromagnetisch geöffnet und geschlossen werden können, wobei die Tonerschlitze während der Anwendung mit einem solchen Steuerpotential selektiv geöffnet werden können, welches einer auf den Einrichtungen für Tonerdurchlaß vorhandenen Bildinformation entspricht, und wobei das auf dem Tonerträger vorhandene Tonermaterial durch die Tonerschlitze auf das Aufzeichnungsblatt übertragen werden kann, gekennzeichnet durch:
• - ein elektrostatisches Feld, welches nur in einem Zwischenraum zwischen den Einrichtungen (3) für Tonerdurchlaß und der Rückseitenelektrode (2) während des Vorgangs, in dem kein Bild entsteht, aufgebaut wird, wobei das auf den Einrichtungen (3) für Tonerdurchlaß anhaftende Tonermaterial entfernt und auf die Oberfläche eines auf der Rückseitenelektrode (2) vorhandenen Aufzeichnungsblattes aufgebracht werden kann.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrostatische Feld nur in dem Zwischenraum zwischen den Einrichtungen (3) für Tonerdurchlaß und der Rückseitenelektrode (2) während des Vorgangs, in dem kein Bild entsteht, in der Weise aufgebaut wird, daß der Tonerträger (1) mit einer darauf befindlichen isolierenden Schicht die gleiche Polarität tragen kann, wie der Toner, oder daß die Einrichtungen (3) für Tonerdurchlaß an einem Entwicklerpotential innerhalb des Zustandes liegen, in dem diese Einrichtungen geerdet sind.

8. Vorrichtung zur Bilderzeugung mit:

• - einem Tonerträger mit einer Tonerschicht darauf,
• - einer Rückseitenelektrode, die so angeordnet ist, daß sie dem Tonerträger gegenüberliegt bzw. zugewandt ist, und über die ein Aufzeichnungsblatt geführt werden kann,
• - Einrichtungen für Tonerdurchlaß, die zwischen dem Tonerträger und der Rückseitenelektrode angeordnet sind, und eine Mehrzahl von Tonerschlitzen aufweisen, die entlang einer gewünschten Richtung liegen, und elektromagnetisch geöffnet und geschlossen werden können, wobei die Tonerschlitze während der Anwendung mit einem Steuerpotential selektiv geöffnet werden können, welches einer auf den Einrichtungen für Tonerdurchlaß vorhandenen Bildinformation entspricht, und wobei das auf dem Tonerträger befindliche Tonermaterial durch die Tonerschlitze auf das Aufzeichnungsblatt übertragen werden kann, gekennzeichnet durch:
• - eine Schicht (50) zur Verhinderung der Elektrisierung, die im Inneren des Tonerdurchlasses (3) und/oder auf der Oberfläche des Tonerdurchlasses aufgebracht ist, die der Rückseitenelektrode (2) gegenüberliegt.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht (50) zur Verhinderung der Elektrisierung entweder aus einer mit einem oberflächenaktiven Mittel aufgebrachten Schicht, aus einer Schicht aus leitendem Material, oder aus einer Schicht aus halbleitendem Material gebildet ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht zur Verhinderung der Elektrisierung aus isolierendem Material gebildet ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht zur Verhinderung der Elektrisierung aus isolierendem Material, welches mit einem oberflächenaktiven Mittel gemischt ist, gebildet ist.

12. Vorrichtung zur Bilderzeugung mit:

• - einem Tonerträger mit einer Tonerschicht darauf,
• - einer Rückseitenelektrode, die so angeordnet ist, daß sie dem Tonerträger gegenüberliegt bzw. zugewandt ist, und über die ein Aufzeichnungsblatt geführt werden kann,
• - Einrichtungen für Tonerdurchlaß, die zwischen dem Tonerträger und der Rückseitenelektrode liegen und eine Mehrzahl von Tonerschlitzen aufweisen, die entlang einer gewünschten Richtung angeordnet sind, und elektromagne­ tisch geöffnet und geschlossen werden können, wobei die Tonerschlitze während der Anwendung mit einem Steuerpotential selektiv geöffnet werden können, welches einer auf den Einrichtungen für Tonerdurchlaß vorhandenen Bildinformation entspricht, und wobei das auf dem Tonerträger vorhandene Tonermaterial durch die Tonerschlitze auf das Aufzeichnungsblatt übertragen werden kann, dadurch gekennzeichnet, daß:
• - der Tonerträger (1) aus elektrisch leitendem Material gefertigt ist,
• - mindestens der Teil der Oberfläche des Tonerträgers (1), der den Einrichtungen (3) für Tonerdurchlaß gegenüberliegt, aus isolierendem Material gefertigt ist.

13. Vorrichtung zur Bilderzeugung mit:

• - einem Tonerträger mit einer Tonerschicht darauf,
• - einer Rückseitenelektrode, die so angeordnet ist, daß sie dem Tonerträger gegenüberliegt bzw. zugewandt ist, und über die ein Aufzeichnungsblatt geführt werden kann,
• - Einrichtungen für Tonerdurchlaß, die zwischen dem Tonerträger und der Rückseitenelektrode liegen und eine Mehrzahl von entlang einer gewünschten Richtung angeordneten Tonerschlitzen aufweisen, die elektromagnetisch geöffnet und geschlossen werden können, wobei die Tonerschlitze während der Anwendung mit einem Steuerpotential selektiv geöffnet werden können, welches einer auf den Einrichtungen für Tonerdurchlaß vorhandenen Bildinformation entspricht, und wobei das auf dem Tonerträger vorhandene Tonermaterial durch die Tonerschlitze auf das Aufzeichnungsblatt übertragen werden kann, dadurch gekennzeichnet, daß:
• - das Tonermaterial magnetisches Material aufweist,
• - eine Mehrzahl von Magneten (1b) innerhalb des Tonerträgers (1) an seinem Umfang angeordnet ist, um darauf Toneraugen (90) zu erzeugen, die die Oberfläche der Einrichtungen (3) für Tonerdurchlaß erreichen können.

14. Vorrichtung zur Bilderzeugung mit:

• - einem Tonerträger mit einer Tonerschicht darauf,
• - einer Rückseitenelektrode, die so angeordnet ist, daß sie dem Tonerträger gegenüberliegt bzw. zugewandt ist und ein Aufzeichnungsblatt darauf entlang bewegt werden kann,
• - Einrichtungen für Tonerdurchlaß, die zwischen dem Tonerträger und der Rückseitenelektrode angeordnet sind, und eine Mehrzahl von entlang einer gewünschten Richtung liegende Tonerschlitze aufweisen, die elektromagnetisch geöffnet und geschlossen werden können, wobei die Tonerschlitze während der Anwendung mit einem Steuerpotential selektiv geöffnet werden können, welches einer auf der Einrichtung für Tonerdurchlaß vorhandenen Bildinformation entspricht, und das auf dem Tonerträger vorhandene Tonermaterial durch die Tonerschlitze auf das Aufzeichnungspapier übertragen werden kann, dadurch gekennzeichnet, daß:
• - die Einrichtungen für Tonerdurchlaß aus einem oder einer Mehrzahl von elektrisch leitenden Materialien hergestellt sind,
• - zumindest die dem Tonerträger (1) oder dem Aufzeichnungs­ blatt (4) zugewandte bzw. gegenüberliegende Oberfläche der Einrichtungen (3) für Tonerdurchlaß aus isolierendem Material gefertigt sind.

15. Vorrichtung zur Bilderzeugung mit:

• - einem Tonerträger mit einer Tonerschicht darauf,
• - einer Rückseitenelektrode, die so angeordnet ist, daß sie dem Tonerträger gegenüberliegt bzw. zugewandt ist und auf der ein Aufzeichnungsblatt entlang bewegt werden kann,
• - Einrichtungen für Tonerdurchlaß, die zwischen dem Tonerträger und der Rückseitenelektrode angeordnet sind, und eine Mehrzahl von entlang einer gewünschten Richtung liegenden Tonerschlitze aufweisen, die elektromagnetisch geöffnet und geschlossen werden können, wobei die Tonerschlitze während der Anwendung selektiv mit einem Steuerpotential geöffnet werden können, welches einer auf den Einrichtungen für Tonerdurchlaß vorhandenen Bildinformation entspricht, und wobei das auf dem Tonerträger vorhandene Tonermaterial durch die Tonerschlitze auf das Aufzeichnungsblatt übertragen werden kann, dadurch gekennzeichnet, daß:
• - die elektrische Steuerung des Tonerdurchlasses mit einer gepulsten Spannung erfolgt, bei der ein Tastverhältnis, eine Pulslänge und andere elektrische Eingangsgrößen der gepulsten Spannung entsprechend der Veränderung des Abstandes zwischen den Einrichtungen (3) für Tonerdurchlaß und anderen Teilen gesteuert werden kann.

16. Vorrichtung zur Bilderzeugung mit:

• - einem Tonerträger mit einer Tonerschicht darauf,
• - einer Rückseitenelektrode, die so angeordnet ist, daß sie dem Tonerträger gegenüberliegt, und auf der ein Aufzeichnungsblatt entlang bewegt werden kann,
• - Einrichtungen für Tonerdurchlaß, die zwischen dem Tonerträger und der Rückseitenelektrode angeordnet sind, und eine Mehrzahl von entlang einer gewünschten Richtung liegende Tonerschlitze aufweisen, die elektromagnetisch geöffnet und geschlossen werden können, wobei die Tonerschlitze während der Anwendung selektiv mit einem Steuerpotential geöffnet werden können, welches einer auf den Einrichtungen für Tonerdurchlaß vorhandenen Bildinformation entspricht, und das auf dem Tonerträger vorhandene Tonermaterial durch die Tonerschlitze auf das Aufzeichnungsblatt übertragbar ist, gekennzeichnet durch:
• - Einrichtungen zum Zuführen ein Ladung, deren Polarität entgegengesetzt zu der Ladung der Rückseitenelektrode (2) ist, wobei diese Einrichtungen in der gleichen Ebene wie die Einrichtungen (3) für Tonerdurchlaß angeordnet sind, und zwar innerhalb des Bereiches, in dem kein Druck entwickelt wird, und wobei die Ladung mit umgekehrter Polarität während der Zeit, in der keine Druckentwicklung erfolgt, an die Einrichtungen zum Anlegen einer Ladung angelegt wird.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Potentialpegel der entgegengesetzten Polarität auf den Pegel hochgesetzt wird, bei dem die elektrische Intensität die Tonerschlitze (3a) schließen kann.

18. Vorrichtung zur Bilderzeugung mit:

• - einem Tonerträger mit einer Tonerschicht darauf,
• - einer Rückseitenelektrode, die so angeordnet ist, daß sie dem Tonerträger gegenüberliegt bzw. zugewandt ist, und auf der ein Aufzeichnungsblatt entlang bewegt werden kann,
• - Einrichtungen für Tonerdurchlaß, die zwischen dem Tonerträger und der Rückseitenelektrode angeordnet sind, und eine Mehrzahl von entlang einer gewünschten Richtung liegende Tonerschlitze aufweisen, die elektromagnetisch geöffnet und geschlossen werden können, wobei die Tonerschlitze während der Anwendung selektiv mit einem Steuerpotential geöffnet werden, welches einer auf den Einrichtungen für Tonerdurchlaß vorhandenen Bildinformation entspricht, und wobei das auf dem Tonerträger vorhandene Tonermaterial durch die Tonerschlitze auf das Aufzeichnungsblatt übertragbar ist, gekennzeichnet durch:
• - Einrichtungen zum Anlegen einer Ladung, deren Polarität die gleiche ist, wie diejenige der auf dem Tonerträger (1) vorhandenen Ladung des Tonermaterials, wobei die Einrichtungen zum Anlegen der Ladung in der gleichen Ebene angeordnet sind, in der sich die Einrichtungen (3) für Tonerdurchlaß befinden, und zwar innerhalb des Bereiches, in dem keine Druckentwicklung stattfindet, und wobei die Ladung mit gleicher Polarität während der Zeitperiode, in der keine Druckentwicklung erfolgt, an die Einrichtungen zum Anlegen einer Ladung angelegt wird.