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Die Erfindung betrifft ein Bilderzeugungsgerät gemäß dem
Oberbegriff des Anspruchs 1. Solch ein Bilderzeugungsgerät
ist aus WO-A-9 014 960 bekannt.
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Eines der bekannten Verfahren zur Umwandlung eines
elektrischen Signais in ein sichtbares Bild auf einem
Aufnahmeelement (zum Beispiel einem
Zwischenträgerpapierblatt) ist die Xerographie, bei der durch eine
Lichtaufzeichnungseinrichtung ein latentes Bilde erzeugt und
mit Entwicklungspulver (nachstehend "Toner" genannt)
entwickelt wird. Dieses Verfahren besteht aus Schritten,
durch die ein elektrisches Signal einer von einer
Originalquelle aufgenommenen Bildinformation mittels eines
Lasers oder eines LED-Kopfs in ein Lichtsignal umgewandelt
wird, mit diesem Lichtsignal ein zuvor statisch gleichförmig
aufgeladener lichtempfindlicher Träger belichtet wird; auf
der lichtempfindlichen Oberfläche übereinstimmend mit der
Lichtintensität ein latentes Bild erzeugt wird; der Toner vom
Tonerträger in Kontakt mit dem latenten Bild gebracht oder
darüber bewegt wird, um das Bild auf der lichtempfindlichen
Oberfläche zu entwickeln; schließlich wird das Tonerbild
elektrisch auf das Aufnahmeelement übertragen und dann das
Tonerbild auf dem Aufnahmeelement durch Druck und/oder
Erwärmung fixiert.
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Neben der oben geschilderten Xerographie gibt es ein
bekanntes Verfahren, das in Kombination einen Ionengenerator,
ein Steuergitter und eine bildtragende dielektrische Walze
verwendet und das Schritte der Justage eines durch das
Steuergitter gehenden Ionenstroms durch Steuerung des
Steuergitters in Übereinstimmung mit einem
elektrischen Signal, die Ausbildung eines elektrischen
Ladungsbildes (latentes Bild) auf der dielektrischen Walze
gemäß dem elektrischen Signal, die Entwicklung des latenten
Bildes mit Toner, die Übertragung des Toners des entwickelten
Bildes zu einem Aufnahmeelement (ein Blatt eines
Zwischenträgerpapiers) und dann die Fixierung des Bildes darauf durch
Druck und/oder Erhitzung in derselben Weise wie bei der
Xerographie aufweist.
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Da das oben erwähnte Verfahren aus dem elektrischen Signal
ein latentes Bild auf dem Bildträger erzeugt und das latente
Bild mit Toner entwickelt, muß eine Schreibvorrichtung
verwendet werden, um das latente Bild auf dem Bildträger zu
erzeugen und eine Vorrichtung zum Löschen des benutzten
latenten Bildes vom Bildträger, um diesen wiederholt zu
verwenden. Dabei bleibt das Problem, daß der Bildträger, der
gewöhnlich aus lichtempfindlichem Material hergestellt ist
(z.B. Selen) zwar die Eigenschaften hat, die zur Erzeugung
eines latenten Bildes auf ihm nötig sind, aber empfindlich
gegen Erwärmung und mechanische Stöße ist und außerdem
giftige Substanzen enthält.
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Die offengelegte japanische Patentpublikation Nr. 44 457-83
beschreibt ein bilderzeugendes Verfahren, welches keinen
Bildträger benötigt und bei dem ein Steuergitter, das zwei
durch eine Isolierlage voneinander getrennte Elektroden mit
durch die beiden Elektroden und die Isolierlage gehenden
Öffnungen hat, zwischen einem Tonerträger (Entwicklerdose)
und einem Aufnahmeelement liegt, und bei dem eine Gegen- oder
Rückelektrode auf der Rückseite des Aufnahmeelements
entgegengesetzt der zum Steuergitter weisenden Seite liegt.
Das erste elektrische Feld wird zwischen dem Tonerträger und
der zur Steuerelektrode weisenden Seite, das zweite
elektrische Feld zwischen den tonerträgerseitigen Öffnungen
des Steuergitters und der aufnahmeelementseitigen Elektrode
und das dritte elektrische Feld zwischen der zum
Aufnahmeelement weisenden Elektrode und dem Aufnahmeelement
selbst erzeugt. Wenn ein elektrisches Feld innerhalb der
Öffnungen des Steuergitters gebildet wird, so daß Toner von
der dem Tonerträger zugewendeten Steuerelektrode zur
Steuerelektrode, die zum Aufnahmeelement weist, gehen kann,
werden die Tonerteilchen zum Aufnahmeelement übertragen.
Zumindest eine der Steuerelektroden muß mit einer daran
angelegten Spannung zur Erzeugung einer Toneranzugskraft
arbeiten und mit einer Vorrichtung zum Anlegen von
Wechselspannung versehen sein, damit keine Tonerteilchen
daran haften bleiben.
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Bei dem oben genannten Verfahren kann das Haftenbleiben von
Tonerteilchen an der Elektrode verhindert werden, jedoch
nicht vollständig ihr Anhaften an den isolierenden
Wandflächen innerhalb der Öffnungen. Folglich kann es vorkommen,
daß die Gitteröffnungen mit Tonerteilchen verstopfen, wodurch
sich unmöglich ein genaues Tonerbild erzeugen läßt, und auch
die Druckqualität wird verschlechtert. Um die Druckqualität
auf dem gewünschten Niveau zu halten, müssen die
Steuerelektroden häufig gereinigt oder die Teile ersetzt werden.
Die Wartungsarbeiten sind schwierig und teuer.
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Angesichts der obigen Schwierigkeiten schlugen die
vorliegenden Anmelder eine Bilderzeugungsvorrichtung vor, die
keinen Bildträger, wie zum Beispiel lichtempfindliches
Material braucht, und deren Steuerelektroden auch frei von
anhaftenden Tonerteilchen bleiben.
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WO-A-9 014 960 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung
zur Steigerung der Druckqualität und der Repetiergenauigkeit
elektrographischer Drucker. Ein latentes elektrisches
Ladungsmuster kann aus elektrischen Signalen durch eine
Elektrodenmatrix oder dergleichen gebildet werden, welche
Durchgänge durch die Elektroden jeweils öffnet und schließt,
um damit einen Informationsträger mit elektrischen Feldern zu
belichten bzw. diesen elektrischen Feldern auszusetzen, um
durch den Informationsträger Tonerteilchen anzuziehen. Die
Elektroden der Elektrodenmatrix in dem Bereich um einen oder
mehrere offene Durchgänge werden elektrostatisch gegen
geschlossen Durchgänge mittels wenigstens zweier elektrisch
isolierender Elektroden abgeschirmt. Eine
Spannungsanschlußvorrichtung legt eine "Weiß"-Spannung von -400 V an alle
Elektroden, die auf die Tonerteilchen die abstoßende Wirkung
ausüben sollen. An die restlichen Elektroden, die
Punktflächen auf dem Papier bilden, wird eine "Schwarz"-
Spannung von 0 V angelegt.
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In WO-A-8 905 231 steuert ein Steuergitter ein elektrisches
Feld zum Steuern der Tonerbewegung. Das Steuergitter kann
nämlich zum einen direkt Toner anziehen als auch ein von
einer Rückelektrode kommendes elektrisches Feld so steuern,
daß Tonerteilchen durch eine von der Steuerelektrode umgebene
Öffnung gehen. Folglich steuert das Bilderzeugungsgerät der
WO-A-8 905 231 die Polarität und Intensität der
Steuerspannung nicht, die dem Steuergitter anzulegen ist,
welches lediglich nötig ist, um das elektrische Feld zur
Steuerung der Tonerbewegung zu beeinflussen. Die Steuerung
wird so bewirkt, daß Spannungen unterschiedlicher Polarität
an verschiedene Elektroden angelegt werden (zum Beispiel
haben gemäß Figur 4a die Spannung V, die der Elektrode 8b in
der Lage 4 anzulegen ist und die Spannung V4, die der
Elektrode 9b in der Schicht anzulegen ist, andere Polaritäten
als die Spannung V3, die der verbleibenden Elektrode der
Schichten 4 und 5 anzulegen ist).
Kurzfassung der Erfindung
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Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Bilderzeugungsgerät
anzugeben, welches aus einem elektrischen Informationssignal
ein Tonerbild direkt auf einem Transfermedium erzeugen, und
außerdem das Tonerbild auf ein druckempfangendes Papier
übertragen und dort fixieren kann.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die in Anspruch 1
angegegebenen Merkmale gelöst.
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Der abhängige Anspruch 2 kennzeichnet eine vorteilhafte
Weiterbildung davon.
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Als Ergebnis läßt sich ein Tonerbild auf einem Transfermedium
bilden, weil das Steuergitter den Toner immer unter
abstoßender Kraft hält. Folglich können die Öffnungen des
Steuergitters nicht verstopfen und benötigen deshalb kein
häufiges Saubermachen und/oder Ersetzen der Teile.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Figur 1 ist eine Ansicht, die die Konstruktion eines
Bilderzeugungsgeräts kurz erläutert, das in Figur 2 gezeigt
ist.
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Figur 2 ist ein Steuerblockschaltbild eines Steuergitters
eines die Erfindung beinhaltenden Bilderzeugungsgeräts.
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Figur 3 ist eine perspektivische Darstellung, die den
wesentlichen Teil des Steuergitters des in Figur 2 gezeigten
Bilderzeugungsgeräts zeigt;
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Figur 4 ist eine perspektivische Darstellung, die den
wesentlichen Teil des in Figur 2 gezeigten Steuergitters
darstellt;
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Figur 5 ist ein Steuerblockdiagramm des in Figur 2 gezeigten
Steuergitters;
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Figur 6 ist eine Ansicht zur Erläuterung des peripheren
Aufbaus des Steuergitters;
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Figur 7(a) zeigt Öffnungen des Steuergitters und
entsprechende Bereiche auf dem Transferband;
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Figur 8(a) zeigt Öffnungen des Steuergitters und (b) ihnen
entsprechende Bereiche auf dem Transferband;
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Figur 9(a) zeigt Öffnungen des Steuergitters und (b) ihnen
entsprechende Bereiche auf dem Transferband;
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Figur 10(a) zeigt Öffnungen des Steuergitters und (b) ihnen
entsprechende Bereiche auf dem Transferband;
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Figur 11(a) zeigt Öffnungen des Steuergitters und (b) ihnen
entsprechende Bereiche auf dem Transferband;
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Figur 12(a) zeigt Öffnungen des Steuergitters und (b) ihnen
entsprechende Bereiche auf dem Transferband;
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Figur 13(a) zeigt Öffnungen des Steuergitters und (b) ihnen
entsprechende Bereiche auf dem Transferband;
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Figur 14(a) zeigt Öffnungen des Steuergitters und (b) ihnen
entsprechende Bereich auf dem Transferband;
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Figur 15(a) zeigt Öffnungen des Steuergitters und (b) ihnen
entsprechende Bereiche auf dem Transferband;
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Figur 16(a) zeigt Öffnungen des Steuergitters und (b) ihnen
entsprechende Bereiche auf dem Transferband.
BEVORZUGTE AUSFUHRUNG DER ERFINDUNG
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Nun wird bezugnehmend auf die beiliegenden Figuren 1 bis 16
eine bevorzugte Ausführung dieser Erfindung im einzelnen wie
folgt beschrieben:
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Wie die Figur 1 zeigt, hat ein erfindungsgemäßes
Bilderzeugungsgerät eine in seiner Mitte liegende
Entwicklungseinheit 1.
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Die oben erwähnte Entwicklungseinheit 1 weist einen
Tonerfüllkasten, der als Entwickler dienenden isolierenden
magnetischen Toner T speichert, eine Entwicklerdose 3, die
den Tonerfüllkasten 3b umgibt, ein Tonermischrad 4, das
drehbar in dem Tonerfüllkasten angebracht ist, einen
Tonerträger 5, der unterhalb der Öffnung 3a der Entwicklerdose
sitzt und eine an dem rechten oberen Teil des Tonerträgers 5
angebrachte Abstreichrakel auf.
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Der oben erwähnte Tonerträger 5 ist in Form eines Zylinders
hergestellt, der sich von der gezeigten Seite ausnach innen
verlängert und eine Walze 5a enthält, an der in ihrer
Umfangsrichtung Seite an Seite Magnete entgegengesetzter
Polaritäten N und S angebracht sind sowie einen an einem Ende
geerdeten Tonertransportzylinder 5b, der die äußere
Zylinderoberfläche der Magnetwalze 5a umschließt. Der
Tonerträger 5 hält Toner T auf der Oberfläche des
Tonertransportzylinders 5b, der sich zum Transport des Toners
in der durch einen Pfeil A angegebenen Richtung dreht. Die
Abstreifrakel 6 gleicht die zuzuführende und auf der
Oberfläche des Tonertransportzylinders abzulagernde Menge des
Toners ab.
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Die Magnete in der Magnetwalze 5a des Tonerträgers liegen
derart, daß an einer einer später zu beschreibenden
Rückelektrode 8 gegenüberliegenden Stelle ein abstoßendes
Magnetfeld erzeugt wird, und dadurch wird die den Toner T
behindernde magnetische Kraft in dem Raum zwischen der
Magnetwalze und der Rückelektrode abgeschwächt.
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Der oben genannte Toner besteht aus Pulver aus 10µm-Teilchen,
das durch Pulverisierung einer Mischung aus Styrol-Acryl-
Copolymerisat-Harz mit bis zu 50% Gewichtsanteilen
hinzugefügtem
Magnetit entsteht und hat wegen des geerdeten
Tonertransportzylinders 5b negative Polarität.
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In einer Öffnung 3a der Entwicklerdose ist ein Steuergitter 7
plaziert, das aus mehreren Gruppen von Elektroden (Leitern)
besteht, und zwar mit seiner Oberfläche parallel zum
Transferband 2 (Aufnahmeelement), das über der Öffnung 3a
liegt. Ein Tonerbild wird auf dem Transferband durch
Einstellung der Menge des daran haftenden Toners T gebildet.
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Das Transferband 2 ist ein endloses Band aus beispielsweise
20 µm dickem Polyimidharz, das eine hohe mechanische
Festigkeit und hohen Wärmewiderstand hat. Wie die Figur 1
zeigt, ist dieses Transferband 2 über eine auf der rechten
Seite liegenden Antriebsrolle 9, einen in mittlerer oberer
Position plazierten Fixierhalter 10 und eine Spannrolle 11
geführt, die an der linken Seite sitzt und mit einem
Mechanismus versehen ist, der verhindert, daß das Band eine
Zickzackbewegung ausführt.
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Der Fixierhalter 10, der durch Erwärmung den auf die äußere
Oberfläche des Transferbands 2 übertragenen Toner T schmilzt,
besteht aus einem Aluminiumkeramiksubstrat, das ein darauf
gedrucktes Heizelement 10a aus Molybdän (Mo)
(Widerstandsheizelement) und eine über das Heizelement 10a geschichtete
Glaslage hat. Wenn elektrischer Strom durch das Heizelement
geschickt wird, kann dieser Fixierhalter 10 schnell die
benötigte Temperatur an seiner beheizten Oberfläche
erreichen, die in direktem Kontakt mit der inneren Oberfläche
des Transferbands 2 steht.
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Eine Andruckrolle 12 ist auf dem Transferband 2 über dem
Fixierhalter 10 plaziert, welche sich dreht und gleichzeitig
Druck auf die beheizte Oberfläche des Fixierhalters 10 durch
das Transferband ausübt. Ein Blatt eines von einer später
beschriebenen Transferpapierzufuhr 14 zugeführten
Transferpapiers T wird zwischen der Andruckrolle und dem Transferband
eingefangen und gepreßt.
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Zwischen der Antriebsrolle 9 und der Spannrolle 11 liegt die
Gegenelektrode 8 in engem Kontakt mit der Innenoberfläche des
Transferbands 2. Diese rückseitige Gegenelektrode wird mit
einer Spannung versorgt, deren Polarität umgekehrt ist wie
die des Toners, um so den Toner zum Transferband 2 zu ziehen.
In dieser Ausführungsform ist der Toner negativ geladen, und
deshalb erhält die Gegenelektrode 8 eine positive Spannung
von 2000 V von einer (nicht gezeigten)
Spannungsanschlußeinheit, um die für die Übertragung des Toners auf das
Transferband 2 nötige Anziehungskraft zu erzeugen.
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Ein Anpreßabschnitt, wo das Transferband 2 und die
Anpreßrolle 12 miteinander in Kontakt stehen, ist mit einem
Transferpapierförderer 14 an seiner Einlaßseite und einer
Papierausstoßeinheit 21 an seiner Auslaßseite versehen, um
das Blatt des Transferpapiers P aus dem Anpreßabschnitt zu
bewegen.
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Der Transferpapierförderer 14 ist an der oberen rechten Seite
des Transferbands 2 plaziert und besteht aus einer
Papierführungsplatte 15, die einen Durchgang von der
Transferpapierkassette 26 zum Anpreßabschnitt des
Transferbands 2 unter der Anpreßrolle 12 bildet, einer
Zufuhrrolle 18, einem Papierzufuhraktivator 16 und einem
Papierfühler 17, der in der Nähe des Auslasses 13 der
Transferpapierkassette 26 liegt sowie einer Gegendruckrolle
19 und einem Elektromagneten 20, um die Rotation der
Gegendruckrolle 19 an der Papierführungsplatte 15 zu steuern.
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Die Papierausstoßeinheit 21 liegt an der linken Seite des
Anpreßabschnitts des Transferbands unter der Anpreßrolle 12
und besteht aus der Papierführungsplatte 22, die einen
Durchgang vom Anpreßabschnitt zur Bodenplatte 24 bildet, die in
der Nähe einer Mündung zum Ausstoßen eines Blatts des
Transferpapiers liegt, einem Papierfühler 23 und aus einer
Ausstoßrolle 25 am Ende der Papierführungsrolle 22.
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Anschließend wird bezogen auf die Figuren 2 und 5, die
Konstruktion des Steuergitters 7 und dessen Steuerverfahren
im Detail beschrieben:
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Wie die Figuren 3 und 4 zeigen, besteht das Steuergitter 7
aus einer Gruppe horizontaler Elektroden (X&sub1;,..., XN,...),
die parallel zueinander in X-Richtung angeordnet sind und aus
einer Gruppe von Elektroden (Y&sub1;,... ,YN,...), die senkrecht
dazu und untereinander parallel in Y-Richtung angeordnet
sind. Jede der Einheitssteuerelektroden, zum Beispiel die
Elektrode XN besteht aus einem Paar von 60 µm Durchmesser.
Leiter XNL, XNR, sind in X-Richtung gleichmäßig voneinander
beabstandet. Die paarweise vorgesehen Leiter XNL und XNR sind
an ihren Enden miteinander verbunden und dieselbe
Steuerspannung wird ihnen gemeinsam angelegt und geregelt.
Einheitssteuerelektroden, zum Beispiel XN und XN+1, die
einander in X- oder Y-Richtung benachbart sind, werden durch
Leiter XNR und X(N+1)L, die Seite an Seite liegen, gebildet.
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Das Steuergitter hat in sich Öffnungen (XY...), die jeweils
einen Raum bilden (zum Beispiel die Öffnung XNYN, die von
Leitern von XNL, XNR und YNL, YNR eingeschlossen ist), wobei
die Menge des hindurchgehenden Toners durch die Einwirkung
der Einheitssteuerelektroden (zum Beispiel XN und YN)
gesteuert wird, wenn an sie die Steuerspannung angelegt wird.
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Bei dieser Ausführung enthält das Steuergitter 7 eine
erforderliche Anzahl von Einheitssteuerelektroden in der X-
Richtung abhängig von der Breite des Transferbands und vier
Einheitssteuerelektroden in Y-Richtung. Die an die
Steuerelektrode 7 anzulegende Spannung wird nach dem Ergebnis eines
Experiments ermittelt, bei dem +2000 V an die Gegenelektrode
8 angelegt werden: Toner T konnte durch die Öffnungen XY
wegen der starken Abstoßungskraft des Steuergitters 7 in
beiden Fällen nicht hindurchgehen, wenn eine Spannung von
-300 V an beide Gruppen der X- und Y-Elektroden anliegt und
wenn eine Spannung von -300 V einer Gruppe der Elektroden
(zum Beispiel X-Elektroden) und eine Spannung von -100 V an
die andere Elektrodengruppe (zum Beispiel die Y-Elektroden)
angelegt wurde. Jedoch ging Toner durch die Öffnungen X-Y und
überwand die Abstoßung des Steuergitters 7 sobald eine
Spannung von -100 V an beide Gruppen der X- und Y-Elektroden
angelegt wurde.
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Auf der Grundlage der obigen experimentellen Ergebnisse, wird
eine Puffer/Ansteuerschaltung 33 (Figur 5) jeweils für jede
der Steuereinheiten der X- und Y-Elektronen so angelegt, daß
sie eine Steuerspannung von -100 V in der EIN-Position und
-300 V in der AUS-Position in Übereinstimmung mit einem
nachstehend zu beschreibenden elektrischen Signal auswählt.
Gemäß Figur 5 besteht diese Schaltung aus einer
Spannungsquelle E, Widerständen R1 und R2, einem Transistor
T1 und einem Photokoppler P1.
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Die Gruppe der X-Elektroden des Steuergitters 7 ist durch
jeweilige Puffer/Ansteuerschaltungen 33 mit einem
Serienparallelwandler 31 verbunden, der in Figur 1 gezeigt ist, und
die Gruppe der Y-Elektroden ist durch jeweilige
Puffer/Ansteuerschaltüngen 33 mit einem Ringzähler 32
verbunden.
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Der Serienparallelwandler 31 gibt, wenn er elektrische
Videosignale (Videodaten) und Snychronisiersignale (Taktsignale)
von einem (nicht gezeigten) Videosignalwandler empfängt,
durch die Puffer/Ansteuerschaltungen 33 ein 4-Bit Videosignal
parallel mit einem Synchronisiersignal für jeweils 4
Einheitssteuergruppen von X-Elektroden aus, um sie zu steuern
(zum Beispiel die Gruppen Xi, X&sub2;, X&sub3; und X&sub4;).
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Andererseits empfängt der Ringzähler 32 ein Synchronisier
. 10 signal und gibt ein Steuersignal aus, das sequentiell jede
der vier Einheitssteuerelektroden Y (zum Beispiel Y1, Y&sub2;, Y&sub3;
und Y&sub4;) mit gegebenem Zyklus durch die
Puffer/Ansteuerschaltungen 33 übereinstimmend mit einem Synchronisiersignal
abtastet. Anders gesagt wird, während sich das Transferband 2
um eine Zeile bewegt ein Parallel-Ausgangssignal viermal an
jede Gruppe der k-Elektroden ausgegeben und jede Einheit der
Y-Steuerelektrode (zum Beispiel Y&sub1;, Y&sub2;, Y&sub3; und Y&sub4;) sequentiell
insgesamt viermal abgetastet. Nur wenn beide Elektroden
EINgeschaltet sind, kann Toner durch die Öffnungen XY gehen,
indem er die Abstoßkraft vom Steuergitter überwindet, um ein
Tonerbild auf dem Transferband 2 zu bilden.
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Die Steuerspannunganschlußeinheit weist die
Puffer/Ansteuerschaltungen 33, einen Serienparallelumsetzer 31, einen
Ringzähler 32, einen Videosignalwandler, usw. auf. Die Funktion
des oben beschriebenen Bilderzeugungsgeräts ist wie folgt:
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Wenn ein (nicht gezeigter) Hauptmotor in Reaktion auf ein
Druckstartsignal von einem übergeordneten Computer (nicht
gezeigt) zu drehen beginnt, wird ein Transferpapierblatt P
von einer Transferpapierkassette 26 durch die
Papierzufuhrrolle 18 gefördert und stößt mit seiner Vorderkante den
Aktivator 16 zum Betrieb des Papierfühlers 17 an, der einer
Zentralprozessoreinheit (CPU) ein Erfassungssignal sendet.
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Das Transferpapier P wird außerdem der Gegendruckrolle 19
zugesendet und stoppt dort, weil diese Rolle 19 durch die
Wirkung eines Gegendruck-Elektromagneten 20 angehalten ist.
Die CPU empfängt das Papiererfassungssignal und gibt ein
bildgebendes Signal aus. Gleichzeitig dreht sich in der
Entwicklungsvorrichtung 1 der Tonertransportzylinder in
Richtung A und trägt auf seiner Oberfläche 5a den Toner T von
dem Tonerfüllkasten 3b, wie dies in Figur 6 gezeigt ist.
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Der Magnet der Rolle 5a hat eine sich in Y-Richtung
erstreckende Rille 5c auf seiner Oberfläche, die zur
Gegenelektrode 8 hinweist, und an beiden Seiten der Rille 5c
erzeugte Magnetfilter bewirken eine gegenseitige Abstoßung
und bilden ein abstoßendes Magnetfeld zwischen der
Magnetrolle 5a und der Gegenelektrode 8, und dadurch sind
innerhalb dieses Raums die Tonerpartikel weniger behindert
und gehen leicht vom Tonerträgerzylinder ab. Das bildgebende
Signal von der CPU bewirkt ein Anlegen einer Spannung an die
Gegenelektrode 8, deren Polarität der des Toners T
entgegengesetzt ist. Durch die anziehende Kraft der
Gegenelektrode 8 gehen die Tonerteilchen T von der
Zylinderoberfläche 5b zur Gegenelektrode 8. Während der Toner
übertragen wird, bewegt sich das Transferband 2 in der durch
den Pfeil B angedeuteten Richtung.
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Wenn die den X-Elektroden und den Y-Elektroden des
Steuergitters 7 angelegten Spannungen jeweils übereinstimmend
mit einem Signal vom Serienparallelwandler 31 und einem
Signal vom Ringzähler 32 verändert werden, wird die auf dem
Toner T in den Öffnungen XY wirkende Abstoßkraft so geändert,
daß die Menge des Toners, die durch die Öffnung des Toners
selektiv geht, geändert wird. Dadurch wird das Bild gemäß dem
Bildsignal Schritt für Schritt mit dem Toner T auf dem
Transferband 2 entwickelt.
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Andererseits wird, sobald die CPU ein Signal an den
Gegendruckelektromagneten 20 in einer solchen Zeit aussendet,
wo das Bild auf dem Transferband 2 mit dem Transferpapier P
zu dem Andruckabschnitt zwischen dem Transferband 2 und der
Anpreßrolle 12 am Fixierhalter 10 paßt, wird die
Gegendruckrolle freigegeben und kann sich drehen, um so das
Transferpapier P zum Anpreßabschnitt zu führen.
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Während das Transferband 2, das mit dem Transferpapier P
bezüglich des darauf abgebildeten Tonerbilds übereinstimmt,
durch den Anpreßabschnitt zwischen dem Fixierhalter 10 und
der Anpreßrolle 12 läuft, wird das entwickelte Bild auf dem
Transferband 2 auf das Transferpapier P übertragen und
gleichzeitig darauffixiert. Die Anpreßrolle 12 und der
Fixierhalter 10 mit dem daraufliegenden Heizelement 10a
übertragen den geschmolzenen Toner T auf das Transferpapier
P, das heißt, wenn das Transferpapier P zwischen das
Transferband 2 und die Anpreßrolle 12 gepreßt und daraus
entnommen wird, wobei Toner, der durch die Erhitzung am
Fixierhalter 10 geschmolzen wurde, fast gänzlich vom
Transferband 2 auf das Transferpapier P übertragen und darauf
fixiert wird, weil das Transferband 2 eine höhere
Tonerfreigabeleistung hat als das Transferpapier P.
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Das Transferpapier P, auf das das entwickelte Tonerbild
übertragen und fixiert worden ist, stößt den Aktivator 23 zur
Erfassung des Papiers am Auslaß des Anpreßabschnitts an und
wird mittels der Drehung der Ausstoßrolle 25 aus dem Gerät
durch die Ausstoßöffnung 24 ausgestoßen. Nach gegebener
Zeitdauer werden die Spannungsversorgung des Heizelements 10a des
Fixierhalters und der Schrittmotor 13 abgeschaltet, und der
oben genannte Funktionszyklus ist beendet.
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Nun wird bezogen auf die Figuren 1 und 7 bis 16 erläutert,
wie das Steuergitter 7 zur Erzeugung eines Bilds des
Buchstaben < A> mit Toner auf dem Transferband gebildet wird:
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Auf dem Transferband 2 wird ein (A) gebildet, indem die
Spannung an den in X-Richtung des Steuergitters 7
angeordneten Einheitssteuerelektroden X&sub1;, X&sub2;, X&sub3;, X&sub4; und die
Spannung an den in Y-Richtung des Steuergitters 7
angeordneten Einheitssteuerelektroden Y&sub1;, Y&sub2;, Y&sub3;, Y&sub4; verändert
wird. Das Transferband 2 bewegt sich mit gegebener
Geschwindigkeit, in der durch den Pfeil C angegebenen
Richtung.
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In den Figuren 7(a) und 7(b) sind jeweils der Zustand der
Zwischenräume (Öffnungen) XY im Steuergitter 7 zum Zeitpunkt
T=1 wo das Transferband 2 um eine Zeile von einer Position in
dem Moment, wo die Erzeugung des Tonerbildes beginnt,
vorgerückt ist und ein in dieser Zeitdauer auf dem
Transferband 2 erzeugtes Tonerbild dargestellt. Wenn die
Einheitssteuerelektrode Y&sub1; eingeschaltet und abgetastet wird,
kann keine der Einheitssteuerelektroden X&sub1;, X&sub2;, X&sub3;, X&sub4;
eingeschaltet werden und der Zwischenraum XY läßt keinen
Toner durch. Wenn dann die Einheitssteuerelektrode Y&sub2;
eingeschaltet und abgetastet wird, wird die
Einheitssteuerelektrode X&sub2; eingeschaltet und Toner kann durch
den Zwischenraum X&sub2;, Y&sub2; gehen. Wenn dann die
Einheitssteuerelektrode Y&sub3; eingeschaltet und abgetastet wird,
wird die Einheitssteuerelektrode X&sub2; eingeschaltet und
gestattet den Durchgang von Toner durch den Zwischenraum X&sub2;,
Y&sub3;. Wenn die Einheitssteuerelektrode Y&sub4; dann eingeschaltet
und abgetastet wird, werden die Einheitssteuerelektroden X&sub2;
und X&sub3; eingeschaltet und ermöglichen, daß Toner durch die
Zwischenräume X&sub2;, Y&sub4; und X&sub3;, Y&sub4; geht. Somit werden, wie die
Figur 7(b) zeigt, schwarz angedeutete Punkte auf dem
Transferband an den den oben erwähnten Zwischenräumen XY des
Steuergitters entsprechenden Stellen gebildet.
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Da sich das Transferband 2 zum Zeitpunkt T=2 um eine Zeile
bewegt hat, hat es die Bereiche, die den
Einheitssteuerelektroden Y&sub1;, Y&sub2;, Y&sub3;, Y&sub4; des Steuergitters 7
entsprechen, um eine Zeile verschoben, wie in Figur 8(b)
gezeigt ist. Zum Zeitpunkt T=2, wenn die
Einheitssteuerelektroden Y&sub1;, Y&sub2;, Y&sub3;, Y&sub4; in Richtung Y des Steuergitters 7
eingeschaltet und abgetastet werden, können die in X-Richtung
liegenden Einheitssteuerelektroden X&sub1;, X&sub2;, X&sub3;, X&sub4; nicht
eingeschaltet werden, und deshalb existiert, wie in Figur
gezeigt ist, kein Zwischenraum, der Toner durchläßt.
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Zum Zeitpunkt T=3 werden, wie die Figuren 9(a), 9(b) zeigen,
die Zwischenräume X&sub2;Y&sub1;, X&sub3;Y&sub3;, X&sub2;Y&sub4;, X&sub3;Y&sub4; so gesteuert, daß
Toner T hindurchgehen kann, und schwarz angedeutete Punkte
(Figur 9(b)) werden auf dem Transferband gebildet.
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Zum Zeitpunkt T=4 werden die Zwischenräume X&sub2;Y&sub3;, X&sub3;Y&sub3;, wie die
Figuren 10(a), 10(b) zeigen, so gesteuert, daß Toner T
hindurchgehen kann, und in schwarze Punkte (Figur 10(b)) auf
dem Transferband gebildet werden.
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Zum Zeitpunkt T=5 werden gemaß den Figuren 11(a), 11(b) die
Zwischenräume X&sub1;Y&sub1;, X&sub2;Y&sub2;, X&sub3;Y&sub3; derart angesteuert, daß Toner T
hindurchgehen kann, und dadurch in schwarzer Farbe
angedeutete Punkte (Figur 9(b)) auf dem Transferband gebildet.
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Zum Zeitpunkt T=6 werden die Zwischenräume X&sub1;Y&sub1;, X&sub2;Y&sub1;, X&sub3;Y&sub3;,
wie in den Figuren 12(a), 12(b) gezeigt ist, so gesteuert,
daß Toner hindurchgehen kann und schwarze Punkte (Figur
12(b)) auf dem Transferband 2 gebildet werden.
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Zum Zeitpunkt T=7 werden, wie die Figuren 13(a), 13(b)
zeigen, die Zwischenräume X&sub1;Y&sub1;, X&sub3;Y&sub3; so gesteuert, daß Toner T
hindurchgehen und schwarze Punkte (Figur 13(b)) auf dem
Transferband 2 gebildet werden.
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Zu den Zeitpunkten T=Sund T=9 wird der Zwischenraum X&sub1;Y&sub1;, wie
die Figuren 14(a), 14(b) und 15(a), 15(b) zeigen, so
gesteuert, daß Toner T hindurchgehen kann, und die schwarzen
Punkte (Figuren 14(b) und 15(b)) auf dem Transferband 2
gebildet werden.
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Wie die Figuren 16(a) und 16(b) zeigen, ist nun der Buchstabe
< A> mit dem Toner auf dem Transferband 2 erzeugt worden, und
alle Zwischenräume des Steuergitters 7 werden so gesteuert,
daß kein Toner hindurchgehen kann.
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Wie die vorangehende Beschreibung deutlich macht, ist im
erfindungsgemäßen Bilderzeugungsgerät ein Steuergitter 7, das
aus horizontalen Elektroden und rechtwinklig dazu
angeordneten Elektroden besteht, die jeweils in X- und Y-
Richtung laufen, zwischen dem Transferband 2 und der
Entwicklungseinheit 1 angeordnet, welche mit dem Tonerträger
5 versehen ist, und die Gegenelektrode 8 ist an der Seite des
Transferbandes angeordnet, die dessen zum Steuergitter 7
weisender Oberfläche gegenüberliegt Außerdem ist das
Steuergitter 7 mit der Puffer/Ansteuerschaltung 33, dem
Serienparallelwandler 31 und dem Ringzähler 32 versehen, die
die Mittel zum Anschluß oder zum Anlegen der Steuerspannung
bilden, welche die Tonermenge, die durch die Öffnungen des
Steuergitters 7 geht, einstellen. Während sich der negativ
geladene Toner T zur Gegenelektrode 8 bewegt, wo eine
Spannung entgegengesetzter Polarität anliegt, wird das
Steuergitter so angesteuert, daß es die Menge des durch seine
Zwischenräume gehenden Toners T einstellt. Somit wird eine
geregelte Menge Toner T zum Transferband 2 nahe der
Gegenelektrode 8 übertragen und darauf ein Tonerbild erzeugt.
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Die Einstellung einer den Toner T abstoßenden Kraft des
Steuergitters 7 wird durch Andern der Spannung derselben
Polarität, die an den Steuerelektroden X und Y anliegt, durch
Betreiben einer Einrichtung bewirkt, die eine gesteuerte
Spannung gemäß einem Videosignal von der CPU anlegt.
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Da das Steuergitter 7 auf den Toner T immer eine abstoßende
Kraft ausübt, kann es von anhaftenden Tonerteilchen ohne
Anlegen einer in bekannten Geräten üblichen Wechselspannung
freigehalten werden. Erfindungsgemäß läßt sich auch eine
durch Verstopfung der Gitteröffnungen mit Tonerpartikeln
hervorgerufene Verschlechterung der Druckqualität und/oder
die Notwendigkeit, das Steuergitter 7 häufig zu warten und zu
säubern und/oder die Teile auszutauschen, vermeiden. Dies
senkt die Wartungskosten für den Anwender.
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Da in dem erfindungsgemäßen Gerät das Tonerbild direkt durch
Steuerung der Zwischenräume (Gitteröffnungen) XY im
Steuergitter 7 durch Andern der dem Steuergitter angelegten
Spannung ohne Erzeugung eines latenten Bilds auf
lichtempfindlichem Material erzeugt wird, ist ein solcher
Bildträger als lichtempfindliches Material entbehrlich, und
außerdem braucht es keine Einrichtung zum Schreiben und
Löschen des latenten Bilds auf bzw. von dem Bildträger, und
dadurch reduziert sich die Größe des Geräts. Außerdem lassen
sich sämtliche Schwierigkeiten, die in bekannten Geräten, die
lichtempfindliches Material verwenden, auftreten, vermeiden,
da kein lichtempfindliches Material vorhanden ist, zum
Beispiel Selen, das leicht mechanisch und thermisch
beschädigbar ist und das Ozon an der Koronaentladung erzeugt
und Umweltverunreinigungen durch darin enthaltene giftige
Substanzen verursacht.
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Die diagonale Anordnung der X-Elektroden der
Raumladungsöffnungen XY des Steuergitters 7 gegen die Oberfläche des
Transferbands 2 ermöglicht es, ein gewünschtes Druckbild an
jeder Stelle auf der Oberfläche des Bands ohne Störung von X-
Elektroden zu erzeugen. Außerdem läßt sich mit dem
Steuergitter, das außerdem mehrere X-Elektroden enthält, die
diagonal in der Y-Richtung angeordnet sind, eine hohe
Auflösung eines gedruckten Bildes bis zu 200 DPI mit
verhältnismäßig weitem Abstand der Y-Elektroden erreichen.
Streng gesagt kann eine kleine Verschiebung der Druckposition
auftreten, weil das Transferband 2 mit konstanter
Geschwindigkeit während des Drucks bewegt wird, diese
Verschiebung kann jedoch das Niveau der Druckqualität nicht
beeinträchtigen.
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Das Steuergitter 7 hat eine gitterähnliche Form und ist
flexibel genug, daß es sich leicht und genau in gestrecktem
Zustand anbringen läßt.
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Bei der beschriebenen Ausführung der Erfindung wird ein
Tonerbild auf dem Transferband 2 erzeugt und dann davon auf
ein Blatt eines Transferpapiers T derart übertragen, daß das
Transferpapier akkurat auf das Tonerbild des Transferbands
aufgelegt und in aufgedrücktem Zustand erhitzt wird, um den
Toner auf dem Transferpapier zu schmelzen und zu fixieren.
Folglich hat das durch diese Erfindung vorgeschlagene Gerät
keine den bekannten Geräten eigenen Schwierigkeiten, bei
denen die Druckqualität durch die Eigenschaften (Dicke,
Widerstand) des Aufnahmeelements beeinflußt wird und bei
denen ein unfixiertes Tonerbild tragenden Elemente spezielle
komplizierte Trägerglieder brauchen. Das erfindungsgemäße
Bilderzeugungsgerät kann mit stabiler Durckqualität auf jede
Art von Aufnahmeelement drucken.
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Diese Erfindung verwendet ein aus einer Polyimidharzbasis,
deren Dicke 20 µm beträgt, hergestelltes Transferband 2, das
darauf eine einfache und zuverlässige Erzeugung eines
Tonerbildes und auch die direkte Erhitzung des Tonerbildes
ohne Aufwärmung ermöglicht, weil für die Fixierung des
Tonerbildes nur eine geringe Wärmekapazität nötig ist.
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Obwohl in dieser Erfindung der Tonertransportzylinder 5a
geerdet ist, um Toner T negativer Polarität zu belassen,
bedeutet dies nicht, daß der Toner negative Polarität haben
muß. Stattdessen läßt sich auch ein positiv geladener Toner
unter der Bedingung verwenden, daß die Gegenelektrode negativ
polarisiert ist und das Steuergitter mit einer positiven
Spannung betrieben wird.
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Während in dieser Ausführung dieselbe Spannung an die
Elektroden in X- und Y-Richtung angelegt wird, wenn das
Steuergitter "EIN"-geschaltet gehalten wird, um einen Punkt
in Form eines vollständigen Kreises zu bilden, ist es auch
möglich, einen in X- oder Y-Richtung verlängerten Punkt zu
erzeugen, indem den Elektroden X- und Y-Richtung jeweils
unterschiedliche Spannungen angelegt werden.
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Wie oben angeführt, gestattet das vorliegende Gerät die
Erzeugung eines Tonerbildes auf dem Aufnahmeelement, wobei
das Steuergitter immer eine abstoßende Kraft auf den Toner
ausübt. Dies bedeutet, daß die Zwischenräume des
Steuergitters nicht mehr von den Tonerteilchen verstopft werden
können, und es bedarf keiner häufigen Wartung oder Reinigung
des Steuergitters und/oder keinen häufigen Teileaustauschs
mehr, wodurch der Anwender Wartungsarbeit spart.