DE69700008T2

DE69700008T2 - Druckkopfstruktur mit einer spezifischen Abschirmelektrode

Info

Publication number: DE69700008T2
Application number: DE69700008T
Authority: DE
Inventors: Guido Desie; Jacques Leonard
Original assignee: Agfa Gevaert NV
Current assignee: Agfa Gevaert NV
Priority date: 1996-06-11
Filing date: 1997-06-03
Publication date: 1998-11-19
Anticipated expiration: 2017-06-04
Also published as: DE69700008D1; JP3159940B2; JPH1052937A

Description

1. Technisches Gebiet der Erfindung.

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Apparat zum Einsatz im elektrostatischen Druckverfahren und insbesondere eine Druckkopfstruktur zum Einsatz im Direkten Elektrostatischen Druck (DEP). Beim DEP erfolgt der elektrostatische Druck geradeswegs von einem Tonerzufuhrelement auf einem Empfangssubstrat mittels einer elektronisch ansteuerbaren Struktur.

2. Hintergrund der Erfindung.

Beim DEP (Direkten Elektrostatischen Druck) wird der Toner oder das Entwicklungsmaterial geradeswegs bildmäßig auf ein keinerlei bildmäßiges latentes elektrostatisches Bild tragendes Substrat abgesetzt. Das Substrat kann ein flexibles Zwischenband ohne Ende sein (Z.B. ein Aluminiumträger, Polyimidträger usw.), wobei der bildmäßig abgesetzte Toner auf ein weiteres Endsubstrat übertragen werden muß. Wird der Toner hingegen geradeswegs auf das Endempfangssubstrat abgesetzt, so wird die Möglichkeit geschafft, das Bild geradeswegs auf dem Endempfangs- Substrat, z.B. Normalpapier, Transparenten usw., zu erzeugen. Nach dieser Tonerabsetzung folgt eine Endschmelzstufe.
Dies unterscheidet das Verfahren von der herkömmlichen Elektrografie, wo ein latentes elektrostatisches Bild mittels eines geeigneten Materials auf einer ladungsaufrechterhaltenden Oberfläche entwickelt wird, um das latente Bild sichtbar zu machen, und wo entweder das Pulverbild geradeswegs auf der ladungsaufrechterhaltenden Oberfläche geschmolzen wird, was eine direkte elektrografische Kopie ergibt, oder das Pulverbild nach der Entwicklung auf das Endsubstrat übertragen und dann auf diesem Medium geschmolzen wird, was eine indirekte elektrografische Kopie ergibt. Das Endsubstrat kann ein transparentes Medium, ein opaker polymerer Film, Papier, usw. sein.
Ein wesentlicher Unterschied des DEP-Verfahrens im Vergleich zur Elektrofotografie liegt weiterhin in der Tatsache, daß bei letzterer Technik zur Erzeugung des latenten elektrostatischen Bildes eine zusätzliche Stufe und ein zusätzliches Material angewendet werden, insbesondere ein Fotoleiter benutzt wird und ein Aufladungs/Belichtungs-Zyklus erforderlich ist.
Ein DEP-Gerät wird z.B. in der US-P 3 689 935 beschrieben. Dieses Dokument beschreibt einen elektrostatischen Zeilendrucker mit einem mehrschichtigen Teilchenmodulator oder einer Druckkopfstruktur mit
- einer Schicht aus isolierendem Material, als Isolierschicht bezeichnet,
- einer Schirmelektrode bestehend aus einer kontinuierlichen Schicht aus leitfähigem Material an einer Seite der Isolierschicht,
- einer Vielzahl von Steuerelektroden, die durch eine segmentierte Schicht aus leitfähigem Material an der anderen Seite der Isolierschicht ausgebildet werden, und
- wenigstens einer Serie von Öffnungen.
Jede Steuerelektrode ist rund um eine Öffnung ausgebildet und ist isolierend von jeder anderen Steuerelektrode abgeschirmt.
An jeder Steuerelektrode wird ein vorgegebenes Potential angelegt, während an der Schirmelektrode ein festes Potential angelegt wird. Mittels eines zwischen einem Tonerzufuhrelement und einem Empfangselement angelegten Gesamtantriebsfeldes werden geladene Tonerteilchen durch eine Reihe von Öffnungen in der Druckkopfstruktur geschleudert. Die Intensität des Teilchenstroms wird gemäß dem Muster von an den Steuerelektroden angelegten Potentialen moduliert. Der modulierte Strom geladener Teilchen fällt auf ein im modulierten Teilchenstrom befindliches Empfangssubstrat. Das Empfangssubstrat wird in einem rechten Winkel zur Druckkopfstruktur verschoben, wodurch ein zeilenweiser Abtastdruck erfolgt. Die Schirmelektrode kann gegenüber dem Tonerzufuhrelement und die Steuerelektrode gegenüber dem Empfangssubstrat liegen. Zwischen der Druckkopfstruktur und einer einzelnen Gegenelektrode auf dem Empfangssubstrat wird ein Gleichstromfeld angelegt. Dieses Antriebsfeld sorgt dafür, daß Toner zum zwischen der Druckkopfstruktur und der Gegenelektrode angeordneten Empfangssubstrat angezogen wird. Die wie in der US 3 689 935 beschriebene Druckkopfstruktur kennzeichnet sich also durch die Anwesenheit zweier Elektrodenschichten und wird im nachfolgenden als P2-Druckkopfstruktur bezeichnet. Die zur bildmäßigen Absetzung von Tonerteilchen benutzten Spannungswerte schwanken um etwa 400 V. Solche Apparate sind z.B. in der US 4 755 837 beschrieben.
Es gibt ebenfalls Beschreibungen von gemäß dem in der US 3 689 935 beschrieben Prinzip arbeitenden DEP-Geräten, bei denen aber nur eine einzelne Elektrodenschicht mit nur Steuerelektroden und keiner Schirmelektrode benutzt wird. In z.B. den US 5 099 271, US 5 402 158, EP-A 587 366 und EP-A 617 335 beschreibt man Geräte, die gemäß dem DEP-Prinzip mit einer typischen Voltspannung von etwa 50 bis 100 V arbeiten. Diese aus Polyimidfolien hergestellten Druckkopfstrukturen mit Öffnungen und Steuerelektroden in ein und derselben Ebene werden nachstehend als P1-Druckkopfstrukturen bezeichnet. P1-Druckkopf- Strukturen kennzeichnen sich nicht nur durch eine niedrigere, zum Erhalt von Tonerbildern auf dem Endempfangselement erforderliche Voltspannung, sondern ebenfalls durch einen höheren Kontrast, d.h. die Anzahl von Graunuancen zwischen Höchstdensität und Mindestdensität ist ziemlich niedrig und typisch binär.
Ein DEP-Gerät entsprechend der P2-Gestaltung eignet sich besonders gut zum Drucken von Rasterbildern. Die in einem Rasterbild bestehenden Densitätsunterschiede können durch Modulation der zu den einzelnen Steuerelektroden zugeführten Voltspannungen erhalten werden. Das Anbringen von Drucköffnungen in einer DEP-Druckkopfstruktur mit zwei durch ein isolierendes Material voneinander getrennten Elektroden (Steuerelektrode und Schirmelektrode), wodurch ein Druckkopf erhalten wird, mit dem Bilder mit einem hohen Auflösungsvermögen und ebenfalls einem gleichmäßigen Densitätsmuster erhalten werden, ist kein evidenter Vorgang.
Alle Drucköffnungen in der Druckkopfstruktur müssen präzise den vorgegebenen Durchmesser aufweisen, die Elektroden müssen fest angeordnet sein und eine präzise bemessene und konstante Form haben und die Wände der Drucköffnungen durch das isolierende Kunststoffmaterial hindurch müssen glatt genug sein, um Verstopfung der Drucköffnungen zu vermeiden. Bei der Bildung der Drucköffnungen in der Druckkopfstruktur wird darauf geachtet, daß jede Öffnung separat ansteuerbar sein muß, um den Erhalt jeder beliebigen Densität zwischen der Nulldensität und der Höchstdensität zu ermöglichen. Darüber hinaus muß jede Drucköffnung in gleichem Maße ansteuerbar sein, um ein gleichmäßiges Densitätsmuster zu erhalten. Die Anwendung einer Steuervoltspannung einiger Hunderte von Volt zwischen einer einzelnen Steuerelektrode und der Gesamtschirmelektrode darf die Düse nicht kurzschließen und nutzlos machen.
Druckkopfstrukturen aus Flexprint-Material, doch mit einer viel komplizierteren Gestaltung, sind ebenfalls in der Literatur beschrieben. In der US 4 912 489 zum Beispiel wird eine Druckkopfstruktur aus Polyimid mit 3 Elektrodenschichten beschrieben. Ein erster Polyimidbogen hat eine Drucköffnung mit an einer Seite eine Gesamtschirmelektrode und an der anderen Seite einzelne Steuerelektroden. Ein zweiter Polyimidbogen ist auf dem ersten Bogen aus Flexprint-Material laminiert und hat Drucköffnungen mit demselben Öffnungsdurchmesser, die mit großer Präzision im Register mit dem ersten Bogen mit Drucköffnungen angeordnet sind. An der dem ersten Bogen aus Flexprint-Material gegenüberliegenden Seite sind Rasterelektroden angeordnet, die einen Durchmesser haben, der breiter ist als der Durchmesser der Öffnungen.
In der US 5 170 185 ist eine Druckkopfstruktur beschrieben, die aus zwei aufeinander laminierten Bogen aus Polyimidfolie besteht. Beide Bogen haben Drucköffnungen mit demselben Öffnungsdurchmesser und beide Drucköffnungen müssen mit großer Präzision registerhaltig angeordnet werden. An einer ersten, der Laminierungsseite gegenüberliegenden Seite des ersten Flexprint- Materials ist eine Gesamtschirmelektrode angeordnet. Der zweite Bogen aus Flexprint-Material hat einzelne Steuerelektroden an der anderen, ebenfalls der Laminierungsseite gegenüberliegenden Seite der laminierten Druckkopfstruktur. Die Steuerelektroden im zweiten Bogen aus Flexprint-Material haben leitfähige Muster innerhalb der Druckkopfstrukturen, wie in Abbildung 23 der US 5 170 185 dargestellt.
In der US 5 038 159 beschreibt man eine Druckkopfstruktur, die aus einem Einzelbogen aus Flexprint-Material besteht, die Form der Drucköffnungen aber ist in einer Ausführungsform dieser Erfindung konkav gemacht. Der Öffnungsdurchmesser ist breiter an der Seite der Gesamtschirmelektrode als an der Seite der einzelnen Steuerelektroden. Die Drucköffnung ist aus Kunststoffmaterial hergestellt und konkav gestaltet. In einer zweiten Ausführungsform dieser Erfindung benutzt man einen Einzelbogen aus Flexprint-Material. Die Drucköffnung hat einen festen Durchmesser und die einzelnen Steuerelektroden sind durch Lcher an der Seite der Schirmelektrode befestigt. Die Schirmelektrode selber hat einen viel breiteren Durchmesser, wodurch sie elektrisch von der Steuerelektrode isoliert bleibt. Diese Druckkopfstruktur wird ebenfalls in Abbildung 2 der US 5 038 159 veranschaulicht.
Es gibt also noch immer einen Bedarf an einem DEP-System, wobei eine Druckkopfstruktur mit zwei, durch ein isolierendes Kunststoffmaterial getrennten Elektroden (Steuerelektrode und Schirmelektrode) benutzt wird, vor Verstopfung durch Tonerteilchen gut geschützte Drucköffnungen angeordnet sind, jede Öffnung separat mittels niedriger Voltspannungen auf eine wiederholbare Weise ansteuerbar ist, ein Bild mit einem verbesserten Grauskala-Auflösungsvermögen erhalten werden kann, und die Herstellung der Druckkopfstruktur einfach und unkompliziert ist.

3. Gegenstände der Erfindung.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine verbesserte Druckkopfstruktur zum Verwendung in einem Direkten Elektrostatischen Druckgerät (DEP-Gerät), wobei Bilder mit hohem Densitätsauflösungsvermögen und hohem Raumauflösungsvermögen gedruckt werden.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine verbesserte Druckkopfstruktur für ein DEP-Gerät, wobei ein hohes Raumauflösungsvermögen mit einer guten langfristigen Stabilität und Zuverlässigkeit erzielt wird.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Druckkopfstruktur für ein DEP-Gerät, wobei die Druckkopfstruktur eine durch ein isolierendes Material voneinander getrennte Steuerelektrode und Schirmelektrode und durch beide Elektroden und das Isolationsmaterial hindurch angebrachte Druckö fnungen umfaßt, wobei die Druckzöffnungen gut vor Verstopfung durch Tonerteilchen geschützt und separat auf eine stabile und reproduzierbare Weise ansteuerbar sind.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur einfachen und wirtschaftlichen Herstellung der Druckkopfstruktur, bei der durch beide Elektroden und das Isolationsmaterial hindurch Drucköffnungen angebracht sind. Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein DEP-Gerät mit einer Druckkopfstruktur, mit dem Kopien mit einer breiten Tonskala, d.h. einer hohen Anzahl unterschiedlicher Densitätswerte, gedruckt werden können.
Weitere Gegenstände und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der nachstehenden Beschreibung ersichtlich.
Die obigen Gegenstände erzielt man mit einer Druckkopfstruktur mit einem isolierenden Material (106c) mit einer ersten und zweiten Seite, wobei nur die erste Seite mit Drucköffnungen assozuerte Steuerelektroden (106a) und nur die zweite Seite eine Schirmelektrode (106b) trägt, wobei
i) die Drucköffnungen eine längste Abmessung A, gemessen auf der die Schirmelektrode tragenden Seite des isolierenden Materials, und eine längste Abmessung D, gemessen auf der die Steuerelektroden tragenden Seite des isolierenden Materials, aufweisen,
ii) die Schirmelektrode mit Öffnungen mit einer parallel zur längsten Abmessung A gemessenen Abmessung B versehen ist, wobei Abmessung B wenigstens so groß ist wie Abmessung A,
iii) die Steuerelektroden mit Öffnungen mit einer parallel zur längsten Abmessung D gemessenen Abmessung E versehen sind, wobei Abmessung E wenigstens so groß ist wie Abmessung D,
iv) in jeder der Öffnungen wenigstens eine Drucköffnung angebracht ist, dadurch gekennzeichnet, daß für jede der in jeder der Öffnungen angebrachten Drucköffnungen B/A ≥ 1,10 oder E/D ≥ 1,10.

4. Kurzbeschreibung der Abbildungen.

Abb. 1 ist eine schematische Darstellung einer dem aktuellen Stand der Technik entsprechenden, zum Einsatz in einem DEP-Gerät geeigneten Druckkopfstruktur, die eine Schirmelektrode und Steuerelektroden umfaßt,
Abb. 2 ist eine schematische Darstellung von zwei Ausführungsformen einer erfindungsgemäßen Druckkopfstruktur,
Abb. 3 ist eine schematische Darstellung eines Querschnitts von weiteren Ausführungsformen einer erfindungsgemäßen Druckkopfstruktur,
Abb. 4 ist eine schematische Darstellung einer möglichen Ausführungsform eines DEP-Geräts mit einer erfindungsgemäßen Druckkopfstruktur.

5. Detaillierte Beschreibung der Erfindung

In diesem Dokument bedeutet die Bezeichnung "Steuerelektrode" oder "Steuerelektroden" die Elektroden, die zur Steuerung des Teilchenstroms durch die Drucköffnungen hindurch dienen und mit einer oder mehreren Drucköffnungen assoziiert sind. Eine Steuerelektrode ist aber nie eine gemeinsame Elektrode für alle Drucköffnungen. Diese "Steuerelektroden" sind an einer ersten Seite eines isolierenden Materials angeordnet und da sie voneinander getrennt sind, können die unterschiedlichen "Steuerelektroden" eine unterschiedliche Spannung aufweisen.
In diesem Dokument bedeutet die Bezeichnung "Schirmelektrode" eine kontinuierliche Elektrode, die an einer zweiten, der die Steuerelektroden tragenden Seite gegenüberliegenden Seite des isolierenden Materials angeordnet ist. Auf der Schirmelektrode ist eine einzige Voltspannung angelegt und die Schirmelektrode ist eine gemeinsame Elektrode für alle Drucköffnungen.
In der Literatur sind manche Geräte beschrieben worden, die gemäß den DEP-Prinzipien (Direkter Elektrografischer Druck) arbeiten. Alle diese Geräte sind zu Grauskaladruck befähigt, entweder durch Spannungsmodulation oder durch Zeitmodulation der an den den Tonerstrom von einem Tonerbehälter zu einem Substrat steuernden Steuerelektroden angelegten Spannungen. Wir haben festgestellt, daß beim Gebrauch von Drucköffnungen mit kleinem Durchmesser im DEP-Druck der erzielbare Bildkontrast (z.B. der Unterschied zwischen der Densität für Steuerelektroden bei der ON-Spannung und der Densität für Steuerelektroden bei der OFF-Spannung) in hohem Maße durch den Typ der Druckkopfstruktur bestimmt wird. Beim Gebrauch von z.B. einer wie in der US 3 689 935 beschriebenen, aus 2 durch ein isolierendes Kunststoffelement voneinander getrennten Elektrodenebenen bestehenden Druckkopfstruktur (P2- Druckkopfstruktur) lassen sich durch Spannungsmodulation oder Zeitmodulation der an den Steuerelektroden angelegten Steuerspannung problemlos viele unterschiedliche Grauwerte erzielen, d.h. es kann eine breite Grauskala gedruckt werden. Dies gilt nicht nur für Grauskaladruck, sondern ebenfalls für das Drucken eines breiten Tonbereichs in Farbbildern. Der zur vollständigen Blockierung des Tonerstroms benötigte Spannungswert, um Bildteile mit keiner Densität zu erhalten, ist ziemlich hoch. In einer Druckkopf- Struktur mit einem dünnen isolierenden Material (ein dünnes isolierendes Material trägt zum Vermeiden von Verstopfung der Drucköffnungen bei) besteht das Risiko, daß die hohen Voltspannungen die Schirmelektrode und die einzelnen Steuerelektroden durch die durch beide Öffnungen umgebene Drucköffnung hindurch kurzschließen. Dieser Kurzschluß beschädigt die Druckkopfstruktur und/oder Treibereingangs- Schaltungen und beeinträchtigt somit das gute Funktionieren des Druckgeräts.
Die in der US 3 689 935 beschriebenen Druckkopfstrukturen, aber mit nur einer einzigen Ebene von Steuerelektroden (P1- Druckkopfstrukturen), ergeben einen viel höheren Bildkontrast im Vergleich zu den P2-Druckkopfstrukturen, d.h. es kann nur eine schmale Tonskala gedruckt werden. Wir haben festgestellt, daß der Kurzschluß und die Beeinträchtigung der Bildqualität bei diesen Druckkopfstrukturen weniger stark ist. Darüber hinaus haben wir festgestellt, daß die zur Blockierung des Tonerstroms vom Tonerzufuhrelement zum Endbildempfangselement benötigte Steuerspannung viel niedriger ist als die für eine P2- Druckkopfstruktur benötigte Steuerspannung. Zum Drucken von Bildern mit einem verbesserten Densitätsauflösungsvermögen (d.h. mit einer größeren Anzahl von Densitätswerten zwischen der Höchstdensität und der Mindestdensität oder mit einem breiten Tonbereich oder einer breiten Tonskala) sind die P1-Druckkopf- Strukturen weniger geeignet.
Verschiedene Änderungen in Druckkopfstrukturen sind z.B. in den US 4 912 489, US 5 170 185 und US 5 038 159 beschrieben. Die in diesen Dokumenten beschriebenen Druckkopfstrukturen erleichtern zwar teilweise das Problem der P2- und/oder P1- Druckkopfstrukturen, doch das Herstellungsverfahren für diese angepaßten Druckkopfstrukturen ist ziemlich umständlich, wodurch diese Druckkopfstrukturen kostspielig und weniger geeignet zum Implementieren in DEP-Geräten sind, bei denen ein hervorragendes Kompromiß zwischen Produktionskosten und Bildqualität erwünscht ist.
Druckkopfstrukturen des Pl-Typs, d.h. ohne Schirmelektrode, die mit segmentierten Steuerelektroden versehen sind, sind z.B. in den US 5 515 084, JP-A 61/110567 und EP-A 720 072 beschrieben. Diese Modifikationen einer Druckkopfstruktur des P1-Typs beseitigen aber nicht die Nachteile eines solchen Typs von Druckkopfstruktur und sind noch immer weniger geeignet zum Drucken von Bildern mit einem verbesserten Densitätsauflösungs Vermögen (d.h. mit einer größeren Anzahl von Densitätswerten zwischen der Höchstdensität und der Mindestdensität oder mit einem breiten Tonbereich oder einer breiten Tonskala).
Wir haben festgestellt, daß die obigen Probleme durch Herstellung einer Druckkopfstruktur des P2-Typs, bei der entweder die Schirmelektrode oder die Steuerelektroden oder beide nicht bis an den Rand der Drucköffnungen reichen, überwunden werden können. Daher ist eine Druckkopfstruktur entworfen worden, die ein isolierendes Material (106c) mit einer ersten und zweiten Seite umfaßt, wobei die erste Seite mit Drucköffnungen assozuerte Steuerelektroden (106a) und die zweite Seite eine Schirmelektrode (106b) enthält, wobei
i) die Drucköffnungen eine längste Abmessung A, gemessen auf der die Schirmelektrode tragenden Seite des isolierenden Materials, und eine längste Abmessung D, gemessen auf der die Steuerelektroden tragenden Seite des isolierenden Materials, aufweisen,
ii) die Schirmelektrode mit Öffnungen mit einer parallel zur längsten Abmessung A gemessenen Abmessung B versehen ist, wobei Abmessung B wenigstens so groß ist wie Abmessung A,
iii) die Steuerelektroden mit Offnungen mit einer parallel zur längsten Abmessung D gemessenen Abmessung E versehen sind, wobei Abmessung E wenigstens so groß ist wie Abmessung D,
iv) in jeder der Öffnungen wenigstens eine Drucköffnung angebracht ist, und
v) für jede der in jeder der Öffnungen angebrachten Drucköffnungen B/A ≥ 1,10 oder E/D ≥ 1,10.
Es gibt verschiedene Ausführungsformen einer erfindungsgemäßen Druckkopfstruktur.
In einer ersten Ausführungsform reichen die Steuerelektroden bis an die Ränder der mit jeder der Steuerelektroden assoziierten Drucköffnungen, d.h. E = D, und reicht die Schirmelektrode nicht bis an die Ränder der Drucköffnungen. Eine solche Druckkopfstruktur ist in Abbildung 2a dargestellt. In dieser Abbildung stellen 106b die Schirmelektrode, 106c das isolierende Material und 107 eine Drucköffnung dar. In Abbildung 2a ist in der Öffnung der Schirmelektrode nur eine Drucköffnung angeordnet. Die Steuerelektrode an der anderen Seite des isolierenden Materials ist nicht dargestellt. In dieser Abbildung stellen A die längste Abmessung der Drucköffnungen, gemessen auf der die Schirmelektrode tragenden Seite des isolierenden Materials, und B die in die Richtung der längsten Abmessung (A) gemessene Abmessung der Öffnung in der Schirmelektrode dar. Ein der Fläche X,X' und X" (Abbildung 2a) entsprechender Querschnitt durch eine Druckkopfstruktur hindurch wird in Abbildung 3a dargestellt. Die Drucköffnung (107) hat eine längste Abmessung A und die Schirmelektrode (106b) hat eine Öffnung mit einer in dieselbe Richtung wie Abmessung A gemessenen Abmessung B. Abmessung B ist größer als Abmessung A, so daß B/A ≥ 1,10. An der anderen Seite des isolierenden Materials (106c) befindet sich rund um Drucköffnung 107 eine Steuerelektrode (106a). Die Steuerelektrode erstreckt sich bis an den Rand der Drucköffnung und die längste Abmessung D (d.h. D = E). Eine Druckkopfstruktur mit mehr als einer Drucköffnung in der Öffnung der Schirmelektrode fällt ebenfalls innerhalb des Bereichs dieser ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Druckkopfstruktur. Eine Druckkopfstruktur, in der Schirmelektrode 106b nur ein dünnes Band aus leitfähigem Material ist, das die reguläre Anordnung der Drucköffnungen (107) umgibt, wie in Abbildung 2b dargestellt, fällt ebenfalls innerhalb des Bereichs dieser ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform In dieser ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform bevorzugt man, wenn D = E, daß für jede der in der Öffnung der Schirmelektrode angeordneten Drucköffnungen 1,5 ≤ B/A ≤ 15, noch besser wäre 2 ≤ B/A. ≤ 10.
"Längste Abmessung" einer Drucköffnung bedeutet hier der Durchmesser des die Drucköffnung bestimmenden Kreises im Falle von kreisförmigen Drucköffnungen, die Seite des die Drucköffnung bestimmenden Quadrats im Falle von quadratischen Drucköffnungen, die längste Seite des die Drucköffnung bestimmenden Rechtecks im Falle von rechteckigen Drucköffnungen und die längste Achse der die Drucköffnung bestimmenden Ellipse im Falle von elliptischen Drucköffnungen. Falls die Drucköffnung durch ein (entweder reguläres oder irreguläres) Vieleck bestimmt wird, bedeutet die längste Abmessung den Durchmesser des kleinsten umschriebenen Kreises.
In einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform reicht die Schirmelektrode bis an die Ränder der Drucköffnungen, d.h. A = B und E > D. Wir haben festgestellt, daß solch eine P2- Druckkopfstruktur das Kurzschlußrisiko stark verringert und das Drucken einer breiten Tonskala ermöglicht (d.h. von vielen verschiedenen Densitätswerten), wenn die die Drucköffnungen umgebenden Steuerelektroden nicht bis an den Rand der Drucköffnungen reichen. Eine P2-Druckkopfstruktur, bei der die Schirmelektrode bis an die Ränder der Drucköffnungen (d.h. A = B) und die Steuerelektroden nicht bis an die Ränder ihrer assoziierten Drucköffnungen reichen, fällt also ebenfalls innerhalb des Bereichs der vorliegenden Erfindung. Solch eine Druckkopfstruktur wird in Abbildung 3b dargestellt. In Abbildung 3b hat Druckkopfstruktur (107) eine längste Abmessung D, gemessen an der die Steuerelektroden tragenden Seite des isolierenden Materials, und eine längste Abmessung A, gemessen an der die Schirmelektrode tragenden Seite des isolierenden Materials, und hat die Schirmelektrode (106b) eine Öffnung mit einer in dieselbe Richtung wie Abmessung A gemessenen Abmessung B. An der anderen Seite des isolierenden Materials (106c) befindet sich rund um Drucköffnung 107 eine Steuerelektrode (106a). Die Steuerelektrode hat eine Öffnung mit einer in dieselbe Richtung wie Abmessung D gemessenen Abmessung E. Abmessung B und A sind gleichgroß (d.h. die Schirmelektrode erstreckt sich bis an die Ränder der Drucköffnung) und Abmessung E > D, so daß E/D ≥ 1,10. In dieser zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform gilt für jede der Drucköffnungen vorzugsweise 1,25 ≤ E/D ≤ 15 und besonders bevorzugt 2 ≤ E/D ≤ 10. Eine Druckkopfstruktur, bei der mit einer einzelnen Steuerelektrode mehr als eine Drucköffnung assoziiert ist, fällt innerhalb des Bereichs dieser erfindungsgemäßen Ausführungsform, vorausgesetzt, daß die oben detailliert angegebenen Verhältnisse zwischen D und E für jede der mit der einzelnen Steuerelektrode assoziierten Drucköffnungen erfüllt sind.
In einer dritten erfindungsgemäßen Ausführungsform benutzt man eine Druckkopfstruktur, bei der sowohl die Steuerelektroden als Schirmelektrode nicht bis an die Ränder der Drucköffnungen reichen. Solch eine Druckkopfstruktur wird in Abbildung 3c dargestellt. In Abbildung 3b hat die Drucköffnung (107) eine längste Abmessung D, gemessen an der die Steuerelektroden tragenden Seite des isolierenden Materials, und eine längste Abmessung A, gemessen an der die Schirmelektrode tragenden Seite des isolierenden Materials, und hat die Schirmelektrode (106b) eine Öffnung mit einer in dieselbe Richtung wie Abmessung A gemessenen Abmessung B. An der anderen Seite des isolierenden Materials (106c) befindet sich rund um Drucköffnung 107 eine Steuerelektrode (106a). Die Steuerelektrode hat eine Öffnung mit einer in dieselbe Richtung wie Abmessung D gemessenen Abmessung E. Abmessung B ist größer als Abmessung A (d.h. die Schirmelektrode erstreckt sich nicht bis an die Ränder der Drucköffnung) und B/A ≥ 1,10 und die Abmessung E > D, (d.h. die Steuerelektrode erstreckt sich nicht bis an die Ränder der Drucköffnung), so daß E/D > 1,10. In einer bevorzugten Durchführung dieser dritten erfindungsgemäßen Ausführungsform gilt 1,5 ≤ B/A ≤ 15 und 1,25 ≤ E/D ≤ 15, in einer noch bevorzugteren Ausführungsform 2 ≤ B/A ≤ 10 und 2 ≤ E/D ≤ 10.
Das in einer erfindungsgemäßen Druckkopfstruktur enthaltene isolierende Material kann jedes beliebige, den Fachleuten bekannte isolierende Material sein, z.B. keramische Materialien, Glas, Plastik, usw. In einer erfindungsgemäßen Druckkopfstruktur benutzt man vorzugsweise als isolierendes Material Plastikmaterialien oder dünnes Glas (mit einer Stärke von weniger als 400 um) mit einer Bruchspannung (unter Zugspannung) von wenigstens 1 x 10&sup7; Pa und einem Elastizitätsmodul (Young- Modul) von höchstens 10 x 10¹&sup0; Pa.
Die Stärke des isolierenden Materials liegt vorzugsweise zwischen 10 und 200 um, besonders bevorzugt zwischen 50 und 100 um.
Die Drucköffnungen einer erfindungsgemäßen Druckkopfstruktur können jede beliebige Form aufweisen. Sie sind zum Beispiel kreisförmig, elliptisch, quadratisch, rechteckig usw. Die Drucköffnungen in einer erfindungsgemäßen Druckkopfstruktur können des Typs sein, bei dem jede einzelne Steuerelektrode wenigstens zwei Öffnungen (107) umgibt, beide mit einem Aspektverhältnis AR > 1, und ein Teil der Steuerelektrode die Öffnungen (107) trennt. Solch eine Druckkopfstruktur ist in der EP-A 754 557 beschrieben.
Die Erzeugung einer erfindungsgemäßen Druckkopfstruktur kann nach den Fachleuten bekannten, einfachen und praktischen Verfahren erfolgen. So kann zum Beispiel als Ausgangsmaterial eine herkömmliche, doppelseitig mit einer Kupferoberfläche beschichtete Polyimidfolie benutzt werden. Zuerst werden all die Steuerelektroden mit Drucköffnungen und leitfähigen Mustern auf einer Seite des Flexprint-Materials geätzt. Danach wird das Muster der Gesamtschirmelektrode auf der anderen Seite des Flexprint-Materials geätzt. Beide Seiten werden registergerecht zueinander angeordnet, wobei die Mitte jeder Drucköffnung sowohl f;ir die Seite der Schirmelektrode als die Seite der Steuerelektrode korrekt ausgerichtet wird. Die Öffnungen können nach verschiedenen Techniken wie z.B. Excimer-Laser-Einbrennen an der Steuerelektrodenseite erzeugt werden, wobei die Kupfersteuerelektrode als Maske für das Laserlicht dient. Zur Erzielung einer besseren Qualität hinsichtlich der Öffnung und des Isoliervermögens kann eine zusätzliche Reinigung wie Plasmaätzung angewendet werden. Über den leitfähigen Mustern und/oder dem isolierenden Material können zusätzliche, dünne, dielektrische Schutzschichten angebracht werden.
Die Isolierqualität wird durch den Auftrag typischer dünner dielektrischer Schutzschichten auf die Musterstruktur verbessert.

Beschreibung des DEP-Geräts

Ein DEP-Gerät, das eine erfindungsgemäße Druckkopfstruktur enthält, umfaßt im wesentlichen
a) ein Tonerzufuhrelement,
b) ein Element zum Anziehen geladener Tonerteilchen zu einem Substrat,
c) ein Element zur Bildung eines Tonerstroms vom Tonerzufuhrelement zum Substrat, und
d) ein Element zur bildmäßigen Modulation des Tonerstroms.
Das Element zur bildmäßigen Modulation des Tonerstroms umfaßt eine erfindungsgemäße Druckkopfstruktur.
Abbildung 4 zeigt ein nicht-limitatives Beispiel eines Geräts zum Implementieren eines DEP-Geräts mit einer erfindungsgemäßen Druckkopfstruktur.
Das in Abbildung 4 gezeigte DEP-Gerät umfaßt
(i) ein Tonerzufuhrelement (101), das einen Entwicklerbehälter (102) und eine Magnetbürstenanordnung (103) umfaßtm wobei die Magnetbürstenanordnung eine Tonerwolke (104) bildet,
(ii) eine Gegenelektrode (105),
(iii) eine Druckkopfstruktur aus einem beidseitig mit einem Metallfilm überzogenen isolierenden Plastikfilm (106c). Die Druckkopfstruktur umfaßt eine kontinuierliche Elektrodenoberfläche, nachstehend als "Schirmelektrode" (106b) bezeichnet, die in der gezeigten Ausführungsform dem Tonerzufuhrelement gegenüberliegt, und eine komplexe, um Drucköffnungen (107) angeordnete, ansteuerbare Elektrodenstruktur, nachstehend als "Steuerelektrode" (106a) bezeichnet, die in der gezeigten Ausführungsform dem Tonerzufuhrelement im DEP-Gerät gegenüberliegt. Die Stelle und/oder Form der Schirmelektrode (106b) und der Steuerelektrode (106a) kann in anderen Ausführungsformen eines Geräts für ein DEP-Verfahren von der in Abbildung 4 angegebenen Stelle abweichen.
(iv) Fördermittel (108), um ein Bildempfangsglied (109) für den Toner in die durch Pfeil A angegebene Richtung zwischen die Druckkopfstruktur und die Gegenelektrode zu befördern, und
(v) ein Mittel (110), um den Toner auf dem Bildempfangselement zu fixieren.
Die Gegenelektrode (105) dieses DEP-Geräts kann ebenfalls in zusammenarbeitender Beziehung zur Druckkopfstruktur angeordnet werden, wobei die Gegenelektrode aus verschiedenen Stiften oder Drähten, die galvanisch isolierend gemacht und an eine Stromquelle angeschlossen sind, zusammengesetzt ist, wie z.B. in den US 4 568 955 und US 4 733 256 beschrieben. Die mit der Druckkopfstruktur zusammenarbeitende Gegenelektrode kann ebenfalls eine oder mehrere flexible gedruckte Leiterplatten enthalten.
Zwischen der Druckkopfstruktur und der Magnetbürstenanordnung (103), zwischen der Steuerelektrode rund um die Drucköffnungen (107) und der Gegenelektrode (105) hinter dem Tonerempfangsglied (109) sowie auf der einzelnen Elektrodenoberfläche oder zwischen den vielfältigen Elektrodenoberflächen der Druckkopfstruktur werden verschiedene elektrische Felde angelegt. In der spezifischen Ausführungsform eines zum Einsatz in einem DEP-Verfahren geeigneten, in Abbildung 4 gezeigten Geräts werden Spannung V1 an der Büchse der Magnetbürstenanordnung 103, Spannung V2 an der Schirmelektrode 106b und die Spannungen V3&sub0; bis V3n an der Steuerelektrode (106a) angelegt. Der V3-Wert wird je nach der Modulation der bilderzeugenden Signale auf Basis einer Zeitskala oder Grauskala zwischen V3&sub0; und V3n eingestellt. Die Spannung V4 wird an der Gegenelektrode hinter dem Tonerempfangselement angelegt, wobei durch den Potentialunterschied V4-V1 ein Antriebsfeld entsteht, in dem Tonerteilchen vom Tonerzufuhr- Element zum Bildempfangsglied geschleudert werden. In anderen erfindungsgemäßen Aus führungs formen können verschiedene Spannungen V2&sub0; bis V2n und/oder V4&sub0; bis V4n angewandt werden.
In einem DEP-Gerät entsprechend einer erfindungsgemäß bevorzugten Ausführungsform bildet das Tonerzufuhrelement 101 eine Schicht aus mehrkomponentigem Entwickler auf einer Magnetbürstenanordnung 103 und wird die Tonerwolke 104 geradeswegs von der Magnetbürstenanordnung 103 abgetrennt. Bei anderen, den Fachleuten bekannten Systemen wird der Toner zuerst auf ein Förderband und auf diesem Band bis nahe an den Drucköffnungen befördert. Beim erfindungsgemäßen Gerät kann ebenfalls mit einem Monokomponenten-Entwickler oder -Toner gearbeitet werden, der mittels eines Förderbands für geladenen Toner bis in der Nähe der Drucköffnungen (107) befördert wird. Solch ein Förderband kann ein bewegliches oder ein festes Band sein. Letzteres umfaßt eine Elektrodenstruktur, die ein entsprechendes elektrostatisches Förderwellenmuster zur Beförderung der Tonerteilchen erzeugt.
Die Magnetbürstenanordnung (103), die man zur Anwendung in einem DEP-Gerät gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform bevorzugt, kann entweder des Typs mit festem Kern und drehender Büchse oder des Typs mit drehendem Kern und drehender oder fester Büchse sein.
In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung lassen sich verschiedene Typen von Trägerteilchen einsetzen, wie in der EP-A 675 417 beschrieben.
In einem DEP-Gerät mit einer erfindungsgemäßen Druckkopfstruktur können alle beliebigen Tonerteilchen -schwarz, gefärbt oder farblos - zum Einsatz kommen. Vorzugsweise benutzt man in Kombination mit einer erfindungsgemäßen Druckkopfstruktur die in der hierin als Verweis erwähnten EP-A 715 218 beschriebenen Tonerteilchen.
Ein DEP-Gerät, bei dem die obenerwähnten markierenden Tonerteilchen benutzt werden, kann derart angesteuert werden, daß Schwarzweißergebnisse erhalten werden. Das Gerät kann also "binär" arbeiten, was für Schwarzweißtext und -abbildungen und für herkömmliche Doppeltonwert-Rasterung zum Erhalt von Halbtonbildern nutzbar ist.
Ein erfindungsgemäßes DEP-Gerät ist besonders geeignet zum Erhalt eines Bildes mit einer Vielzahl von Grauwerten. Grauskaladruck kann entweder durch eine Amplitudenmodulation der auf der Steuerelektrode 106a angelegten Spannung V3 oder durch eine Zeitmodulation von V3 gesteuert werden. Durch Anpassung des Arbeitszyklus der Zeitmodulation bei einer bestimmten Frequenz ist es möglich, äußerst feine Unterschiede in Grauskalen zu drucken. Der Grauskaladruck kann ebenfalls durch eine Kombination einer Amplitudenmodulation und einer Zeitmodulation der an der Steuerelektrode angelegten Spannung V3 gesteuert werden.
Die Kombination des dank den Drucköffnungen mit kleinem Durchmesser (107) erhaltenen, hohen Raumauflösungsvermögens und der vielen, für DEP typischen Grauskalamöglichkeiten eröffnet Mehrtonwert-Rasterdrucktechniken, wie z.B. in der EP-A 634 862 beschrieben. Dadurch lassen sich mit dem erfindungsgemäßen DEP-Gerät Bilder hoher Qualität erhalten.

BEISPIELE

Es wird eine Druckkopfstruktur aus einem doppelseitig mit einem 17,5 um starken Kupferfilm überzogenen Polyimidfilm mit einer Stärke von 50 um hergestellt (isolierendes Material 106c). Die Druckkopfstruktur hat zwei Reihen von Drucköffnungen. Auf der dem Empfangssubstrat gegenüberliegenden Rückseite der Druckkopfstruktur ist rund um jede Öffnung eine quadratische Steuerelektrode (106a) angeordnet. Jede der Steuerelektroden ist separat mittels einer hohen Voltspannung ansteuerbar. Auf der dem Tonerzufuhrelement gegenüberliegenden Vorderseite der Druckkopfstruktur ist eine Gesamtschirmelektrode (106b) angeordnet. Die Drucköffnungen sind quadratisch und haben eine längste Abmessung A, gemessen an der Seite der Schirmelektrode, von 200 um. Die Drucköffnungen haben eine längste Abmessung D, gemessen an der Seite der Steuerelektroden, von 200 um. Die Gesamtbreite der quadratischen Kupfersteuerelektroden beträgt 300 um, die längste Abmessung ihrer bffnung E ebenfalls 200 um. Die Abmessung B der Öffnung in der Gesamtschirmelektrode, gemessen in die Richtung der längsten Abmessung der in dieser Öffnung der Schirmelektrode angeordneten Drucköffnungen, beträgt 300 um. Das Verhältnis B/A beträgt also 1,50 und das Verhältnis E/D 1,00. Die Druckkopfstruktur wird wie nachstehend beschrieben hergestellt. Zuerst wird das ganze Steuerelektrodenmuster nach herkömmlichen Kupferätztechniken geätzt. Danach wird das Schirmelektrodenmuster nach herkömmlichen Kupferätztechniken geätzt. Die Öffnungen werden unter Anwendung der Steuerelektrodenmuster als Richtpunkt mittels eines gerichteten Excimer-Repetierlasers eingebrannt. Nach der Excimer-Einbrennung wird die Druckkopfstruktur durch eine kurze isotropische Plasma- Ätzreinigung gereinigt. Schließlich wird über beide Oberflächen der Druckkopfstruktur eine dünne Schicht aus von Kontakt Chemie, CRC Industries NV, Belgien, vertriebenem PLASTIK70 (Handelsname) vergossen.
Das Tonerzufuhrelement (101) ist eine Magnetbürstenanordnung des Typs mit festem Kern und drehender Büchse mit zwei Mischschaufeln und einer Dosierwalze. Eine Schaufel befördert den Entwickler durch die Einheit und die andere vermischt Toner mit Entwickler.
Die Magnetbürstenanordnung (103) besteht aus der sogenannten magnetischen Walze, die in diesem Fall innerhalb der Walzenanordnung einen festen magnetischen Kern mit 9 magnetischen Polen mit einer Magnetfeldintensität von 500 Gauss (0,05 T) umfaßt und offen angeordnet ist, damit verbrauchter Entwickler von der magnetischen Walze fallen kann. Die magnetische Walze umfaßt ebenfalls eine um den festen magnetischen Kern angeordnete Büchse, wodurch der Gesamtdurchmesser der Magnetbürstenanordnung 20 mm beträgt. Die Büchse besteht aus rostfreiem Stahl, das mit einem feinen Korn angerauht ist und somit zu einer besseren Beförderung beiträgt (Ra ≤ 50 um).
Mit einem Schabmesser wird der Entwickler von der magnetischen Walze abgetrennt. Daneben benutzt man einen Rakel, um eine kleine Menge Entwickler auf die Oberfläche der Magnetbürstenanordnung zu dosieren. Die Drehgeschwindigkeit der Büchse beträgt 100 TpM und die Geschwindigkeit der Innenelemente wird derart eingestellt, daß eine gute Innenbeförderung in der Entwicklungseinheit gesichert wird. Die Magnetbürstenanordnung (103) wird an eine Wechselstromquelle mit einem oszillierenden Rechteckwellenfeld von 600 V bei einer Frequenz von 3,0 kHz und einer Gleichstromabweichung von 0 V angeschlossen.
Ein makroskopischer "sanfter" Ferritträger, der aus einem MgZn-Ferrit mit einer durchschnittlichen Korngröße von 50 um und einer Sättigungsmagnetisierung von 29 Emu/g (36,5 uT.m³/kg) besteht, wird mit einer 1 um starken Acrylschicht überzogen. Das Material weist nahezu keine Remanenz auf.
Der beim Experiment eingesetzte Toner hat die nachstehende Zusammensetzung : 97 Teile eines Copolyesterharzes von Fumarsäure und propoxyliertem Bisphenol A mit einem Säurewert von 18 und einem Durchgangswiderstand von 5,1 x 10¹&sup6; Ohm.cm wird in geschmolzenem Zustand 30 Min. bei 110ºC in einer Laboratoriumknetmaschine mit 3 Teilen Cu-Phthalocyaninpigment (Colour Index PB 15:3) vermischt. Als widerstandsverringernde Substanz wird, bezogen auf das Bindemittel, 0,5% der Substanz entsprechend der Strukturformel (CH&sub3;)&sub3;N&spplus;C&sub1;&sub6;H&sub3;&sub3;Br&supmin; zugegeben. Dem obenbeschriebenen Experiment läßt sich entnehmen, daß das Zumischen von 5% des Ammoniumsalzes den Durchgangswiderstand des Bindeharzes auf 5x10¹&sup4; Ohm-cm verringert hat, was auf eine hohe widerstandsverringernde Fähigkeit deutet (Reduktionsfaktor: 100).
Nach Abkühlung wird die erstarrte Masse mit einer ALPINE- Fliessbettgegenstrahlmühle des Typs 100AFG (Handelsname) pulverisiert und zermahlen und dann mit einer ALPINE-Multiplex- Zick-Zack-Sichter des Typs 100MZR (Handelsname) weiter windgesichtet. Die erhaltene, mit einem Coulter Counter Modell Multisizer (Handelsname) gemessene Korngrößenverteilung des gesichteten Toners hat einen zahlendurchschnittlichen Wert von 6,3 um und einen volumendurchschnittlichen Wert von 8,2 um. Zur Verbesserung der Fließfähigkeit der Tonermasse werden die Tonerteilchen mit 0,5% hydrophoben kolloidalen Kieselsäureteilchen (BET-Wert 130 m²/g) vermischt.
Zur Herstellung eines elektrostatografischen Entwicklers wird die Mischung aus Tonerteilchen und kolloidaler Kieselsäure in einem Gewichtsverhältnis von 4% mit Trägerteilchen vermischt. Die triboelektrische Aufladung der Toner-Träger-Mischung erfolgt durch lominütiges Vermischen der Mischung in einer Standardtaumelanordnung. Die Entwicklermischung wird 5 Min. in der Entwicklungseinheit (Magnetbürstenanordnung) eingesetzt, worauf eine Probe vom Toner genommen wird und die triboelektrischen Eigenschaften gemäß einem in der obenerwähnten EP-A 675 417 beschriebenen Verfahren gemessen werden, was q = -7,1 fC ergibt, wobei q die in dieser EP-A angegebene Bedeutung aufweist.
Der Abstand l zwischen der Stimseite der Druckkopf- Struktur (106) und der Büchse der Magnetbürstenanordnung (103) wird auf 450 um eingestellt. Der Abstand zwischen der Gegenelektrode (105) und der Rückseite der Druckkopfstruktur (106) (d.h. den Steuerelektroden 160a) wird auf 500 um eingestellt und die Durchlaufgeschwindigkeit des Papiers beträgt 1 cm/s. Die Schirmelektrode (106b) ist geerdet : V2 = 0 V.
An den verschiedenen Steuerelektroden wird eine (bildmäßige) Spannung V3 zwischen 0 V und -300 V angelegt. Die Gegenelektrode (105) wird an eine hochintensive Stromquelle von +1.500 V angeschlossen. An der Büchse der Magnetbürstenanordnung wird eine Wechselstromspannung von 600 V bei einer Frequenz von 3, kHz angelegt, ohne Gleichstromabweichung.

Beispiele 2 bis 12

Eine Druckkopfstruktur wird analog zu Beispiel 1 hergestellt, mit dem Unterschied aber, daß die längste Abmessung der Drucköffnungen (A), gemessen an der Seite der Schirmelektrode, die längste Abmessung der Drucköffnungen (D), gemessen an der Seite der Steuerelektroden, die Abmessung der Öffnung (B) in der Schirmelektrode, gemessen in die Richtung der längsten Abmessung der Drucköffnungen, und die Abmessung der Öffnung (E) in der Steuerelektrode, gemessen in die Richtung der längsten Abmessung der Drucköffnungen, angepaßt sind. Die Anpassungen werden in Tabelle 1 aufgelistet.

Vergleichende Beispiele C1 und C2

Bei den vergleichenden Beispielen C1 und C2 werden bestehende, wie oben beschrieben erzeugte Druckkopfstrukturen P2 und P1 benutzt. Bei C1 reichen sowohl die Schirmelektrode als auch die Steuerelektroden bis an die Ränder der Drucköffnung. Diese Druckkopfstruktur ist eine Druckkopfstruktur des Typs P2. Bei C2 wird auf den Gebrauch der Schirmelektrodenschicht verzichtet und reichen die Steuerelektroden bis an die Ränder der Drucköffnungen. Diese Druckkopfstruktur ist eine Druckkopfstruktur des Typs P1.

Druck

Grauskalabilder mit 16 zeitmodulierten Tonwerten werden wie in Tabelle 1 angegeben mit allen Druckkopfstrukturen gedruckt. Die Breite der mit einer Druckkopfstruktur des P1-Typs druckbaren Tonskala - vergleichendes Beispiel 2 (CE2) - wird als die durchschnittliche Neigung der Kurve D gegen dem zeitmodulierten Grauskalawert im D-Bereich 0,2 Dmax bis 0,8 Dmax gemessen. Diese Breite der gedruckten Tonskala wird auf 1,00 bestimmt und die Breite der Tonskala, die mit der anderen Druckkopfstruktur der Beispiele und des vergleichenden Beispiels gedruckt werden kann, wird mit der Breite dieser Tonskala verglichen. Eine höhere Ziffer deutet auf eine breitere druckbare Tonskala. Diese Ziffern werden in Tabelle 1 unter dem Titel "Ton" aufgelistet.
Die Zuverlässigkeit der Druckkopfstruktur wird als die Anzahl der (wahrscheinlich einem Kurzschluß der Schirmelektrode und der Steuerelektroden zuzuschreibenden) defekten Drucköffnungen bestimmt, nachdem 1 Stunde lang zwischen den Steuerelektroden und der Schirmelektrode (oder der Erdung) eine Steuerelektrodenspannung von 500 V angelegt ist. Die Anzahl der Fehler in einem Druckkopf des P2-Typs (vergleichendes Beispiel 1 - (CE1)) wird auf 1,00 bestimmt, wobei die Fehler der anderen Druckkopfstrukturen mit der Anzahl der Fehler der Druckkopfstruktur des P2-Typs verglichen werden, wobei eine niedrigere Ziffer besser ist. Diese Werte werden ebenfalls in Tabelle 1 unter dem Titel 'Def' aufgelistet. TABELLE 1
* Längste Abmessung der Drucköffnungen
A : gemessen an der die Schirmelektrode tragenden Seite des isolierenden Materials - in um.
D : gemessen an der die Steuerelektrode tragenden Seite des isolierenden Materials - in um.
+ B : Abmessung der Öffnung in der Schirmelektrode, gemessen in die Richtung der längsten Abmessung A - in um.
: Abmessung der Öffnung in der Steuerelektrode, gemessen in die Richtung der längsten Abmessung D - in um.
Def : prozentuale Anzahl der Fehler im Vergleich zu CE1
Ton : relative Erweiterung der druckbaren Tonskala im Vergleich zu CE2.
np : nicht vorhanden
Aus Tabelle 1 ist ersichtlich, daß die erfindungsgemäßen Druckkopfstrukturen stabile Ergebnisse ohne Kurzschluß und die Möglichkeit einer ziemlich breiten Tonskala (ein Auflösungsvermögen mit hoher Densität) vereinigen.

Claims

1. Eine Druckkopfstruktur mit einem isolierenden Material (106c) mit einer ersten und zweiten Seite, wobei nur die erste Seite mit Drucköffnungen assozuerte Steuerelektroden (106a) und nur die zweite Seite eine Schirmelektrode (106b) trägt, wobei

i) die Drucköffnungen eine längste Abmessung A, gemessen auf der zweiten Seite des isolierenden Materials, und eine längste Abmessung D, gemessen auf der ersten Seite des isolierenden Materials, aufweisen,

ii) die Schirmelektrode mit Öffnungen mit einer parallel zur längsten Abmessung A gemessenen Abmessung B versehen ist, wobei Abmessung B wenigstens so groß ist wie Abmessung A,

iii) die Steuerelektroden mit Öffnungen mit einer parallel zur längsten Abmessung D gemessenen Abmessung E versehen sind, wobei Abmessung E wenigstens so groß ist wie Abmessung D,

iv) in jeder der Öffnungen wenigstens eine Drucköffnung angebracht ist,

dadurch gekennzeichnet, daß

für jede der in jeder der Öffnungen angebrachten Drucköffnungen B/A ≥ 1,10 oder E/D ≥ 1,10.

2. Eine Druckkopfstruktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß E = D und 1,5 ≤ B/A ≤ 15.

3. Eine Druckkopfstruktur nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß 2 ≤ B/A ≤ 10.

4. Eine Druckkopfstruktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß B = A und 1,25 ≤ E/D ≤ 15.

5. Eine Druckkopfstruktur nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß 2 ≤ E/D ≤ 10.

6. Eine Druckkopfstruktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß 1,5 ≤ B/A ≤ 15 und 1,25 ≤ E/D ≤ 15.

7. Eine Druckkopfstruktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß 2 ≤ B/A ≤ 10 und 2 ≤ E/D ≤ 104

8. Eine Druckkopfstruktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Öffnung mit Abmessung B in der Schirmelektrode eine Vielzahl von Drucköffnungen vorliegt.

9. Eine Druckkopfstruktur nach irgendeinem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß A = D.

10. Ein direktes elektrostatisches Druckgerät, das die nachstehenden Elemente umfaßt

a) ein Tonerzufuhrelement,

b) ein Element zum Anziehen geladener Tonerteilchen zu einem Substrat,

c) ein Element zur Bildung eines Tonerstroms vom Tonerzufuhrelement zum Substrat, und

d) ein Element zur bildmäßigen Modulation des Tonerstroms, wobei das Element zur bildmäßigen Modulation des Tonerstroms eine nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 9 beschriebene Druckkopfstruktur umfaßt.