EP0822901B1 - Electrode arrangement and contragraphy apparatus - Google Patents
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Definitions
- the present invention has for its object an inexpensive electrode assembly to be used to reveal in contractography. This task is accomplished by solved the combination of features of the claims.
- Figures 6 and 7 show another embodiment of the invention.
- the dielectric Layer 6 covers almost the entire electrode 4 however, drawn smaller in Figure 6 because of the representation.
- the Shield electrode 7 in turn covers almost the entire dielectric Layer 6 (contrary to the illustration).
- the openings 8 can be punctiform or linear and together result a pattern to be printed, e.g. a logo, in the example shown the word "label".
- the electrode arrangement 1 is in accordance with Figure 7 clamped on a cylindrical drum 50. The drum 50 rotates synchronously with the movement of the paper 34. Will the appropriate voltage to line 10 to electrode 4 applied, the logo is fed as the paper 34 is fed printed.
- the Kontragraphie réelle 20 "of Figure 7 with the 6 is particularly simple and requires a minimum of circuitry.
Description
Aus der DE-OS 34 11 948 ist ein Kontragraphieverfahren bekannt.
Beim Kontragraphieverfahren wird zwischen der Entwickleroberfläche,
die eine dünne Schicht elektrisch geladener Tonerteilchen
transportiert, und geeigneten Druckelektroden durch das
Papier hindurch ein elektrisches Feld aufgebaut. Die jeweilige
Druckelektrode baut das nötige Ziehfeld auf. Ist die elektrische
Feldstärke am Ort der Entwickleroberfläche gross genug, um
die Haftkraft des Toners zu überwinden, so wird der Toner dort
abgerissen und zum Papier hin beschleunigt. Die Form der Abbildung
des Toners auf das Papier wird wesentlich durch die räumliche
Form und Stärke des elektrischen Feldes zwischen Druckelektrode
und Entwickleroberfläche bestimmt. In der DE―OS
34 11 948 wird die Verwendung einer oder mehrerer zur Entwickleroberfläche
senkrecht stehender Nadeln aus elektrisch leitendem
Material (Metall) beschrieben. Um beim Kontragraphieverfahren
einen entsprechenden Durchsatz zu gewährleisten, müssen
mehrere Druckelektroden gleichzeitig betrieben werden. So sind
z.B. zum Bedrucken von DIN A 4 Blättern mit einer Auflösung von
200 dpi in einem Seitendrucker 1654 solcher Druckelektroden nötig.
Bei einer solchen Matrix aus Druckelektroden ist es jedoch
schwierig, eine präzise Anordnung der Elektroden zueinander zu
gewährleisten. Eine Massenproduktion eines solchen Elektroden-Arrays
zuammen mit der nicht einfach zu automatisierenden Kontaktierung
der einzelnen Elektroden dürfte der Grund sein, warum
sich die Kontragraphie in dieser Form bisher noch nicht auf
dem Markt etablieren konnte. A contract graphics process is known from DE-OS 34 11 948.
In the contractography process, between the developer surface,
which is a thin layer of electrically charged toner particles
transported, and suitable pressure electrodes through the
An electrical field is built up through paper. The respective
Pressure electrode builds up the necessary drawing field. Is the electrical
Field strength at the location of the developer surface is large enough to
To overcome the adhesive force of the toner, the toner is there
torn off and accelerated towards the paper. The shape of the figure
of the toner on the paper is essentially due to the spatial
Shape and strength of the electrical field between the pressure electrode
and developer surface determined. In the DE ―
In Figuren 8 bis 12 der DE-OS 34 11 948 ist eine andere Ausführungsform dargestellt, bei der es sich nicht um ein Kontragraphiegerät handelt. Auf der der Entwicklerwalze gegenüberliegenden Seite des zu bedruckenden Papiers ist eine Gegenelektrode angeordnet, welche an eine konstante Gleichspannungsquelle angeschlossen ist. Zwischen dem Papier und der Entwicklerwalze ist eine Serie von flächigen Schaltelektroden angeordnet. Diese bestehen aus beidseits auf eine dielektrische Zwischenschicht aufgebrachten Elektrodenpaaren. Je eine Toner-Durchlassöffnung durchsetzt jedes Elektrodenpaar und die dazwischen befindliche Isolierschicht. Je nach der an den Schaltelektroden angelegten Spannung wird Toner durch die Öffnung durchgelassen oder das elektrische Feld zwischen Entwicklerwalze und Gegenelektrode abgeschirmt. Die Öffnung und Schaltelektroden dieses Gerätes neigen allerdings zur Verschmutzung durch Toner-Partikel.Another embodiment is shown in FIGS. 8 to 12 of DE-OS 34 11 948 shown, which is not a contract graphics device acts. On the opposite of the developer roller Side of the paper to be printed is a counter electrode arranged, which is connected to a constant DC voltage source is. Between the paper and the developer roller is a series of flat switching electrodes arranged. These exist applied on both sides to a dielectric intermediate layer Electrode pairs. One toner passage opening each passes through each pair of electrodes and the one in between Insulating layer. Depending on the applied to the switching electrodes Voltage is passed through the orifice or the toner electric field between developer roller and counter electrode shielded. The opening and switching electrodes of this device incline however, for contamination by toner particles.
Eine flächige Steuerelektrodenanordnung ist ausserdem aus der DE-OS 43 38 992, Figur 4, bekannt. Diese ist ebenfalls zwischen der Entwicklerwalze und dem zu bedruckenden Papier angeordnet und hat Durchtrittsöffnungen für den Toner. Sie ist ebenfalls verschmutzungsanfällig. A flat control electrode arrangement is also from the DE-OS 43 38 992, Figure 4, known. This is also between the developer roller and the paper to be printed and has openings for the toner. It is also susceptible to contamination.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine kostengünstig zu produzierende Elektrodenanordnung zum Einsatz bei der Kontragraphie zu offenbaren. Diese Aufgabe wird durch die Merkmalskombination der Ansprüche gelöst.The present invention has for its object an inexpensive electrode assembly to be used to reveal in contractography. This task is accomplished by solved the combination of features of the claims.
Bei der erfindungsgemässen Elektrodenanordnung gelangen die Methoden der industriellen Dünnschichttechnologie zur Anwendung, die es gestatten, Kombinationen von elektrisch leitenden und elektrisch isolierenden Feinstrukturen mit einer Auflösung bis hin in den µ-Bereich problemlos zu beherrschen. Als Träger für die Elektrodenstruktur sind dünne Polymerfolien, die im sogenannten In-Line-Verfahren strukturiert beschichtet werden können, besonders geeignet. Auch normale Leiterplatinen, die z.B. im Schwallötverfahren strukturiert beschichtet werden, können zur Anwendung gelangen. Die Darstellung von Leiterbahnen mit Einzeldurchmessern bis in den µ-Bereich ist Stand der Technik. Damit bevorzugt kreisförmige Elektroden produktionstechnisch günstig elektrisch kontaktiert werden können, muss die Kontaktierung in der gleichen Fläche erfolgen. Als Verfahren bietet sich beispielsweise das wire-bonding, dye-bonding oder hot-Weld Verfahren an.In the electrode arrangement according to the invention, the Methods of applying industrial thin-film technology, that allow combinations of electrically conductive and electrically insulating fine structures with a resolution easy to control down to the µ range. As a carrier for the electrode structure are thin polymer films, which in the so-called Structured coated in-line processes can, particularly suitable. Even normal circuit boards that e.g. coated in a wave soldering process, can be used. The representation of conductor tracks with individual diameters down to the µ range is the state of the art Technology. This means that circular electrodes are preferred in terms of production technology can be contacted electrically cheaply contacts are made in the same area. As a process wire bonding, dye bonding, for example or hot-weld process.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen erläutert. Darin zeigt:
Figur 1- einen Querschnitt durch eine Elektrodenanordnung,
Figur 2- einen Schnitt längs der Linie II-II in
Figur 1, Figur 3- eine Draufsicht,
Figur 4- einen schematischen Querschnitt durch das Kontragraphiegerät,
Figur 5- einen schematischen Querschnitt durch eine andere Ausführungsform des Gerätes,
Figur 6- eine weitere Anwendung der Elektrodenanordnung, und
Figur 7- ein Kontragraphiegerät mit der Anordnung
nach
Figur 6.
- Figure 1
- a cross section through an electrode arrangement,
- Figure 2
- 2 shows a section along the line II-II in FIG. 1,
- Figure 3
- a top view,
- Figure 4
- 2 shows a schematic cross section through the contractography device,
- Figure 5
- 2 shows a schematic cross section through another embodiment of the device,
- Figure 6
- a further application of the electrode arrangement, and
- Figure 7
- a contract graphics device with the arrangement of Figure 6.
Die Elektrodenanordnung 1 nach Figuren 1-3 ist auf einer dielektrischen
Trägerfolie 2 aufgebaut. Die Folie 2 kann z.B. aus
einem Polymer, z.B. aus Polyäthylen bestehen. Auf die Folie 2
wird zunächst eine dünne Metallschicht 3 aufgebracht, die vorzugsweise
dünner als 10 µm ist. Aus der Metallschicht wird nun
eine Vielzahl von kreisförmigen Elektroden 4 mit damit verbundenen
Leitern 5 durch Wegätzen der in Figur 2 schraffiert gezeichneten
Bereiche gebildet. Der verbleibende Rest der Metallschicht
3 bildet eine durchgehende Abschirmelektrode, welche
die eng nebeneinander angeordneten Elektroden 4 wirksam gegeneinander
abschirmt. Das Belassen der Abschirmelektrode 3 hat
den zusätzlichen Vorteil, dass beim Ätzen nur die in Figur 2
schraffierten Bereiche weggeätzt werden müssen, also wenig Ätzbad
verbraucht wird. Ueber die Elektroden 4, Leiter 5 und Abschirmelektrode
3 ist eine dielektrische Schicht 6 aufgebracht,
welche auch die Zwischenräume zwischen den Elektroden 4 und
Leitern 5 und der Abschirmelektrode 3 ausfüllt. Die Schicht 6
besteht vorzugsweise aus Polyäthylen wegen dessen hoher elektrischer
Durchschlagsfeldstärke von 7,5 E 7 V/m (75 Millionen
Volt pro Meter). Ueber dieser Schicht 6 ist eine durchgehende,
metallene Schirmelektrode 7 aufgebracht, die über jeder Elektrode
4 eine kreisrunde Oeffnung 8 aufweist, deren Durchmesser
kleiner ist als der Durchmesser der betreffenden Elektroden 4.
Dadurch sind die Anforderungen an die Präzision der Position
und Form der Elektroden 4 gering. Massgeblich für die Präzision
ist lediglich die Position und der Durchmesser der Oeffnungen 8
in der Schirmelektrode 7. Die Dicke der Schirmelektrode 7 kann
sehr gering sein, z.B. weniger als 10 µm. Die Schirmelektrode 7
stellt sicher, dass elektrische Felder zwischen der Elektrodenanordnung
1 und einer Entwicklereinrichtung zur Uebertragung
von Toner auf einen Informationsträger, z.B. Papier, ausschliesslich
durch die Oeffnungen 8 aufgebaut werden können.
Die elektrische Ladung der Leiter 5 hat also keinen Einfluss
auf den Abbildungsvorgang. Das elektrische Feld der Leiter 5
ist gegenüber der Entwickleroberfläche abgeschirmt. Die Dicke
der Schicht 6 oberhalb der Elektroden 4, Leitern 5 und der Abschirmelektrode
3 ist möglichst gering, vorzugsweise weniger
als 50 Am, aber jedenfalls so gross, dass keine wechselseitigen
Ueberschläge zwischen den Elektroden 4 und der Schirmelektrode
7 stattfinden können. Ueber der Schirmelektrode 7 kann noch ein
dielektrischer, dünner Schutzfilm 9 aufgebracht sein, um die
Schirmelektrode 7 vor mechanischer Beschädigung zu schützen.1-3 is on a
Das Elektroden-Array 4, 5 und die Schirmelektrode 7 können auch
zunächst auf zwei verschiedenen Trägern hergestellt und anschliessend
durch eine dünne Polymerfolie voneinander isoliert
zusammengeklebt werden. Die dielektrische Schicht 6 kann unterhalb
der Oeffnungen 8 auch entfernt oder beim Herstellungsvorgang
ausgespart werden.The
In Figur 3 ist eine Draufsicht auf die Elektrodenanordnung 1
gezeigt. Jeder Leiter 5 ist an eine separate elektrische Leitung
10 angeschlossen, z.B. mittels der wire-bonding, dye-bonding
oder des hot-weld Verfahrens. Eine zusätzliche Leitung 11
ist an die Schirmelektrode 7 angeschlossen.FIG. 3 is a top view of the
Figur 4 zeigt eine Möglichkeit der Anwendung der Elektrodenanordnung
1 in einem Kontragraphiegerät 20. Die Elektrodenanordnung
1 ist auf einem teilzylindrischen Grundkörper 21 aufgebracht,
der auf Schienen 22 verschiebbar geführt ist. Oberhalb
der Elektrodenanordnung 1 ist eine Entwicklereinrichtung
23 auf weiteren Schienen 24 verschiebbar. Die Schienen 24 sind
parallel zu den Schienen 22. Die Entwicklereinrichtung 23 und
der Grundkörper 21 sind durch einen gemeinsamen Antrieb 25 angetrieben.
Der Antrieb 25 ist schematisch dargestellt als zwei
endlose Zahnriemen 26, die über Zahnriemenscheiben 27 geführt
sind. Zwei der Scheiben 27 sind durch eine Getriebeverbindung
28 miteinander und mit einem Servomotor 29 verbunden, sodass
die gegenseitige Stellung zwischen der Entwicklereinrichtung 23
und dem Grundkörper 21 konstant ist. Die Entwicklereinrichtung
23 hat eine mit Toner gefüllte Vorratskammer 30 und eine
Entwicklerwalze 31, die eine untere Oeffnung 32 der Kammer 30
verschliesst. Die Oeffnung 32 definiert einen Druckort 33
oberhalb der Elektroden 4 der Elektrodenanordnung 1. Zwischen
der Oeffnung 32 und der Elektrodenanordnung 1 ist ein
Informationsträger 34, z.B. ein Blatt Papier, eingespannt, was
symbolisch durch zwei Klemmeinheiten 35 dargestellt ist. Die
Klemmeinheiten 35 können z.B. schrittweise senkrecht zur Ebene
der Darstellung nach Figur 4 bewegt werden, wobei das Gerät 20
zwischen zwei Vorschubschritten durch Ueberfahren der
Papierbreite jeweils eine Zeile druckt. Dadurch sind die
benötigte Länge der Elektrodenanordnung 1 und die Anzahl der
einzeln anzusteuernden Elektroden 4 gering. Der Aufwand für die
Elektronik zur Ansteuerung der Elektroden 4 kann damit
reduziert werden. Andererseits ist es auch möglich, die Länge
der Elektrodenanordnung 1 und der Entwicklereinrichtung 23
gleich der Papierlänge vorzusehen. Dies erfordert natürlich
einen höheren Aufwand an Schaltelektronik, erhöht jedoch die
Druckgeschwindigkeit erheblich.FIG. 4 shows one possibility of using the
In Figur 5 ist eine andere Variante des Kontragraphiegerätes
20' dargestellt, wobei analoge Teile mit gleichen Bezugszeichen
versehen sind, sodass sich eine detaillierte Beschreibung dieser
Teile erübrigt. Bei dieser Ausführungsform sind die Entwicklereinrichtung
23 und der Grundkörper 21 mit der Elektrodenanordnung
1 stationär und das Papier 34 wird durch angetriebene
Walzenpaare 40 am Druckort 33 vorbeigeführt. Die
Oberseite des Grundkörpers 21 und damit der Elektrodenanordnung
1 ist zylindrisch konvex und das Papier 34 schleift über die
Elektrodenanordnung 1. Dadurch ist die Geometrie zwischen der
Entwicklerwalze 31, der Elektrodenanordnung 1 und dem Papier 34
sehr genau definiert. Die einzelnen Leitungen 10 zu den Elektroden
4 sind über elektronische Schalter 41 wahlweise zwischen
zwei Spannungen schaltbar, z.B. zwischen der Spannung, welche
an die Entwicklerwalze 31 angelegt ist und einer durch eine
Spannungsquelle 42 erzeugte entgegengesetzte Spannung. Die
Schirmelektrode 7 und die Abschirmelektrode 3 sind an die Spannung
der Entwicklerwalze 31 angelegt. Im Betrieb dreht die Entwicklerwalze
31 in Pfeilrichtung und nimmt durch elektrostatische
und/oder magnetische Kräfte dosiert durch ein Messer
43 eine dünne Schicht Toner mit. Wird eine der Elektroden 4
durch Umschalten des betreffenden Schalters 41 aus der dargestellten
Grundstellung umgeschaltet, entsteht ein elektrisches
Feld zwischen dieser Elektrode 4 und der Walze 31 durch die
betreffende Oeffnung 8 der Schirmelektrode 7 hindurch. Dieses
Feld reisst elektrisch geladene Tonerteilchen von der Walze 31
weg und beschleunigt sie auf das Papier 34 zu, auf welchem sie
haften bleiben. Das nachgeschaltete Walzenpaar 40 ist beheizt,
sodass das auf dem Papier 34 gedruckte Muster fixiert wird.Another variant of the contractography device is shown in FIG
20 'shown, with analog parts with the same reference numerals
are provided, so that a detailed description of this
Parts unnecessary. In this embodiment, the
Figuren 6 und 7 zeigen eine andere Ausführungsform der Erfindung.
Bei diesem Beispiel ist auf dem Träger 2 eine einzige,
durchgehende, flächige Elektrode 4 aufgebracht. Die dielektrische
Schicht 6 bedeckt fast die gesamte Elektrode 4, ist
jedoch in Figur 6 wegen der Darstellung kleiner gezeichnet. Die
Schirmelektrode 7 bedeckt wiederum fast die gesamte dielektrische
Schicht 6 (entgegen der Darstellung). Die Oeffnungen 8
können punktförmig oder linienförmig sein und ergeben zusammen
ein zu druckendes Muster, z.B. ein Logo, im dargestellten Beispiel
das Wort "Label". Die Elektrodenanordnung 1 ist gemäss
Figur 7 auf eine zylindrische Trommel 50 aufgespannt. Die Trommel
50 rotiert synchron mit der Bewegung des Papiers 34. Wird
dabei an die Leitung 10 zur Elektrode 4 die passende Spannung
angelegt, wird während des Vorschubs des Papiers 34 das Logo
abgedruckt. Das Kontragraphiegerät 20" nach Figur 7 mit der
Elektrodenanordnung nach Figur 6 ist besonders einfach aufgebaut
und bedarf eines Minimums an Schaltungsaufwand.Figures 6 and 7 show another embodiment of the invention.
In this example there is a
Claims (9)
- An electrode arrangement for contragraphy printing using electrically charged toner particles, the arrangement comprising: at least one electrode (4) connected with a conductor (5, 10); a dielectric carrier (2) upon which the electrode (4) is tabularly arranged as a metal layer; a dielectric intermediate layer (6) covering the electrode; and, a shield grid (7) arranged as a thin metal layer above the intermediate layer (6), the shield grid defining at least one opening (8) above the electrode (4).
- The arrangement according to claim 1, further comprising a plurality of electrodes (4) on the carrier (2) in the same surface, each electrode (4) having one conductor (5) and wherein the shield grid (7) above each electrode (4) defines an opening (8).
- The arrangement according to claim 2, wherein each of the plurality of electrodes (4) and the conductors (5) is screened off from adjacent ones by a screening electrode (3) arranged in a same surface.
- The arrangement according to claim 3, wherein the screening electrode (3) is a single, large-area metal layer.
- The arrangement according to one of the claims 1 to 4, wherein the carrier (2) is a flexible foil of a dielectric material placed on a cylindrical base (21) and wherein connections to the conductors (5) are located outside a printing zone (33).
- A contragraphy instrument comprising an electrode arrangement (1) according to one of the claims 1 to 5, further comprising a developer device (23) for conducting electrostatically charged toner particles next to the electrodes (4) and a supply device (35, 40) for passing an information carrier (34) between the developer device (23) and the electrode arrangement (1).
- The instrument according to claim 6, wherein the developer device (23) and the electrode arrangement (1) are stationary and the information carrier (34) is moved during a printing process by a feeder device (40).
- The instrument according to claim 7, wherein the information carrier (34) is dragged across the electrode arrangement (1).
- The instrument according to claim 6, wherein the information carrier (34) is held stationary during a printing process and the electrode arrangement (1) and the developer device (23) are jointly moved.
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