DE1671522B2

DE1671522B2 - Verfahren zur herstellung eines ladungsbildes

Info

Publication number: DE1671522B2
Application number: DE1967A0057446
Authority: DE
Inventors: Walter Dipl.-Phys 5090 Leverkusen; Müller Rudolf Dr 8024 Deisenhofen Simm
Original assignee: Gub 11-08
Priority date: 1967-11-22
Filing date: 1967-11-22
Publication date: 1978-02-02
Also published as: DE1671522C3; US3594162A; DE1671522A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Ladungsbildes durch bildmäßige Aufladung eines neutralen oder bildmäßige Entladung eines homogen aufgeladenen isolierenden Aufzeichnungsmaterials.

Bekannt sind elektrographische Verfahren, nach denen isolierende Aufzeichnungsschichten mit Hilfe bildmäßig geformter Elektroden mit Ladungsbildern bedruckt werden. Ein anderes bekanntes Verfahren besteht darin, das Ladungsbild mit einer Elektrode zu erzeugen, die aus einer Vielzahl rasterartig angeordneter und voneinander isolierter Einzelelemente besteht, wobei man diese Einzelelektroden in einer dem beabsichtigten Druck entsprechenden Kombination anwendet.

Weiter sind Verfahren bekannt, nach denen eine bildmäßige Aufladung isolierender Aufzeichnungsmaterialien unter Verwendung von Photoleitern in diskontinuierlicher Weise erzeugt werden. Hierbei findet der Ladungsübergang vom Photoleiter auf das Aufzeichnungsmaterial durch einen Luftspalt statt, der zwischen dem als Ladeelektrode dienenden Photoleiter und der Oberfläche des Aufzeichnungsmaterials liegt. Stoßartige Ladüngsübergänge, die Unscharfen verursachen können, sind unter diesen Umständen nicht zu vermeiden.

Nachteilig an diesen Verfahren ist einerseits der erhebliche technische Aufwand bei der Herstellung von Bildern mit vorgeformten Elektroden und zum anderen die unbefriedigende Reproduzierbarkeit der übrigen Aufzeichnungsverfahren, die dadurch bedingt ist, daß die Zündung jeder Entladung stark von äußeren Einflüssen, beispielsweise von Temperatur und Luftfeuchtigkeit, abhängt Dem an letzter Stelle genannten Verfahren haftet überdies der Nachteil an, daß die stoßweisen Entladungen eine fleckige Struktur des entwickelten Bildes bewirken, wodurch sowohl das Auflösungsvermögen als auch die Wiedergabe von Halbtönen beeinträchtigt werden.

ίο Aus der US-PS 32 20 324 ist es bekannt, auf einem isolierenden Aufzeichnungsmaterial mittels eines Coronastroms ein Ladungsbild zu erzeugen. Dabei wird der Ladungsstrom durch eine mit photoleitfähigem Material beschichtete und bildmäßig belichtete Gitterelektrode bildweise differenziert

Die Anwendung einer Gitterelektrode als steuerndes Element für die bildweise Aufladung des Aufzeichnungsmaterials hat den Nachteil, daß für den Durchgang des Ladestroms eine bestimmte Mindestmaschenweite erforderlich ist, die wiederum eine Begrenzung der Bildschärfe darstellt Nachteilig sind außerdem die relativ hohen Spannungen, die zur Steuerung der Aufladung des Bildträgers durch das Feld zwischen der Gitterelektrode und dem Aufzeichnungsträger erforderlich sind. In der Regel muß am Gitter die volle Aufladungsspannung, also z. B. 200 bis 300 Volt, bildmäßig differenziert am Gitter erzeugt werden.

Es ist ferner bekannt (US-PS 32 70 637), elektroviskose Flüssigkeiten zur Herstellung von Aufzeichnungen

μ auf beliebigen Oberflächen, z. B. Papier, zu verwenden. Für den Auftrag der elektroviskosen Flüssigkeiten werden dabei Düsen verwendet, die eine Steuerung des Durchtritts der Flüssigkeiten durch Erzeugung elektrischer Felder ermöglichen, welche die Viskosität der Flüssigkeiten erhöhen oder erniedrigen. Nachteilig an diesem Aufzeichnungsverfahren sind vor allem seine durch die Anwendung mehr oder weniger viskoser Schreibflüssigkeiten bedingte Trägheit sowie die damit erreichbare relativ geringe Auflösung in der Aufzeichnung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein relativ schnell arbeitendes und technisch einfaches elektrographisches Verfahren zur Aufzeichnung von Ladungsbildern mit hohem Auflösungsvermögen auf ein isolierendes Aufzeichnungsmaterial zu entwickeln.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zu;n Herstellen eines Ladungsbildes durch bildmäßige Aufladung eines neutralen oder bildmäßige Entladung eines homogen aufgeladenen isolierenden Aufzeichnungsmaterials mittels eines von einer zeitlich konstant gehaltenen Koronaentladung erzeugten und durch ein bildmäßig differenziertes elektrostatisches Feld modulierten Koronaionenstromes, das dadurch gekennzeichnet ist, daß der Koronaionenstrom durch eine zwischen der Koronaionenquelle und dem Aufzeichnungsmaterial angeordnete Metallblende bildmäßig differenziert wird, welche einen Spalt für den Durchtritt der Koronaionen aufweist in dessen Bereich ein bildmäßig differenziertes Steuerfeld erzeugt wird, und daß zwischen der Metallblende und der Rückseite des Aufzeichnungsmaterials eine Spannung angelegt wird, die kleiner als die für die dazwischenliegende Luftschicht geltende Durchschlagspannung ist.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung wird das

bs Aufzeichnungsmaterial durch einen ständig unterhaltenen Coronastrom bildmäßig aufgeladen. Ein Teil des Coronastromes wird dabei ausgehend von einer Entladungselektrode durch den Spalt einer Metallblen-

de auf die Oberfläche des Aufzeichnungsmaterials gelenkt, während in dem Spalt durch elektrische Aufladung eines an einer der Spaltlippen angeordneten Photoleiterstreifens ein elektrisches Querfeld erzeugt wird. Dieses Querfeld wird durch eine bildmäßige Belichtung des Photoleiterstreifens differenziert, d. h. für den Coronastrom durchlässig oder undurchlässig gemacht, was einer bildweisen Steuerung des Coronastromes entspricht. Es ist hierbei auch möglich, das Potential des Photoleiters durch eine in den Photoleiterstreifen eingebettete Hilfelektrode auf den für Bildaufzeichnung günstigsten Wert einzustellen.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird der als Steuerelement wirkende Photoleiterstreifen durch ein flaches Bündel linienartiger, leitfähiger is Elemente ersetzt, über die das Querfeld durch elektrische Signale gesteuert werden kann, beispielsweise durch Videosignale oder durch Spannungsimpulse, die zur Übertragung von Meßwerten benutzt werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren hat gegenüber den mit einer Gitterelektrode arbeitenden Verfahren den Vorteil, daß zum Aufbau des Steuerfeldes im Spalt der Metallblende erheblich kleinere Steuerspannungen erforderlich sind als zur Steuerung der Aufladung eines Aufzeichnungsträgers durch ein Feld zwischen einem Gitter und dem Aufzeichnungsträger. Während nach der bekannten Verfahrensweise die volle Aufladespannung, z. B. 200 bis 300 Volt, bildmäßig differenziert am Gitter erzeugt werden muß, ist es möglich, bei der erfindungsgemäßen Anwendung des Spaltes, die Saugspannung zwischen Spaltblende und Aufzeichnungsträger auf dieser Höhe und höher konstant zu halten. Die Steuerspannung im Spalt kann dabei mit 20 bis 30 Volt den vollen Steuerbereich umfassen. Damit erhält man eine Verstärkung um den Faktor 10.

Im folgenden wird das Wesen der Erfindung anhand der Zeichnung näher beschrieben. Im einzelnen zeigt

F i g. 1 das Prinzip des erfindungsgemäßen Verfahrens am Beispiel einer einfachen Ausführungsform,

F i g. 2 eine andere Ausführungsform des Verfahrens mit gleitender Belichtung des Photoleiterstreifens,

Fig.3 eine zweckdienliche Ausbildung der Entladungselektrode (1),

F i g. 4 und 5 zwei Querschnitte von Steuerelektroden als Ausführungsbeispiele für die Präparation der Spaltlippe mit einem Photoleiter,

F i g. 6 eine Steuerelektrode, die anstelle des Photoleiterstreifens eine Vielzahl von Leiterelementen aufweist

F i g. 1 zeigt das Prinzip des erfindungsgemäßen Verfahrens. An der Entladeelektrode 1, die als dünner Draht oder als eine Reihe von Metallspitzen ausgebildet sein kann, wird durch Anlegen einer Spannung aus der Hochspannungsquelle 2 eine Corona erzeugt, von der aus ein Strom von Ladungsträgern zur Metallblende 4 übergeht und ein Teilstrom durch den Spalt 5 auf das Aufzeichnungsmaterial 6 gelangt, wo entsprechend der Form des Spaltes eine linienförmige oder st> eifenförmige Aufladung 7 entsteht. Das Aufzeichnungsmaterial, z. B. ein kunststoffbeschichtetes Papier, wird von der bo geerdeten Metallplatte 8 gehalten. Zur Erleichterung des Ladungsdurchganges durch den Spalt 5 wird an die Blende 4 und die Platte 8 eine Saugspannung .gelegt, die aus der Spannungsquelle 9 entnommen wird. Die Höhe der Saugspannung ist so bemessen, daß eine optimale hs Aufladung des Aufzeichnungsmaterials 6 gegeben ist, daß aber noch keine Überschläge oder Ladungsüber-2a nee von der Blende zur Oberfläche des Aufzeichnungsmaterials stattfinden.

Eine Lippe des Spaltes 5 ist mit einem streifenförmigen Photoleiter 10 verkleidet. Auf dem unbelichteten Photoleiter wird infolge seines relativ hohen Dunkelwide^standes durch die auftreffenden Ladungsträger ein Potential aufgebaut, das quer durch den Spalt ein elektrisches Feld erzeugt, das durch die Feldlinien 11 angedeutet ist. Ist ein solches Querfeld vorhanden, dann werden die auf die Spaltöffnung auftreffenden Ladungsträger seitlich abgelenkt und von der Blende aufgenommen. Damit wird eine Aufladung des Aufzeichnungrmaterials 6 verhindert. Im belichteten Zustand des Photoleiters reicht seine Leitfähigkeit aus, um die aufgesprühten Ladungsträger an die Blende abzuleiten, und es wird kein Querfeld im Spalt 5 erzeugt. Es hängt also von der Belichtung des Photoleiters 10 ab, ob das Aufzeichnungsmaterial 6 aufgeladen wird oder nicht. Nun kann durch die Belichtung nur eines Teiles oder mehrerer Teile des Streifens 10 erreicht werden, daß die Linienladung auf dem Aufzeichnungsmaterial 6 nur partiell entsteht, z. B. entsprechend einer schmalen Zone quer durch ein aufbelichtetes optisches Bild. Die Bildzeile wird dann auf dem Aufzeichnungsmaterial als Zeile eines Ladungsbildes wiedergegeben.

Wie in F i g. 2 dargestellt, ist es nun möglich, durch eine Verschiebung der Blende 4 in eine der durch Pfeile angedeuteten Richtungen ein ruhendes, in die Spaltebene projiziertes Bild mit dem Spalt 5 der Blende 4 über den ganzen Querschnitt abzutasten und als Ladungsbild auf das Aufzeichnungsmaterial 6 zu übertragen. Dieses Ladungsbild wird anschließend in bekannter Weise durch Betonening sichtbar gemacht. Die Abtastung des optischen Bildes kann auch in der Weise erfolgen, daß die Blende 4 festgehalten wird, aber das projizierte Bild und das Aufzeichnungsmaterial 6 synchron weiterbewegt werden.

Zur Verbesserung der Sprüheigenschaften der Entladungselektrode 1 ist es vorteilhaft, diese mit einer Metallabschirmung 12 zu umgeben (Fig. 3), die über dem Spalt 5 auf die Blende 4 gesetzt wird. Die Abschirmung ist an der Oberseite und Unterseite geöffnet, damit der Spalt 4 von oben her belichtet werden kann.

Je höher die Ansprüche an das Auflösungsvermögen des zu entwickelnden Bildes sind, desto schmaler soll der Photoleiterstreifen 10 ausgebildet sein, damit auch durch kleine Flächenteile des projizierten Bildes leitfähige Brücken von der Kante des Photoleiterstreifens bis zum Anschluß an die Metallblende hergestellt und die Aufladungen an diesen Stellen abgeführt werden können. Je schmaler der Streifen 10 aber wird, um so geringer wird auch die Aufladung der Streifenoberfläche im unbelichteten Zustand und damit die Steuerfähigkeit des Photoleiters.

Dennoch kann man mit extrem schmalen Photoleiterstreifen arbeiten, wenn der Photoleiterstreifen mit einer Zusatzelektrode ausgestattet wird, an die eine Hilfsspannung angelegt werden kann, durch die sich das Steuerpotential in der gewünschten Höhe einstellen läßt. Zweckdienliche Ausführungsformen zeigen die F i g. 4 und 5.

In F i g. 4 ist der Teil der Blende, der den Photoleiter trägt als Kunststoffschiene 12 ausgebildet, die am Rande zu einer Stufe 1 13 ausgearbeitet ist. Der ausgesparte Teil ist mit dem Photoleiter 10 in Form eines Balkens mit quadratischem Querschnitt ausgefüllt. Die Oberseite des Balkens ist durch einen aufgestrichelten leitenden Belag 14. der bis dicht vor der Kante des

Balkens 10 gezogen ist, so daß nur ein sehr schmaler Streifen unbedeckt bleibt, mit dem Metallkörper 4 der Blende verbunden. Über diesen Belag wird im belichteten Zustand des Photoleiters die Ladung abgeführt. Die Zuführung der Ladung und die Aufrechterhaltung des Potentials im Dunkeln erfolgt durch den in den Photoleiter eingebetteten Leitungsdraht 15. Die so präparierte Kante bildet eine Lippe des Spaltes 5. Die zweite Lippe 16 des Spaltes besteht aus Metall und ist gegenüber der freien Kante des Photoleiters 10 angeordnet.

F i g. 5 zeigt eine andere Ausführung der Steuerelektroden, in der die Aussparung der Kunststoffschiene 12 vom Photoleiter 10 so ausgefüllt ist, daß die Querschnittsfläche ein Dreieck darstellt, dessen eine Kante mit dem gegenüberliegenden Metallstreifen 16 den Spalt bildet.

Steuerelektroden nach Art der Darstellung in den F i g. 4 und 5, die mit Hilfselektroden ausgestattet sind, benötigen zur Aufladung nicht mehr den Coronastrom, da mit der Hilfselektrode durch Anlegen einer geeigneten Hilfsspannung das Querfeld im Spalt willkürlich eingestellt werden kann. In dieser Form ist die Steuerelektrode auch für den Betrieb mit Wechselspannung geeignet. Verwendet man als Hilfsspannung eine Wechselspannung ausreichend niedriger Frequenz, z. B. 50 Hz, so entstehen auf einem relativ zum Spalt bewegten Träger linienrasterartige Aufladungsstrukturen, die für die ausschließende Entwicklung von Vorteil sein können.

Die Steuerung des Ladestromes ist auch dadurch möglich, daß die Präparation einer Spaltlippe mit dem Photoleiter ersetzt wird durch eine Anordnung von linienartigen Leitern 17 an dem Spalt 5 der Blende 4 in F i g. 6, über die Spannungsimpulse oder Steuerspannungen zur Bildaufzeichnung angelegt werden können. Diese Steuerelektrode kann z. B. als flache Drahtbündel oder Metallauflagen auf Kunststoff nach Art gedruckter Schaltungen ausgebildet sein. Über die Leiterelemente kann eine Verbindung zu einem Abtastorgan über größere Entfernungen hergestellt werden, beispielsweise zum Zwecke der Übertragung und Aufzeichnung von Bildern oder Meßwerten.

In den mit F i g. 1 bis 6 beschriebenen Vorrichtungen beträgt die Spaltweite einige Zehntel Millimeter, vorzugsweise 0,2 bis 0,5 mm. Der Abstand der Blende 4 von der Oberfläche des Aufzeichnungsmaterials 6 beträgt einige Millimeter, vorzugsweise 1 bis 2 mm. Die Steuerspannung an den Spalträndern liegt im Bereich von 0 bis 1000 V, vorzugsweise 0 bis 300 V. Die Saugspannung zwischen Blende 4 und Unterlage 8 stellt man optimal so ein, daß ein störender Ladungsübergang von der Blende zur Trägeroberfläche noch nicht eintritt. Sie liegt bei einigen k-Volt. Die Corona an der Entladeelektrode 1 wird in bekannter Weise erzeugt, wobei die optimale Spannung nach den geometrischen Verhältnissen der Anordnung einzustellen ist.

Selbstverständlich kann das erfindungsgemäße Verfahren auch für die bildmäßige Entladung eines homogen vorgeladenen Aufzeichnungsmaterials benutzt werden, wobei der Coronastrom entweder eine bildweise Neutralisation der bereits vorhandener Ladungen oder eine darüber hinausgehende bildweise Aufladung des Aufzeichnungsmaterials mit umgekehrtem Vorzeichen bewirkt.

Das Verfahren gemäß der Erfindung hat gegenübei den herkömmlichen Verfahren entscheidende Vorteile die u. a. darin bestehen, daß Bildaufzeichnungen mii einfachsten Elektrodenanordnungen möglich werden und der gewünschte Effekt bei geringstem apparativem Aufwand erzielt wird. Ferner ist durch die weitgehende Unempfindlichkeit der Aufzeichnungsqualität gegen den Abstand der Steuerelektroden von der Oberfläche des Aufzeichnungsmaterials auch die Verwendung von Papieren mit nicht ganz ebener Oberfläche als Aufzeichnungsträger möglich. Dadurch ist die Möglichkeit zur Übereinanderentwicklung mehrerer Auszugsbilder in verschiedenen Farben gegeben, da ein isolierender bereits auf das Papier aufgebrachter Toner eine zweite bildmäßige Aufladung nicht beeinträchtigt Der Elektrodenabstand kann immer so groß gehalten werden, daß ein Verwischen eines schon vorhandener Tonerbildes nicht eintritt. Weitere Vorteile liegen in dei Betriebssicherheit des Verfahrens und in der Möglichkeit, Bildladungen in kontinuierlicher Weise aufzubringen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen eines Ladungsbildes durch bildmäßige Aufladung eines neutralen oder bildmäßige Entladung eines homogen aufgeladenen isolierenden Aufzeichnungsmaterials mittels eines von einer zeitlich konstant gehaltenen Koronaentladung erzeugten und durch ein bildmäßig differenziertes elektrostatisches Feld modulierten Koronaionenstromes, dadurch gekennzeichnet, daß der Koronaionenstrom durch eine zwischen der Koronaionenquelle und dem Aufzeichnungsmaterial angeordnete Metallblende bildmäßig differenziert wird, welche einen Spalt für den Durchtritt der Koronaionen aufweist in dessen Bereich ein bildmäßig differenziertes Steuerfeld erzeug» wird und daß zwischen der Metallblende und der Rückseite des Aufzeichnungsmaterials eine Spannung angelegt wird, die kleiner als die für die dazwischenliegende Luftschicht geltende Durchschlagspannung ist.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung des bildmäßig differenzierten Steuerfeldes entlang einer der Spaltlippen ein Streifen aus photoleitfähigem Material angeordnet ist, der im isolierenden Zustand durch die Ladungsträger des Coronastromes aufgeladen wird und durch Belichtung seine Ladung verliert

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Anordnung linienartiger Leiterelemente, die an einer der Lippen des Spaltes enden und über die von außen bildmäßig differenzierte Steuerspannungen an den Spalt gelegt werden können.