DE19718757A1

DE19718757A1 - Verfahren zur Verbesserung der Druckqualität einer Bildaufzeichnungsvorrichtung und Vorrichtung zu seiner Durchführung

Info

Publication number: DE19718757A1
Application number: DE19718757A
Authority: DE
Inventors: Ove Larson
Original assignee: Array Printers AB
Current assignee: Array Printers AB
Priority date: 1996-05-02
Filing date: 1997-05-02
Publication date: 1997-11-13
Also published as: US5818490A; JPH1069132A

Description

Die Erfindung betrifft Bildaufzeichnungsverfahren und -vorrichtungen und insbesondere ein Verfahren zur Verbesse rung der Druckqualität von Direktdruckvorrichtungen, bei de nen ein sichtbares Bildmuster durch Überführen geladener To nerteilchen von einem Tonerträger durch eine Steueranordnung direkt auf einen Informationsträger gebildet wird. Außerdem betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Die bekannteste und am meisten genutzte elektrostatische Drucktechnik ist die der Xerographie, bei der latente elek trostatische Bilder, die auf einer ladungshaltenden Oberflä che, z. B. einer Walze, gebildet werden, durch geeignetes To nermaterial entwickelt werden, um die Bilder sichtbar zu ma chen, wobei die Bilder anschließend auf einen Informations träger übertragen werden. Dieses Verfahren wird als indirek tes Verfahren bezeichnet, da es zunächst ein sichtbares Bild auf einer Zwischenfläche erzeugt und danach dieses Bild auf einen Informationsträger überträgt.

Ein weiteres elektrostatisches Druckverfahren ist eines, das inzwischen als elektrostatischer Direktdruck bekannt ist. Vom vorgenannten xerographischen Verfahren unterscheidet sich dieses Verfahren darin, daß geladene Pigmentteilchen (im fol genden Toner genannt) direkt auf einem Informationsträger ab geschieden werden, um ein sichtbares Bild zu erzeugen. Allge mein weist dieses Verfahren die Verwendung elektrostatischer Felder auf, die durch adressierbare Elektroden zum Durchlas sen von Tonerteilchen durch ausgewählte Öffnungen in einer Druckkopfstruktur gesteuert werden. Ein separates elektrosta tisches Feld ist vorgesehen, um die Tonerteilchen zu einem Informationsträger in Bildkonfiguration anzuziehen.

Das neue Merkmal des elektrostatischen Direktdrucks ist seine Einfachheit in gleichzeitiger Feldabbildung und Teil chentransport, um ein sichtbares Bild auf dem Informations träger direkt aus computergenerierten Signalen zu erzeugen, ohne daß diese Signale zwischendurch in eine andere Energie form, z. B. Lichtenergie, umgewandelt werden müssen, was bei elektrophotographischen Druckern, z. B. Laserdruckern, erfor derlich ist.

Die US-A-5036341 für Larson offenbart ein Direktdruck verfahren, das mit einem Strom elektronischer Signale be ginnt, die die Bildinformation definieren. Zwischen einem ho hen Potential auf einer Gegenelektrode und einem niedrigen Potential auf einem Teilchenträger wird ein homogenes elek trisches Feld erzeugt. Dieses homogene Feld wird durch Poten tiale auf auswählbaren Drähten in einer zweidimensionalen Drahtnetzanordnung modifiziert, die in der Druckzone plaziert ist. Die Drahtnetzanordnung besteht aus jeweils mit einer in dividuellen Spannungsquelle verbundenen parallelen Steuer drähten über die Breite des Informationsträgers. Allerdings kann eine Steuerelektrodenanordnung vielfältig gestaltet sein. Allgemein ist die Anordnung ein dünnes bahnartiges Ele ment mit mehreren adressierbaren Steuerelektroden und ent sprechenden Spannungssignalquellen, die mit ihnen verbunden sind.

Beispielsweise kann die Steuerelektrodenanordnung aus einem flexiblen, nicht starren Material aufgebaut und mit ei ner gedruckten Schaltung so überzogen sein, daß Öffnungen im Material in Reihen und Spalten angeordnet und von Elektroden umgeben sind. Ein elektrostatisches Feld auf der Gegenelek trode zieht die Tonerteilchen von der Oberfläche des Teil chenträgers an, um einen Teilchenstrom zur Gegenelektrode zu erzeugen. Der Teilchenstrom wird durch Spannungsquellen modu liert, die ein elektrisches Potential an ausgewählte einzelne Steuerelektroden anlegen, um elektrostatische Felder zu er zeugen, die einen Teilchentransport vom Teilchenträger durch die entsprechend Öffnung zulassen oder unterbinden. Der durch ausgewählte Öffnungen durchgelassene modulierte Strom gelade ner Teilchen trifft auf einen Informationsträger, der in den Teilchenstrom eingefügt ist, um reihenweise abtastend zu drucken und ein sichtbares Bild zu erzeugen.

Die Steuerelektroden sind in mehreren Querreihen ausge richtet, die parallel zur Bewegung des Informationsträgers verlaufen. Zunächst haben alle Steuerelektroden ein Weißpo tential V_w, das jeglichen Tonertransport vom Teilchenträger unterbindet. Beim Durchlaufen von Bildstellen auf dem Infor mationsträger unter Öffnungen werden entsprechende Steuer elektroden auf ein Schwarzpotential V_b gesetzt, um ein elek trostatisches Feld zu erzeugen, das die Tonerteilchen vom Teilchenträger abzieht. Die Tonerteilchen werden durch die Öffnungen gezogen und auf dem Informationsträger in der Kon figuration des gewünschten Bildmusters abgeschieden. Danach wird das Tonerteilchenbild durch Wärme und Druck dauerhaft gemacht, wobei die Tonerteilchen mit der Oberfläche des In formationsträgers verschmolzen werden.

Folglich wirken variable elektrische Kräfte anziehend oder abstoßend auf die Tonerteilchen, die auf der Oberfläche des Teilchenträgers positioniert sind, im Verlauf einer vor bestimmten Druckzeit. Diese elektrischen Kräfte müssen so ausgewählt sein, daß sie über oder unter einem Transport schwellwert für Drucken bzw. Nichtdrucken liegen. Dieser Schwellwert hängt stark vom Abstand zwischen der eigentlichen Steuerelektrode und der Oberfläche des Teilchenträgers ab. Im folgenden wird dieser Abstand als Spaltabstand bezeichnet.

Im Druckzustand darf sich zudem die Anziehungskraft nicht ändern, bis die Teilchen einen ausreichenden Impuls ha ben, um die Öffnung zu durchlaufen. Die von den Teilchen be nötigte Zeit zum Passieren einer Öffnung, im folgenden Druck zeit genannt, ist ebenfalls vom Spaltabstand abhängig.

Allerdings besteht ein Nachteil des vorgenannten Verfah rens darin, daß der Wert der Druckspannung V_b und die Länge der Druckzeit t_b für jede Öffnung über die gesamte Anord nungsoberfläche konstant sind, ohne die spezifische Lage der Öffnung gegenüber der Teilchenträgeroberfläche zu berücksich tigen.

Daher kann jede Änderung des Spaltabstands die Druck steuerfunktion wesentlich modifizieren, was zu unerwünschter Größenänderung der Druckpunkte und einer Verschlechterung der Drucklesbarkeit führt.

Vom Anmelder wurde ein Bedarf an einer Verbesserung der Druckqualität von Direktdruckverfahren durch Erhöhung der Graustufenfähigkeit registriert. Hierbei wird die Bildkonfi guration aus Punkten mit variabler Form, variabler Dunkelheit oder beidem gebildet, um unterschiedliche Schattierungen zwi schen weiß und größter Dunkelheit zu erzeugen. Zur Verbesse rung der Graustufenfähigkeit können die Steuerspannungen oder die Anlegezeiten dieser Steuerspannungen moduliert werden, um unterschiedlichen Mengen von Tonerteilchen zu beeinflussen, wobei jede Menge einer spezifischen Graustufe entspricht. Ein Direktdruckverfahren mit zufriedenstellender Graustufenfähig keit erfordert eine verbesserte Genauigkeit der Steuerfunk tion. Daher ist es unbedingt notwendig, die Auswirkungen un erwünschter Änderungen des Spaltabstands zu beseitigen oder zumindest stark zu verringern.

Da jedoch die Steueranordnung möglichst nahe an der Oberfläche des Teilchenträgers ohne Berührung der Toner schicht plaziert ist, wobei der Spaltabstand normalerweise in der Größenordnung von 50 Mikrometern liegt, können schon ge ringste mechanische Unvollkommenheiten zu einer drastischen Verschlechterung der Druckqualität führen.

In der Praxis kann der Teilchenträger eine Hülse mit ei ner Form sein, die weder vollkommen zylindrisch noch vollkom men glatt ist. Diese Hülse kann mit einer Teilchenschicht be schichtet sein, deren Dicke nicht vollkommen gleichmäßig ist. Ferner kann die Anordnung verschiedene Oberflächendefekte ha ben, und die Teilchen selbst können in ihrem Durchmesser und Grad der sphärischen Gestalt variieren. Dies sind nur wenige Beispiele für zahlreiche Unregelmäßigkeiten, die Änderungen des tatsächlichen Spaltabstands bewirken können. Außerdem können Änderungen des Spaltabstands durch die geometrische Konfiguration der Druckzone verursacht werden.

Zum Beispiel variiert der Abstand zwischen einer ebenen Anordnung und einer zylindrischen Hülse natürlich infolge der Hülsenkrümmung. Diese im folgenden als Krümmungsänderung be zeichnete Maßänderung führt dazu, daß eine bestimmte Steuer spannung unterschiedliche Teilchenmengen in Abhängigkeit da von beeinflußt, ob sie an eine Steuerelektrode nahe der Hül senoberfläche oder an eine Steuerelektrode in größerer Ent fernung von der Hülsenoberfläche angelegt wird. Dadurch än dern sich die Druckpunkte des Bilds in ihrer Größe, ihrer Dunkelheit oder ihrer Größe und Dunkelheit, was die Druckles barkeit verschlechtert.

Um daher ungeachtet der Relativposition der Steuerelek troden und der Hülsenoberfläche eine gleichmäßige Drucklei stung zu gewährleisten, muß jede Steuerspannung unbedingt auf die spezifische Lage der Steuerelektroden abgestimmt wer den, denen sie zugeführt wird.

Somit besteht nach wie vor Bedarf an einem Verfahren zur Erhöhung der Druckqualität eines Verfahrens und einer Vor richtung zum Direktdruck durch Aufheben der Wirkungen der vorgenannten Krümmungsänderung.

Die Erfindung erfüllt einen Bedarf an einem Drucken mit höherer Qualität durch Verbesserung eines Direktdruckverfah rens, bei dem jedes Steuersignal in Relation zur spezifischen Lage der Steuerelektrode modifiziert werden kann, zu der das Steuersignal geführt wird.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren, bei dem die Druck zeit, in der jedes Steuersignal einer speziellen Steuerelek trode zugeführt wird, der dem Steuersignal entsprechende Spannungspegel oder die Druckzeit und der Spannungspegel in Relation zum Spaltabstand zwischen der speziellen Steuerelek trode und der Oberfläche des Teilchenträgers modifiziert wer den können.

Außerdem betrifft die Erfindung jede Kombination aus den vorgenannten Spannungspegel- und Druckzeitkorrekturen.

Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren, bei dem aufeinanderfolgende Drucksequenzen durchgeführt werden, in denen die Steuersignale zu allen Steuerelektroden geführt werden, die sich in einem gleichen, vorbestimmten Abstand von der Oberfläche des Teilchenträgers befinden, während alle üb rigen Elektroden ein Schirmpotential erhalten, um elektrosta tische Wechselwirkung zwischen benachbarten Steuersignalen zu verhindern. In diesem Falle gehört jede der Drucksequenzen zu einem spezifischen Satz von Spannungspegeln, Druckzeitlänge oder Spannungspegeln und Druckzeitlänge.

Schließlich betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Realisierung des vorgenannten Verfahrens.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besteht der Teilchenträger aus mindestens einer Drehentwick lerhülse, die mit einer Dünnschicht aus geladenen Teilchen beschichtet ist. Vorzugsweise ist die Hülse zylindrisch, wo bei eine Drehachse senkrecht zur Bewegung des Informations trägers verläuft.

Gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Steueranordnung vorzugsweise aus einem flexiblen, nicht starren elektrisch isolierenden Substrat mit mehreren Öffnun gen gebildet, die durchgehend in parallelen Reihen angeordnet sind, wobei jede Öffnung mindestens teilweise von einer ring förmigen Steuerelektrode umgeben ist, die auf eine Oberfläche des Substrats geätzt und einzeln mit einer Steuerspannungs quelle verbunden ist, die die Bildinformationen definierende Steuersignale zur zugehörigen Steuerelektrode führt.

Gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung fällt die Querachse der Steueranordnung mit einer Orthogonal projektion der Drehachse der Hülse auf die Anordnung zusam men. Die Öffnungsreihen sind symmetrisch auf beiden Seiten der Querachse der Anordnung angeordnet, wodurch die Öffnungen jedes Reihenpaars ähnlich von der Hülsenoberfläche beabstan det sind. Jede Steuerspannungsquelle führt Steuersignale zu ihrer zugehörigen Steuerelektrode während einer spezifischen Druckzeit. Jedes Steuersignal hat einen Spannungspegel, eine spezifische Druckzeit oder einen Spannungspegel und eine spe zifische Druckzeit, die so korrigiert werden, daß sie die spezifischen Lage der speziellen Reihe entsprechen, der das Signal zugeführt wird. Der Spannungspegel, die spezifische Druckzeit oder der Spannungspegel und die spezifische Druck zeit sind Funktionen des Abstands zwischen der tatsächlichen Reihe und der Hülsenoberfläche.

Wenngleich es zweckmäßig ist, die Öffnungen in paralle len Querreihen über die Breite der Anordnungsoberfläche aus zurichten, ist die Erfindung weder auf eine spezielle Konfi guration der Steueranordnung noch auf einen anderen Gestal tungsaspekt beschränkt. Im Grunde kann die Menge von Toner teilchen, die jede einzelne Öffnung durchlaufen, einzeln durch Modulieren der Breite, der Stärke oder sowohl der Brei te als auch der Stärke des Signalsimpulses gesteuert werden, wodurch die spezifische Lage der einzelnen Öffnung berück sichtigt wird. Ähnlich kann der Signalimpuls in Relation zur Reihenposition oder zur Position eines anderen Teilsatzes von Öffnungen je nach Gestaltung und relativer Anordnung der Steueranordnung und der Entwicklerhülse moduliert werden.

Fig. 1 ist eine schematische Perspektivansicht einer Di rektdruckvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens der Er findung.

Fig. 2 ist eine Draufsicht auf die Steueranordnung einer Direktdruckvorrichtung gemäß einer bevorzugten Ausführungs form der Erfindung.

Fig. 3 ist ein Querschnitt durch eine Direktdruckvor richtung.

Fig. 4 ist eine Vergrößerung eines Teils von Fig. 3 und zeigt die Druckzone zwischen der Hülsenoberfläche und der Steueranordnung.

Fig. 4a ist eine weitere Vergrößerung eines Teils von Fig. 4 und zeigt detaillierter eine Öffnung der Steueranord nung.

Fig. 5, 6 und 7 sind Diagramme der Steuerspannungspegel als Funktion der Position der Reihen gemäß unterschiedlichen Ausführungsformen der Erfindung.

Fig. 8 ist ein Diagramm der Druckzeitwerte als Funktion der Position der Reihen gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.

Fig. 9 zeigt vier Spannungs-Zeit-Diagramme, die eine al ternative Ausführungsform der Erfindung veranschaulichen.

Fig. 10 zeigt ein Teil der Anordnung von Fig. 2, die ge mäß der Ausführungsform von Fig. 9 verwendet wird.

Fig. 11 zeigt das kompensierte Feld in der Nähe zweier Öffnungen in benachbarten Reihen der Anordnung.

Fig. 12 veranschaulicht ein Blockschaltbild einer Span nungssteuerung der Anordnung, die Spannungssignale für die Anordnungselektroden bereitstellt.

Fig. 1 veranschaulicht eine Druckzone in einer Vorrich tung zum Durchführen eines Direktdruckverfahrens. Die Druck zone weist einen Tonerträger 1 auf, z. B. eine Drehentwick lerhülse, die mit einer Dünnschicht aus gleichmäßig geladenen Tonerteilchen beschichtet ist, der in einer benachbarten Po sition zu einer Gegenelektrode 2 gehalten wird, die mit einer Gegenelektroden-Spannungsquelle (V_BE) verbunden ist. Zwischen einem hohen Potential auf der Gegenelektrode 2 und einem niedrigen Potential auf dem Teilchenträger 1 wird ein homoge nes elektrisches Feld erzeugt, um elektrische Anziehungskräf te auf die Tonerteilchen auszuüben. Ein teilchenaufnehmender Informationsträger 3, z. B. eine glatte unbehandelte Papier oberfläche, wird durch die Druckzone zwischen der Gegenelek trode 2 und dem Teilchenträger 1 in Richtung eines Pfeils 4 transportiert. Eine Anordnung 5 von Steuerelektroden, die zwischen dem Teilchenträger 1 und dem Informationsträger 3 positioniert ist, steuert den Strom von Tonerteilchen 6, die zum Informationsträger 3 transportiert werden.

Fig. 2 ist eine schematische Draufsicht auf eine Anord nung 5 von Steuerelektroden gemäß einer bevorzugten Ausfüh rungsform der Erfindung.

Die Anordnung 5 ist aus einem elektrisch isolierenden Substrat 7 aus flexiblem, nicht starren Material mit mehreren durchgehend angeordneten Öffnungen 10 gebildet, die jeweils von einer Ringelektrode 11 umgeben sind. Die Öffnungen 10 sind in parallelen Reihen 121, 122, 123, 124 und Spalten an geordnet. Die parallelen Reihen 121, 122, 123, 124 verlaufen quer über die Breite der Druckzone in senkrechte Richtung zur Bewegung des Informationsträgers. Die Spalten sind in einem geringen Winkel zur Bewegung des Informationsträgers ausge richtet, um eine komplette Abdeckung des Informationsträgers zu gewährleisten, indem mindestens eine adressierbare Punkt position an jedem Punkt auf einer Linie in Querrichtung zur Bewegung des Informationsträgers vorgesehen ist.

Die parallelen Reihen 121, 122, 123, 124 der Öffnungen 10 sind symmetrisch auf jeder Seite einer Mittelquerachse 13 der Anordnung angeordnet, wobei die Achse 13 mit einer Ortho gonalprojektion der Drehachse der teilchentragenden Entwick lerhülse zusammenfällt und damit einer Position entspricht, die der Oberfläche des Teilchenträgers am nächsten ist.

Die Steuerspannungsquellen 8 befinden sich auf beiden Seiten der Mittelquerachse 13 der Anordnung. Jede Steuerspan nungsquelle 8 ist mit ihrer zugehörigen Ringelektrode 11 über einen Leiter 9 verbunden, der im wesentlichen parallel zur Bewegung des Informationsträgers verläuft. Jeder Leiter 9 verläuft von einer Steuerspannungsquelle 8 zur zugehörigen Ringelektrode 11 und ist vorzugsweise von dieser Ringelek trode 11 zu einer Position verlängert, die zur Mittelquerach se 13 der Anordnung benachbart ist, so daß eine gleiche An zahl von Leitern 9 zwischen jedem Paar benachbarter Ringelek troden 11 jeder Reihe 121, 122, 123, 124 verläuft.

Fig. 3 ist eine schematische Querschnittansicht der Druckzone einer Direktdruckvorrichtung gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung. Tonerteilchen 15 werden aus einem Tonerbehälter 16 auf die Oberfläche der Entwicklerhülse 1 durch eine Zufuhrvorrichtung 17 übertragen, z. B. eine Drehzufuhrbürste, einen Tonerspeiser 18 und eine Dosierrakel 19, die eine gleichmäßige Dicke der Tonerschicht auf der Hül senoberfläche gewährleisten. Vorzugsweise werden die Toner teilchen 15 durch Berührung mit dem Fasermaterial der Zufuhr bürste 17, durch Ladungsaustausch mit dem Oberflächenmaterial der Hülse 1 oder auf andere geeignete Weise geladen. Die To nerteilchen 15 werden auf die Hülsenoberfläche zu einer zur Gegenelektrode 2 benachbarten Position übertragen, die einer Mittelachse 14 der Druckzone entspricht und einen Abstand L_k von der Oberfläche der Steueranordnung 5 hat. Ein teilchen aufnehmender Informationsträger (z. B. ein Blatt Papier) wird veranlaßt, sich zwischen der Steueranordnung 5 und der Gegen elektrode 2 in Richtung des Pfeils 4 zu bewegen.

Fig. 4 ist eine Vergrößerung der Druckzone von Fig. 3, wobei die Steueranordnung, die der von Fig. 2 ähnelt, in Querschnittansicht dargestellt ist. Fig. 4a ist eine nähere Veranschaulichung einer der Öffnungen 10 und ihrer umgebenden Elektrode 11. Vier parallele Reihen 121, 122, 123, 124 von Öffnungen 10 sind symmetrisch auf jeder Seite einer den Mit telpunkt der Hülse 1 durchlaufenden Mittelachse 14 der Druck zone angeordnet. Jedes Paar Reihen 121, 122, 123, 124 befin det sich in einem spezifischen Abstand L₁, L₂, L₃ bzw. L₄ von der Oberfläche der Entwicklerhülse 1. Da die Tonerteilchen gleichmäßig geladen sind, ist die Schwellfeldstärke E, die zum Abziehen eines Tonerteilchens von der Hülsenoberfläche erforderlich ist, an jedem Punkt der Hülsenoberfläche im we sentlichen konstant. Theoretisch muß eine in einer Reihe 121 befindliche Elektrode, d. h. in einem Abstand L₁ von der Hül senoberfläche, eine Spannung V₁ = E × L₁ erhalten, um ein To nerteilchen von der Hülsenoberfläche abzuziehen. Ähnlich müs sen in Reihen 122, 123 und 124 befindliche Elektroden Span nungen V₂ = E × L₂, V₃ = E × L₃ bzw. V₄ = E × L₄ erhalten.

Fig. 5 ist ein Diagramm zur Veranschaulichung eines er sten Beispiels für die Spannungsmodulation als Funktion der Position der Reihen 121, 122, 123, 124. Die waagerechte Achse bezeichnet die Lage der Reihenpaare 121, 122, 123, 124 auf jeder Seite der Anordnungsachse 14 in Parallelrichtung zur Bewegung des Informationsträgers. Auf der senkrechten Achse sind die Pegel der Steuerspannungen angegeben, die an die verschiedenen Reihen 121, 122, 123, 124 angelegt werden.

Im Beispiel von Fig. 5 ist die kleinste (Weiß-)Spannung V_w so gewählt, daß sie in jeder Reihe konstant ist, während die höchste (Schwarz-)Spannung V_b mit dem Abstand d zwischen einer Reihe und der Anordnungsachse 14 zunimmt. Eine Anzahl von jeweils einer bestimmten Grauschattierung entsprechenden Zwischenpegeln werden innerhalb des Bereichs V_w bis V_b einge stellt. Obgleich bevorzugt ist, Spannungspegel proportional zum Abstand d zu erhöhen, kann jede andere Funktion, z. B. eine parabolische oder Exponentialfunktion, je nach Druckzo nenkonfiguration zur Durchführung des Verfahrens zum Einsatz kommen.

Gemäß Fig. 5 unterscheidet sich die Kontrastspannung, die als Intervall zwischen der "Schwarz"-Spannung V_b und der "Weiß"-Spannung V_w definiert ist, von einer Reihe zur ande ren, um die Spaltabstandsänderung zu kompensieren.

Fig. 6 zeigt ein zweites Beispiel für die Spannungsmodu lation als Funktion der Reihenlage, bei dem die Kontrastspan nung auf der gesamten Anordnung im wesentlichen konstant ge halten wird, da sich alle Steuerspannungspegel ähnlich als Funktion des Abstands d erhöhen.

Fig. 7 zeigt ein drittes Beispiel für die Spannungsmodu lation als Funktion der Reihenlage, bei dem sich der höchste und niedrigste Spannungspegel V_b und V_w mit jeweils unter schiedlichen Raten als Funktion des Abstands d erhöhen.

Dem Fachmann wird deutlich sein, daß das Verfahren unter Verwendung anderer Anzahlen von Graustufen, anderer Anzahlen von Reihen oder anderen Spannungsmodulationen als den zuvor beschriebenen durchgeführt werden kann.

Ein weiteres wichtiges Merkmal der Erfindung ist, daß die Druckzeit, d. h. die Zeit, die benötigt wird, eine geeig nete Menge von Tonerteilchen von der Hülsenoberfläche an ei ner Öffnung 10 vorbei zu transportieren, moduliert werden kann, um die Spaltabstandsänderungen zu kompensieren. Nach Durchlaufen der Öffnung werden die Teilchen durch das Gegen elektrodenfeld auch dann transportiert, wenn die Steuerelek trode auf eine Weißspannung eingestellt ist.

Fig. 8 veranschaulicht ein Beispiel für die Druckzeitmo dulation als Funktion der Reihenlage. Die waagerechte Achse ist die gleiche wie in Fig. 5, 6 und 7, und die senkrechte Achse legt die Druckzeitwerte fest, die für unterschiedliche Graustufenschattierungen erforderlich sind.

Ein weiteres wichtiges Merkmal der Erfindung ist, daß die vorgenannte Spannungsmodulation und Druckzeitmodulation auf verschiedene Weise kombiniert werden können, um die Druckqualität und Graustufenfähigkeit zu verbessern.

Gemäß einer in Fig. 9 veranschaulichten alternativen Ausführungsform der Erfindung werden die Steuersignale nach einander Steuerelektroden jedes Reihenpaars 121, 122, 123, 124 zugeführt. Das Drucken erfolgt in aufeinanderfolgenden Drucksequenzen, in deren jeweiligen Verlauf eine spezifische Anzahl von Reihen aktiviert wird.

Beispielsweise werden Steuersignale zunächst an das Rei henpaar 124 in einer ersten Druckperiode (0 bis T) angelegt. Diese Steuersignale werden in Relation zum Spaltabstand L₄ ausgewählt. Die zu dieser ersten Drucksequenz gehörenden Spannungspegel liegen in einem Bereich V_w4 bis V_b4. Die maxi male Druckzeit, in der die Reihen 124 aktiviert sind, wird auf t_b4 eingestellt. Während der ersten Drucksequenz (0 bis T) erhalten die übrigen Reihen 121, 122, 123 eine Schirmspan nung V_s, um die aktiven Öffnungen gegen unerwünschte Wechsel wirkung mit benachbarten Reihen elektrostatisch abzuschirmen. Vorzugsweise entspricht diese Schirmspannung einer "Weißspan nung".

Danach wird der Verfahrensablauf in einer zweiten Druck sequenz (T bis 2T) wiederholt, wobei das Reihenpaar 123 akti viert wird und die Spannungspegel V_w3 bis V_b3 sowie die maxi male Druckzeit t_b3 in Relation zum Spaltabstand L₃ dimensio niert werden.

Gemäß Fig. 9 werden Steuersignale nacheinander an die Steuerelektroden jedes Paars ähnlich beabstandeter Reihen 121, 122, 123, 124 angelegt. Bei Aktivierung eines speziellen Reihenpaars werden alle Elektroden der übrigen Reihen auf ei ne Schirmspannung (oder Weißspannung) eingestellt, so daß je weils nur ein Reihenpaar aktiv ist. Die Steuerspannungen, die Druckzeit oder sowohl die Steuerspannungen als auch die Druckzeit werden fortlaufend für jede Drucksequenz verrin gert. Beispielsweise kann die Druckzeit im Bereich von 0 Mi krosekunden bis 500 Mikrosekunden liegen, wobei ein Bereich von 100 Mikrosekunden bis 400 Mikrosekunden bevorzugt ist.

Gemäß Fig. 9 hat jede Drucksequenz eine gleiche Länge T mit einer vorbestimmten Druckzeit und einer "Weißzeit", d. h. der für die Drehhülse erforderlichen Zeit, um neue Tonerteil chen in eine zur eigentlichen Öffnung benachbarte Position zu transportieren.

Fig. 10 zeigt ein Teil der Anordnung von Fig. 2, die ge mäß der Ausführungsform von Fig. 9 verwendet wird, in einer vierten Druckperiode (3T bis 4T), wenn die Steuerspannungen mit den Elektroden der Reihen 121 verbunden sind, während die übrigen Reihen auf eine Schirmspannung V_s eingestellt sind.

Fig. 11 zeigt die Feldkonfiguration in der Nähe zweier Öffnungen benachbarter Reihen, wenn beide Öffnungen durch ei ne Schwarzspannung V_b "geöffnet" sind.

Fig. 12 veranschaulicht ein Blockschaltbild einer Span nungssteuerung 200 der Anordnung, die Spannungssignale zu den Elektroden 11 der Anordnung über einen Leitungssatz 202 führt. Die Steuerung 200 weist eine variable Spannungsquelle 204 auf, die die Spannungen entsprechend dem ausgewählten Mo dulationsverfahren von Fig. 5 bis 8 bereitstellt. Außerdem weist die Steuerung 200 eine Impulsbreitensteuerung 206 auf, die die Impulsbreiten in Übereinstimmung mit Fig. 9 steuert.

Unter der Voraussetzung, daß die Teilchen negativ gela den sind, liegen typische Werte für die Steuerspannungen in der Größenordnung von -200 bis +600 V, vorzugsweise in der Größenordnung von -100 bis +500 V, wobei die Größenordnung von -50 bis +450 V noch stärker bevorzugt ist. Für die Gegen elektrodenspannung V_BE liegen typische Werte in der Größen ordnung von +1,5 kV. Die in den Diagrammen von Fig. 5, 6, 7 und 8 genannten Werte oder andere Merkmale der vorstehenden Ausführungsformen sind lediglich als nicht erschöpfende Bei spiele vorgesehen, um das Grundkonzept der Erfindung deutlich zu machen.

Zum Beispiel ist die Erfindung nicht auf eine symmetri sche Anordnung der Reihen zu einer Projektion der Drehachse der Hülse wie in den vorstehenden Beispielen beschränkt. In der Tat kann es zweckmäßig sein, die Anordnungsachse in einer vorbestimmten Entfernung von der Projektion der Hülsenachse zu positionieren. Bei Drehung der Hülse werden die Teilchen nacheinander zu Positionen transportiert, die zu unterschied lichen Reihen benachbart sind, was dazu führt, daß sich die Teilchenzufuhr von einer Reihe zur anderen verringern kann. Um diesem Nachteil zu begegnen, kann es vorteilhaft sein, die Anordnung und die Hülse geringfügig voneinander zu verschie ben. In diesem Fall können die Diagramme von Fig. 5 bis 8 ei ne leicht asymmetrische Form zur Einstellung der Spannungs-/ Druckzeitkorrektur haben.

Claims

1. Verfahren zur Verbesserung der Druckqualität einer Bild aufzeichnungsvorrichtung, in der geladene Teilchen in einer Bildkonfiguration auf einem Informationsträger ab geschieden werden, mit den folgenden Schritten:
Überführen der geladenen Teilchen zu einer Teilchenquel le, die benachbart zu einer Gegenelektrode angeordnet ist;
Positionieren eines teilchenaufnehmenden Informations trägers zwischen der Teilchenquelle und der Gegenelek trode;
Bereitstellen mindestens einer Steueranordnung von Steu erelektroden zwischen der Teilchenquelle und dem Infor mationsträger;
Erzeugen einer elektrischen Potentialdifferenz zwischen der Gegenelektrode und der Teilchenquelle, um eine An ziehungskraft auf die geladenen Teilchen auszuüben;
Zuführen von Steuersignalen zu den Steuerelektroden, um ein elektrostatisches Feld an jeder Steuerelektrode zu erzeugen, um einen Durchgang durch Beeinflussen der An ziehungskraft von der Gegenelektrode zu öffnen oder zu schließen, wodurch selektiv der Transport geladener Teilchen von der Teilchenquelle zugelassen oder unter bunden und ein Bildmuster auf dem Informationsträger er zeugt wird; und
Steuern des Transports geladener Teilchen durch Modulie ren des Spannungspegels der Steuersignale als Funktion des Abstands zwischen der Teilchenquelle und der Steuer elektrode, der die Steuersignale zugeführt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Steu erns des Transports geladener Teilchen ferner den Schritt des Modulierens der Impulsbreite der Steuersi gnale als Funktion des Abstands zwischen der Teilchen quelle und der Steuerelektrode aufweist, der die Steuer signale zugeführt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die geladenen Teilchen Toner sind.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei sich die Teilchenquelle auf der Oberfläche einer Drehentwick lerhülse befindet.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Steueranordnung aus einem Substrat mit durchgehend ange ordneten Öffnungen gebildet ist, wobei jede Öffnung min destens teilweise von einer Steuerelektrode umgeben ist.

6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Öffnungen in paral lelen Reihen angeordnet sind.

7. Verfahren zur Verbesserung der Druckqualität einer Bild aufzeichnungsvorrichtung, in der geladene Teilchen in einer Bildkonfiguration auf einem Informationsträger ab geschieden werden, mit den folgenden Schritten:
Überführen der geladenen Teilchen zu einer Teilchenquel le, die benachbart zu einer Gegenelektrode angeordnet ist;
Positionieren eines teilchenaufnehmenden Informations trägers zwischen der Teilchenquelle und der Gegenelek trode;
Bereitstellen mindestens einer Steueranordnung von Steu erelektroden zwischen der Teilchenquelle und dem Infor mationsträger;
Erzeugen einer elektrischen Potentialdifferenz zwischen der Gegenelektrode und der Teilchenquelle, um eine An ziehungskraft auf die geladenen Teilchen auszuüben;
Zuführen von Steuersignalen zu den Steuerelektroden, um ein elektrostatisches Feld an jeder Steuerelektrode zu erzeugen, um einen Durchgang durch Beeinflussen der An ziehungskraft von der Gegenelektrode zu öffnen oder zu schließen, wodurch selektiv der Transport geladener Teilchen von der Teilchenquelle zugelassen oder unter bunden und ein Bildmuster auf dem Informationsträger er zeugt wird; und
Steuern des Transports geladener Teilchen durch Modulie ren der Impulsbreite der Steuersignale als Funktion des Abstands zwischen der Teilchenquelle und der Steuerelek trode, der die Steuersignale zugeführt werden.

8. Verfahren zur Verbesserung der Druckqualität einer Bild aufzeichnungsvorrichtung, in der geladene Teilchen von einer Teilchenquelle transportiert und in einer Bildkon figuration auf einem Informationsträger abgeschieden werden, mit den folgenden Schritten:
Zuführen von Steuersignalen zu Steuerelektroden, wobei jedes Steuersignal einen Spannungspegel hat, der der Menge geladener Teilchen entspricht, die von der Teil chenquelle zu den Informationsträger transportiert wer den soll; und
Dimensionieren des Spannungspegels jedes Spannungssi gnals als Funktion des Relativabstands zwischen der Teilchenquelle und der Steuerelektrode, der das Steuer signal zugeführt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei der Spannungspegel pro portional zu dem Relativabstand zwischen der Teilchen quelle und der Steuerelektrode ist, der das Steuersignal zugeführt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, wobei der Spannungspe gel einen Wert in einem Bereich von -200 V bis +600 V hat.

11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei der Spannungspegel vorzugsweise in einem Bereich von -50 V bis +450 V liegt.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, wobei jedes Steuersignal ferner eine Impulsbreite hat, die der Menge geladener Teilchen entspricht, die von der Teilchenquel le zu dem Informationsträger transportiert werden soll, und wobei die Impulsbreite jedes Steuersignals als Funk tion des Relativabstands zwischen der Teilchenquelle und der Steuerelektrode dimensioniert wird, der das Steuer signal zugeführt wird.

13. Verfahren zur Verbesserung der Druckqualität einer Bild aufzeichnungsvorrichtung, in der geladene Teilchen von einer Teilchenquelle transportiert und in einer Bildkon figuration auf einem Informationsträger abgeschieden werden, mit den folgenden Schritten:
Zuführen von Steuersignalen zu Steuerelektroden, wobei jedes Steuersignal eine Impulsbreite hat, die der Menge geladener Teilchen entspricht, die von der Teilchenquel le zu dem Informationsträger transportiert werden soll; und
Dimensionieren der Impulsbreite jedes Spannungssignals als Funktion des Relativabstands zwischen der Teilchen quelle und der Steuerelektrode, der das Steuersignal zu geführt wird.

14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei die Impulsbreite pro portional zu dem Relativabstand zwischen der Teilchen quelle und der Steuerelektrode ist, der das Steuersignal zugeführt wird.

15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, wobei die Impuls breite einen Wert in einem Bereich von 0 Mikrosekunden bis 500 Mikrosekunden hat.

16. Verfahren nach Anspruch 15, wobei die Impulsbreite vor zugsweise in einem Bereich von 100 Mikrosekunden bis 400 Mikrosekunden liegt.

17. Verfahren zur Verbesserung der Druckqualität einer Bild aufzeichnungsvorrichtung, in der geladene Teilchen von einer Teilchenquelle transportiert und in einer Bildkon figuration auf einem Informationsträger abgeschieden werden, mit den folgenden Schritten:
Bereitstellen einer Steueranordnung von Steuerelektro den, die in mindestens zwei komplementären Teilsätzen angeordnet sind, wobei jeder Teilsatz Steuerelektroden aufweist, die sich in einem gleichen vorbestimmten Ab stand von der Teilchenquelle befinden;
Durchführen von mindestens zwei aufeinanderfolgenden Drucksequenzen;
während jeder der Drucksequenzen erfolgendes Zuführen von Steuersignalen mit variablen Spannungspegeln zu der Steuerelektrode eines spezifischen Teilsatzes; und
für jede Drucksequenz erfolgendes Dimensionieren des Spannungspegels jedes Steuersignals als Funktion des vorbestimmten Abstands in Bezug auf den spezifischen Teilsatz.

18. Verfahren nach Anspruch 17, wobei die Steuersignale fer ner variable Impulsbreiten haben und wobei für jede Drucksequenz die Impulsbreite jedes Steuersignals als Funktion des vorbestimmten Abstands in Bezug auf den spezifischen Teilsatz dimensioniert wird.

19. Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, wobei die Steuer elektroden in parallelen Reihen angeordnet sind und je der der Teilsätze mindestens eine der Reihen aufweist.

20. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 19, wobei die Steuersignale den Steuerelektroden eines spezifischen Teilsatzes zugeführt werden, während Schirmspannungen gleichzeitig den übrigen Steuerelektroden zugeführt wer den, um elektrostatische Wechselwirkung zwischen den Steuerelektroden des spezifischen Teilsatzes zu verhin dern.

21. Verfahren nach Anspruch 20, wobei die Schirmspannungen elektrostatische Felder erzeugen, die abstoßend auf ge ladene Teilchen wirken.

22. Verfahren nach Anspruch 20 oder 21, wobei die Schirm spannungen Weißspannungen entsprechen, die in einem Zu stand verwendet werden, in dem nicht gedruckt wird.

23. Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, wobei die Steuer elektroden in mindestens zwei Reihenpaaren angeordnet sind, wobei jedes Reihenpaar Steuerelektroden aufweist, die sich in einem gleichen vorbestimmten Abstand von der Teilchenquelle befinden, und jede Drucksequenz unter Verwendung eines spezifischen Reihenpaars durchgeführt wird.

24. Verfahren zur Verbesserung der Druckqualität einer Bild aufzeichnungsvorrichtung, in der geladene Teilchen von einer Teilchenquelle transportiert und in einer Bildkon figuration auf einem Informationsträger abgeschieden werden, mit den folgenden Schritten:
Bereitstellen einer Steueranordnung von Steuerelektro den, die in mindestens zwei komplementären Teilsätzen angeordnet sind, wobei jeder Teilsatz Steuerelektroden aufweist, die sich in einem gleichen vorbestimmten Ab stand von der Teilchenquelle befinden;
Durchführen von mindestens zwei aufeinanderfolgenden Drucksequenzen;
während jeder der Drucksequenzen erfolgendes Zuführen von Steuersignalen mit variablen Impulsbreiten zu der Steuerelektrode eines spezifischen Teilsatzes; und
für jede Drucksequenz erfolgendes Dimensionieren der Im pulsbreite jedes Steuersignals als Funktion des vorbe stimmten Abstands in Bezug auf den spezifischen Teil satz.

25. Bildaufzeichnungsvorrichtung, in der geladene Teilchen in einer Bildkonfiguration auf einem Informationsträger abgeschieden werden, mit:
einer Gegenelektrode;
einer teilchentragenden Vorrichtung, die die geladenen Teilchen zu einer Teilchenquelle überführt, die sich be nachbart zu der Gegenelektrode befindet;
einem teilchenaufnehmenden Informationsträger, der zwi schen der Teilchenquelle und der Gegenelektrode positio niert ist;
einer Steueranordnung von Steuerelektroden, die zwischen der Teilchenquelle und dem Informationsträger positio niert ist;
einer Gegenspannungsquelle, die mit der Gegenelektrode verbunden ist, um eine elektrische Potentialdifferenz zwischen der Gegenelektrode und der Teilchenquelle zu erzeugen, wodurch eine Anziehungskraft auf die geladenen Teilchen ausgeübt wird;
mindestens einer variablen Spannungsquelle, die mit je der der Steuerelektroden verbunden ist, um ein elektro statisches Feld an der Steuerelektrode zu erzeugen, um einen Durchgang durch die Steueranordnung durch Beein flussen der Anziehungskraft von der Gegenelektrode min desten teilweise zu öffnen oder zu schließen, wodurch der Transport geladener Teilchen von der Teilchenquelle zugelassen oder unterbunden und ein Bildmuster auf dem Informationsträger erzeugt wird; und
mindestens einer Steuervorrichtung zum Einstellen der durch jede variable Spannungsquelle erzeugten Signale auf einen vorbestimmten Abstand zwischen der Teilchen quelle und der Steuerelektrode, mit der die variable Spannungsquelle verbunden ist.

26. Vorrichtung nach Anspruch 25, wobei die Steuervorrich tung eines Impulsmodulationsvorrichtung ist.