DE3010981A1

DE3010981A1 - Elektrographisches aufzeichnungsverfahren und vorrichtung hierfuer

Info

Publication number: DE3010981A1
Application number: DE19803010981
Authority: DE
Inventors: George W Fabel; Richard W Lindahl
Original assignee: Minnesota Mining and Manufacturing Co
Current assignee: 3M Co
Priority date: 1979-03-22
Filing date: 1980-03-21
Publication date: 1980-10-02
Anticipated expiration: 2000-03-22
Also published as: SE8002128L; FR2451828B1; JPH0145062B2; AU531134B2; SE444239B; DE3010981C3; FR2451828A1; IT8048233A0; DE3010981C2; CA1142996A; BR8001723A; JPS55127578A; IT1143123B; GB2045170B; GB2045170A; AU5673080A

Description

Elektrographisches Aufzeichnungsverfahren und Vorrichtung hierfür

Die vorliegende Erfindung betrifft die Herstellung elektrographischer Aufzeichnungen mit Druck- bzw. Schreibstiften und insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung, mit denen sich eine gesteuerte Tonermenge im Schreibspalt zwischen einer Anordnung von Stiftelektroden und der Aufnahmefläche eines Aufzeichnungselements aufrechterhalten läßt.

Ein breiter Bereich der Elektrographie und der, den die vorliegende Erfindung betrifft, beruht nicht darauf, daß ein Lichtbild unmittelbar auf ein lichtempfindliches Aufzeichnungselement fokussiert wird; vielmehr wird das Abbild ausschließlich mit elektrischen Mitteln ausgebildet.

Die US-PS 3 816 840 offenbar ein elektrographisches Aufzeichnungsverfahren und eine solche Vorrichtung unter Verwendung von Stiftelektroden, bei denen ein elektronisch leitfähiger Toner in einem Aufzeichnungsbereich zwischen eine Elektrode und die Oberfläche eines passiven dielektrischen Aufzeichnungselements gebracht wird, das in elektronischem Kontakt mit einer zweiten Elektrode steht. Ein Teil des Toners wird wahlweise als Bildtoner auf der Oberfläche des Aufzeichnungselements abgelagert entsprechend elektrischen Spannungssignalen, die über die zwei Elektroden gelegt werden. Die US-PS

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3 914 771 verwendet die Lehre der erstgenannten US-Patentschrift und offenbart einen festen zylindrischen Mantel, der eine drehbare Rolle umschließt, die eine Vielzahl magnetischer Polstücke enthält, die abwechselnd nord- und südgepolt um den Rollenumfang herum angeordnet sind. Die Magnetrolle wird gedreht, um eine magnetische Wechselkraft zu erzeugen, die sich zeitlich, in der Größe und in der Polarität an den Stiftspitzen ändert, die von einem dielektrischen Aufzeichnungselement beabstandet liegen. Die Bewegung der Polstücke bewirkt, daß magnetisch anziehbarer und elektronisch leitfähiger Toner, der dem Mantel zugeführt wird, um den Mantel herum durch den Spalt zwischen den Stiftspitzen und dem Aufzeichnungselement sich bewegt. Ketten aus Tonerteilchen überbrücken regelmäßig den Spalt unter dem Einfluß des von der drehenden Magnetrolle erzeugten zyklischen magnetischen Feldes, wobei ein elektronisch leitfähiger Weg zwischen den Stiftspitzen und dem dielektrischen Aufzeichnungselement entsteht. Elektronische Impulse werden an die Stifte gelegt und sind mit der Drehung jedes Polstücks so synchronisiert, daß sie angelegt werden, wenn ein Polstück so liegt, daß die Tonerteilchenkette den Aufzeichnungsspalt überbrückt und daher Toner auf das Aufzeichnungselement übertragen wird. Die praktisch maximale Druckgeschwindigkeit für eine gegebene Druckqualität (d.h. Aufzeichnungspunkte pro Zentimeter) dieser Drehmagnetmaschine wird begrenzt durch die Anzahl der Magnetpolstücke und der Drehgeschwindigkeit der Magnetrolle.Es ist weiterhin anerkannt, daß in einem Teil der Zeitspanne, während der ein Magnetpolstück der Magnetrolle an den Stiftspitzen vorbeidreht, ein elektronisch gut leitfähiger Pfad über den Toner nicht aufrechterhalten bleibt und sich deshalb eine kontinuierliche Tonerlinie in der Richtung der Bewegung des dielektrischen Aufzeichnungselements von einem Schreibstift nach

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der Lehre der US-PS 3 914 771 nicht wirklich erreichen läßt.

Die US-PS 3 946 402 anerkennt die Notwendigkeit, die Tonerzufuhr in einen Spalt zwischen einer Stiftanordnung und einem dielektrischen Aufzeichnungselement zu steuern, behält aber den gleichen Aufbau für die Stiftanordnung, einen ortsfesten Mantel, die Drehwalze und eine Vielzahl magnetischer Polstücke bei, die die US-PS 3 914 771 offenbart, so daß eine Synchronisierung der angelegten elektronischen Impulse mit der Lage der Polstücke erforderlich wird. Während man eine Steuerung der Tonerzufuhr in den Aufzeichnungsspalt erreicht, bleibt eine Schwierigkeit, nämlich die Ansammlung von überschüssigem Toner im Aufzeichnungsspalt infolge der Unterschiede der für die sich ausbildenden Aufzeichnungsbilder erforderlichen Tonermenge. Eine veränderliche Tonerzufuhr am Aufzeichnungsspalt bewirkt Änderungen der Größe und des Auftrags des Toners auf dem Aufzeichnungselement am Stift unter dem Einfluß eines Aufzeichnungssignals.

Die vorliegende Erfindung überwindet das Problem der Tonerüberschußansammlungen im Aufzeichnungsspalt, das bei den Anordnungen des Standes der Technik vorliegt. Zusätzlich werden in der vorliegenden Erfindung keine drehenden Magnete am Aufzeichnungsspalt verwendet, so daß keine Notwendigkeit für die Synchronisierung der an die verschiedenen Elektrodenstifte einer Stiftanordnung angelegten elektrischen Impulse besteht, wobei man eine optimale Ausbildung von Ketten aus elektronisch leitfähigem Toner im Aufzeichnungsbereich zwischen der Stiftanordnung und einem Aufnahmeelement erreicht und die Geschwindigkeitseinschränkungen vermeidet, denen die Anordnungen des Standes der Technik infolge der Anzahl der Magnetpolstücke und deren Drehgeschwindigkeit unterliegen. Es hat sich herausgestellt, daß die vorliegende Erfindung die

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Ablagerung des Toners in einer echt kontinuierlichen Linie in Richtung der Bewegung des Aufzeichnungselements bei kontinuierlichem Anlegen eines elektrischen Potentials an einen Schreibstift ergibt.

Das Verfahren und die Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung werden eingesetzt mit elektronisch leitfähigem Toner und weist eine erste und eine zweite Elektrode auf, die einem Aufnahme- Aufzeichnungselement beabstandet gegenüber angeordnet sind, das von der ersten Elektrode beabstandet liegt, um einen Aufzeichnungsbereich zwischen der ersten Elektrode und dem Aufnahme-Aufzeichnungselement herzustellen. Das Aufnahme-Aufzeichnungselement kann in elektronischen Kontakt mit der zweiten Elektrode treten und die erste Elektrode und das Aufnahme-Aufzeichnungselement sind relativ zueinander bewegbar. Eine Tonervorratseinrichtung ist vorgesehen, die den Toner in den Aufzeichnungsbereich mit regelmäßiger bzw. verhältnismäßig gleichmäßiger Geschwindigkeit einführt, wo er auf dem Aufnahme-Aufzeichnungselement als Bildtoner abgelagert werden soll. Eine krafterzeugende Einrichtung erzeugt eine zeitlich verhälntismäßig konstante Kraft, die auf den dem Aufzeichnungsbereich zugeführten Toner wirkt, um über den Toner zwischen der ersten Elektrode und dem Aufnahme-Aufzeichnungselement einen elektronisch leitfähigen Pfad herzustellen, und erzeugt weiterhin eine zeitlich verhältnismäßig konstante Kraft, um einen Teil des Toners aus dem Aufzeichnungsspalt und aus dem elektronischen Kontakt mit dem Toner im AufZeichnungsspalt zu entfernen. Die Vorrichtung weist weiterhin eine Schaltungsanordnung auf, mit der elektrische Aufzeichnungspotentialsignale an die erste relativ zur zweiten Elektrode angelegt werden können, damit ein Teil des im Aufzeichnungsbereich

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vorhandenen Toners als Bildtoner auf dem Aufnahme-Aufzeichnungselement abgelagert werden kann. Die tonerentfernende Kraft dient dazu, im Aufzeichnungsbereich eine verhältnismäßig konstante Tonermenge aufrechtzuerhalten, so daß bezüglich der elektronischen Pfade, die der den Spalt zwischen der ersten Elektrode und dem Aufnahme-Aufzeichnungselement überbrückende Toner herstellt, gleichmäßige Verhältnisse herrschen.

Eine gewisse Tonermenge kann jedoch in den bildfreien (Hintergrund-) Bereichen des Tonerbildes auf dem Aufzeichnungselement zurückbleiben. Eine zweite tonerentfernende Kraft kann nun (in Bewegungsrichtung) hinter der ersten Elektrode aufgebracht werden, um den in einigen Ausführungsformen in den Hintergrundbereichen des Bildes vorliegenden Toner zu entfernen. Diese zweite tonerentfernende Kraft ist nicht unbedingt nötig, ermöglicht aber einen größeren Spielraum hinsichtlich der physikalischen Eigenschaften und der Anordnung der Komponenten, die zum Herstellen des Tonerbildes verwendet werden.

Die vorliegende Erfindung ist einsetzbar als Aufzeichnungsverfahren bzw. -vorrichtung hoher Arbeitsgeschwindigkeit und Bildgüte für einen Drucker in Rechenanlagen, der entweder unmittelbar auf Papier druckt, oder gemeinsam mit einer Kamera und einer Verkleinerungsoptik als Mikrofilm-Aufzeichnungsvorrichtung. Die erreichbare hohe Geschwindigkeit und Auflösung machen die Vorrichtung und das Verfahren geeignet auch für den Photosatz und zur direkten Übertragung elekronischer Informationen auf Druckplatten.

Zusätzlich läßt sich mit der Erfindung ein Stiftdrucker erstellen, der sich leicht bei unterschiedlichen Geschwindigkeiten betreiben läßt; man kann ihn also als Ausgabedrucker

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für bestimmte Faksimilegeräte verwenden, die mit veränderbarer Geschwindigkeit arbeiten.

Mit der vorliegenden Erfindung läßt sich eine Druckvorrichtung erstellen, die bis zu 16 oder mehr unterschiedliche bzw. kontinuierliche Grauwerte bei variabler Grauskala (Gammacharaktersitik) drucken kann und eine derartige Auflösung sowie Arbeitsgeschwindigkeit bietet, daß man sie als Drucker in einem elektronischen Kopiergerät verwenden kann, der mit elektrischen Potentialsignalen aus einem optoelektronischen Wandler angesteuert wird, der eine zu kopierende Vorlage abtastet.

Weiterhin bietet die vorliegende Erfindung einen vereinfachten Aufbau der Stiftanordnung.

Das Wesen und die Ziele der vorliegenden Erfindung wollen nun unter Bezug auf die beigefügte Zeichnung ausführlich beschrieben werden.

Fig. 1 ist eine schaubildliche Darstellung einer Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 ist eine ausführlichere schaubildliche Darstellung einer Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung;

Fig. 3 ist eine Teilperspektivdarstellung einer für die Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung einsetzbaren Stiftanordnung;

Fig. 4 ist eine schaubildliche Einzelheit einer auf die Vorrichtung nach Fig. 2 anwendbaren Abänderung ;

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Fig. 5 ist eine schaubildliche Einzelheit einer weiteren, auf die Vorrichtung nach Fig. 2 anwendbaren Abänderung;

Fig. 6 ist eine schaubildliche Einzelheit einer weiteren auf die Vorrichtung der Fig. 2 anwendbaren Abänderung;

Fig. 7 ist eine Perspektivdarstellung einer mit der Vorrichtung nach Fig. 2 einsetzbaren Stiftanordnung; und

Fig. 8 ist eine Perspektivdarstellung einer weiteren Stiftanordnung, die für die Vorrichtung der Fig. 2 geeignet ist.

Die Fig. 1 zeigt schematisiert eine Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung, die betrieblich das Verfahren nach der vorliegenden Erfindung durchführt. Die grundsätzliche Vorrichtung nach der Erfindung weist eine Stift-Aufzeichnungselektrode 1 auf, die mit einem Teil - beispielsweise der Spitze 2 - von einem Aufzeichnungselement 3 geringfügig beabstandet ist. Das Aufzeichnungselement 3 weist eine elektrisch verhältnismäßig leitfähige Elektrode 4 sowie ein Aufnahme-Aufzeichnungselement 5 in elektronischem Kontakt mit der Elektrode 4. Der hier verwendete Ausdruck "elektronischer Kontakt" soll eine Berührung bzw. einen Kontakt zwischen zwei Materialien bezeichnen, bei dem der Ladungstransport über die Grenzfläche zwischen den beiden Materialien hauptsächlich durch die elektronischen Eigenschaften der beiden Materialien, nicht durch andere zwischenliegende oder umgebende Materialien bestimmt wird. Das Aufnahmeelement 5 hat eine Aufzeichnungs- bzw. Aufnahmefläche 6, die verhältnismäßig gering von der Spitze 2 der Aufzeichnungselektrode 1 beabstandet ist, um einen Aufzeichnungsbereich herzustellen. Die kürzeste Distanz zwischen der Spitze 2 und der Fläche 6 ist in

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Fig. 1 als der Abstand D dargestellt, der die Breite des Aufzeichnungsspalts bezeichnet. Es ist die Aufgabe der Elektrode 4, elektronischen Kontakt zu derjenigen Seite des Aufnahmeelements 5 herzustellen, die von der Spitze 2 abgewandt ist, und zwar mindestens an einem Punkt bzw. Bereich, der allgemein in einer Linie mit der Spitze 2 liegt. Auf diese Weise läßt das Aufnahme-Aufzeichnungselement 5 sich als Bogen bzw. Blatt unter Relativbewegung zwischen dem Bogenmaterial und der Elektrode 4 vorsehen. Alternativ kann das Aufnahmeelement 5 als eine Materialschicht vorliegen, die auf der Elektrode 4 haftet, um die gewünschte elektronische Berührung herzustellen. Eine Relativbewegung wird zwischen der Aufzeichnungselektrode 1 und dem Aufnahme-Aufzeichnungselement 5 erzeugt. Diese Bewegung ist mit dem Pfeil 7 angedeutet, der eine Bewegung des Aufnahme-Aufzeichnungselements nach links (in Fig. 1) zeigt. Eine verhältnismäßig konstante Kraft wird im Bereich zwischen der Spitze 2 der Elektrode 1 und der Aufzeichnungsfläche 6 mit einer krafterzeugenden Einrichtung 9 erzeugt; diese Kraft wirkt auf den elektronisch leitfähigen Toner 8, der dem Aufzeichnungsbereich aus einer Versorgungseinrichtung zugeführt wird, die schaubildlich durch den Toner bei 10 dargestellt ist, um einen elektronisch leitfähigen Pfad zwischen der Elektrode 1 und dem Element 5 über den Toner herzustellen. Sind die Tonerteilchen 8 magnetisch anziehbar, kann es sich bei der krafterzeugenden Einrichtung 9 um eine stationäre Magnetquelle handeln, die eine Kraft durch ein relativ konstantes Magnetfeld erzeugt. Die stationäre Magnetfeldquelle 9 kann beispielsweise ein Elektromagnet oder ein Permanentmagnet sein. Infolge der Wirkung dieses Magnetfeldes bilden Teilchen des magnetisch anziehbaren und elektronisch leitfähigen Toners 8, die während des Betriebs der Anordnung in den Aufzeichnungsbereich gebracht werden, kettenartige Tonerteilchenaggregate zwischen der Spitze 2 der Elektrode 1 und der Auf-

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Zeichnungsfläche 6, die ihrerseits einen elektronisch leitfähigen Pfad zwischen der Elektrode 1 und der Oberfläche herstellen. Während die Magnetkraftquelle 9 rechts von der Elektrode 1 gezeigt ist, kann sie beliebig so liegen, daß sie an der Spitze 2 eine starke magnetische Kraft ausübt. Vorzugsweise wird das verfügbare Magnetfeld an oder nahe der Spitze 2 der Elektrode 1 konzentriert. Zu diesem Zweck kann die Elektrode 1 vorzugsweise aus einem magnetisch permeablen Material bestehen, wenn eine von der Elektrode 1 separate Magnetkraftquelle 9 vorgesehen ist. Es ist auch möglich, eine Elektrode 1 zu verwenden, die permanent magnetisiert ist, um diese magnetische Kraft zu erzeugen. Die Tonerversorgungseinrichtung 10 sorgt für eine regelmäßige bzw. gleichmäßige Zufuhr des Toners in dem Aufzeichnungsbereich· Die Tonerströmung in dem Aufzeichnungsbereich ist mit dem Pfeil A angedeutet. Die Art und Weise, auf die für eine regelmäßige bzw. gleichmäßige Tonerzufuhr gesorgt wird, ist für die vorliegende Erfindung nicht kritisch und eine Anzahl bekannter Einrichtungen zum Erreichen dieses Ziels ist unten im Zusammenhang mit den verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung beschrieben.

Da eine kettenartige Aufhäufung des Toners 8, die von der Spitze 2 der Elektrode 1 zur Oberfläche 6 des Aufzeichnungselements 3 verläuft, eine Vielzahl elektronisch leitfähiger Pfade zwischen der Spitze 2 und der Oberfläche 6 herstellt, bewirkt das Anlegen eines elektrischen Potentials zwischen die Elektrode 1 und die Elektrode 4 einen elektronischen Stromfluß in einer Richtung über den Toner und damit eine Ansammlung elektrischer Ladung auf den Tonerteilchen an der Oberfläche 6, so daß eine Anziehungskraft zwischen diesen Tonerteilchen und der Oberfläche 6 wirkt, die höher sein kann als die auf die Tonerteilchen wirkende magnetische Kraft, so daß der geladene Toner auf einem Teil des Aufnahme-

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elements 5 verbleibt und dort zur Abbildung beiträgt. Ein solches elektrisches Potential, das ausreicht,um Toner als Bildtoner abzulagern, soll im folgenden als elektrisches Aufzeichnungspotential bezeichnet werden. Der aus dem Aufzeichnungsspalt als Bildtoner herausgeführte Toner ist bei 22 mit dem Pfeil C gezeigt, der die Strömung des Bildtoners aus dem Aufzeichnungsspalt heraus andeutet. Eine ausführlichere Darlegung der Ablagerung des Toners findet sich in der US-PS 3 816 840.

Das Anlegen eines elektrischen Aufzeichnungspotentials ist schematisiert in der Fig. 1 gezeigt; dabei ist die Elektrode 1 über eine Impedanz 11 an eine Seite einer elektrischen Potentialquelle gelegt, die als Batterie 12 dargestellt ist, deren andere Seite über eine als Schalter 13 gezeigte und mit der Impedanz 14 in Reihe liegende Schalteranordnung zur Elektrode 4 führt. Die Impedanzen 11, 14 sind hier nur zur Erläuterung der allgemeinen Form des Stromkreises angegeben; sie können zwar vorhanden sein, aber nicht unbedingt als konkrete Schaltungselemente. Schließt man den Stromkreis durch Umlegen des Schalters 13, fließt ein Strom in einer Richtung über den Toner im Aufzeichnungsspalt. Die Verwendung von Batterien, Schaltern und dergleichen ist hier nur gattungsspezifisch zur Erläuterung erwähnt. Wie einzusehen ist, kann man an dieser Stelle eine breite Vielfalt elektrischer Einrichtungen einsetzen, die die für die vorliegende Erfindung benötigten elektrischen Potentiale liefern.

Während nur eine einzelne Elektrode 1 gezeigt ist, kann man eine Vielzahl von gegeneinander isolierten Elektroden zu einer Stiftanordnung zusammengefaßt verwenden, wobei für jede Elektrode ein eigener Schalter vorgesehen ist, der an

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sie ein elektrisches Aufzeichnungspotential anlegt, sobald es erwünscht ist.

Mit Ausnahme des an der Spitze 2 konzentrierten Magnetfeldes sorgt die bis hierher beschriebene Anordnung nicht für eine zwangsweise Steuerung des in den Aufzeichnungsbereich gebrachten Toners. Die bis hierher im Zusammenhang mit der Fig. 1 beschriebene Anordnung entspricht der Lehre der US-PS 3 816 840 und insbesondere der in Fig. 15 dieser Patentschrift gezeigten Ausführungsform. Eine derartige Anordnung sorgt für das Ablagern von Tonerbildern auf der Aufzeichnungsfläche 6 entsprechend den zwischen die Elektrode 1 und die Aufzeichnungselektrode 4 gelegten elektrischen Aufzeichnungspotentialen, während dem Aufzeichnungsbereich Toner zugeführt wird. Es hat sich herausgestellt, daß die Gleichmäßigkeit bzw. Reproduzierbarkeit des Aufzeichnungsbildes für ein gegebenes elektrisches Aufzeichnungspotential sich erheblich verbessern läßt, wenn man eine verhältnismäßig konstante Kraft vorsieht, die auf die Toneraggregate 8 im Aufzeichnungsbereich wirkt, um Toner aus diesem zu entfernen und so im Aufzeichnungsbereich eine konstante Tonermenge aufrechtzuerhalten, wobei die Tonerabfuhr so erfolgt, daß der abgeführte Toner nicht in elektronischen Kontakt mit dem Toner im Aufzeichnungsbereich steht.

Die Wichtigkeit dieser Tonerabführkraft läßt sich einsehen, wenn man die Entstehung des Tonerbildes ohne eine solche Kraft betrachtet. Da die Tonerbildbildung im allgemeinen voraussetzt, daß elektrische Aufzeichnungspotentiale zu verschiedenen Zeitpunkten an die Elektroden 1, 4 gelegt werden, ändert sich entsprechend auch die mit dem Pfeil C gezeigte Tonermenge, die aus dem Aufzeichnungsbereich auf die Aufnahmefläche 6 fließt und dort das Aufzeichnungsbild 22

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bildet. Da die Strömungsrate des mit dem Pfeil A gezeigten Toners in den AufZeichnungsbereich nicht der zeitlichen Bildtonermenge 22 entspricht, die zum Aufbau des Aufzeichnungsbildes erforderlich ist (d.h. A^ C), bleibt die Tonermenge in den in elektrischer Berührung mit der Elektrode 1 stehenden und den Raum zwischen dieser und der Aufnahmefläche 6 überbrückenden kettenartigen Ansammlungen 8 während des Ablaufs des Aufzeichnungsvorgangs nicht konstant. Diese Schwankungen der Menge der Toneraggregate 8 bewirkt Schwankungen der elektronischen Kontaktfläche der Toneraggregate auf der Elektrode 1 und in der Größe der Kontaktfläche zwischen der Aufnahmefläche 6 und den Toneraggregaten 8 sowie Schwankungen der vom Toner hergestellten elektronischen Pfade. In Ausfuhrungsformen mit einer Vielzahl von Stiftelektroden 1 ändern sich auch die elektrischen Leitungspfade zwischen nebeneinanderliegenden Stiften durch die Toneraggregate 8 im Aufzeichnungsspalt mit der Tonermenge in den den Spalt überbrückenden Toneraggregaten. Die Menge und räumliche Anordnung der Tonerteilchen auf der Aufnahmefläche 6 beim Anliegen eines gegebenen elektrischen Aufzeichnungspotentials und folglich die Gleichmäßigkeit bzw. Reproduzierbarkeit des Aufzeichnungsbildes für das gegebene elektrische Aufzeichnungspotential ändern sich also mit üngleichmäßigkeiten der mit den Pfeilen A und C gezeigten Tonerströme. U.a. aus diesen Gründen ist ersichtlich, daß die Erzeugung von Aufzeichnungsbildern mit gegebenen elektrischen Aufzeichnungspotentialen bei hoher Bildgüte möglich ist, wenn man eine konstante Tonermenge im Aufzeichnungsbereich aufrechterhält, um für einen elektronischen Kontakt zwischen der Elektrode 1 und der Oberfläche 6 des Aufzeichnungselements 5 während des AufzeichnungsVorgangs zu sorgen, d.h. die Tonermenge im Aufzeichnungsbereich im Gleichgewicht hält.

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Die bereits erwähnte Tonerabführkraft dient dazu, eine konstante Tonermenge im Aufzeichnungsbereich aufrechtzuerhalten, indem sie Toner aus dem Aufzeichnungsbereich entfernt, der sich dort über diese konstante Menge hinaus infolge von Änderung der Strömung A in den Aufzeichnungsbereich hinein und Änderungen der Strömung C aus dem Aufzeichnungsbereich hinaus in Form der Tonerbilder ansammelt. Die Bewegung des Toners unter der Einwirkung der Tonerabführkraft ist in Fig. 1 mit dem Pfeil B dargestellt, wobei der Ursprung der Tonerabführkraft bei 15 und der abgeführte Toner bei 50 gezeigt sind. Die Tonerabführeinrichtung 15 kann auf einer oder auch beiden Seiten der Elektrode 1 angeordnet werden.

Die Zufuhr des Toners in den Aufzeichnungsbereich, die Wirkung der magnetischen Kraft an der Spitze 2 der Elektrode 1, die Ablagerung des Toners unter der Wirkung des angelegten elektrischen Aufzeichnungspotentials sowie die auf die im Aufzeichnungsbereich auf die Toneraggregate 8 wirkende Tonerabführkraft ergeben im stetigen Zustand ein Gleichgewicht der Tonerströmung, die sich symbolisch zu A = B + C ausdrücken läßt, so daß eine ausreichende und konstante Menge der kettenartigen Aggregate 8 in elektronischem Kontakt mit der Elektrode 1 unabhängig von der Strömung C bleibt. Dieser stetige Zustand wird fast sofort erreicht, wenn Toner mit der Strömung A in den Aufzeichnungsbereich einströmt, und bleibt während des Aufzeichnungsvorgangs erhalten, sofern die Bildungsrate des Aufzeichnungsbildes und dessen Herausnahme aus dem Aufzeichnungsbereich als Tonerströmung C geringer oder gleich der Tonerströmung A in den Aufzeichnungsbereich hinein ist, d.h. C « A. Die Differenz zwischen den Tonerströmen A und C ist der Überschuß der Tonermenge im Aufzeichnungsbereich über die konstante Menge hinaus, die im Aufzeichnungs-

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bereich aufrechterhalten werden soll, und wird aus dem Aufzeichnungsbereich und aus dem elektronischen Kontakt mit dem Toner im Aufzeichnungsbereich durch die Tonerabführkraft herausgeführt, wie der Tonerstrom B zeigt, d.h. B=A-C. Auf diese Weise erhält man eine Steuerung des in den Aufzeichnungsbereich gebrachten Toners während des gesamten Ablaufs des Aufzeichnungsvorgangs. Es ist lediglich erforderlich, daß eine ausreichende Tonermenge (vergl. den Pfeil A) die Elektrode 1 erreicht, damit Toner kontinuierlich abgelagert werden kann, sofern ein elektrisches Aufzeichnungspotentail anliegt.

Die Tonerabführkraft kann mit einem magnetischen Feld erzeugt werden, wenn ein magnetisch anziehbarer Toner eingesetzt wird; dieses Magnetfeld kann einer ortsfesten Magnetfeldquelle 9, einer separaten Magnetfeldquelle, wie mit der Tonerabführeinrichtung 15 angedetuet, oder einer Kombination aus Magnetfeldquellen entstammen. Anstelle einer Magnetfeldquelle zur Erzeugung der Tonerabführkraft kann man eine Unterdruckquelle verwenden, die an eine nahe dem Aufzeichnungsbereich mündenden Kanal angeschlossen ist. Es hat sich überraschenderweise herausgestellt, daß sich die Tonerabführkraft, die zum Aufrechterhalten einer im stetigen Zustand ausreichenden Tonermenge im Aufzeichnungsbereich dient, über einen breiten Bereich variieren läßt, ohne die Qualität des im Aufzeichnungsbereich bei angelegten elektrischen Potentialsignalen erzeugten Tonerbildes wesentlich zu beeinflussen. Vermutlich ist diese starke Schwankung der nutzbaren Tonerabführkraft möglich infolge der starken Konzentration des Magnetfeldes an der Spitze 2 der Elektrode 1, die das Vorliegen einer ausreichenden Tonermenge im Aufzeichnungsbereich zur einwandfreien Ablagerung des Toners auf der Oberfläche 6 gewährleistet, wobei die Tonerabführkraft jedoch nur überschüssige

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Toneransammlungen aus dem elektronischen Kontakt mit dem Toner im Aufzeichnungsbereich löst.

Wo die Magnetfeldquelle 9 auch dazu dient, die gewünschte Tonerabführkraft zu erzeugen, zieht das Magnetfeld, das nun nicht über die Elektrode 1 in den Aufzeichnungsbereichen eintritt, den Tonerüberschuß zur Magnetfeldquelle 9 hin. Das an den Kanten und Ecken der Anordnung vorliegende Feld kann dazu ausgenutzt werden, um Tonerüberschuß zur Magnetfeldquelle 9 hin und aus dem elektronischen Kontakt mit dem Ton^r im Aufzeichnungsbereich zu bringen. Typische Konfigurationen und Anordnungen der Magnetfeldquelle 9 und der Tonerabführeinrichtung 15 sind unten zu den verschiedenen erläuterten Ausführungsformen der Erfindung dargestellt.

Es ist einzusehen, daß eine geeignete Tonerabführeinrichtung 15 eine Tonerabführkraft aufbringen kann, die nichtmagnetisch ist - beispielsweise eine Luftströmung, die mit einer Unterdruckquelle erzeugt wird, die an der Elektrode 1 im Aufzeichnungsbereich liegt. Weiterhin kann die Tonerabführeinrichtung 15 durch mehrere Abführkräfte dargestellt sein, die gemeinsam wirken.

Vor einer ausführlichen Erläuterung verschiedener Ausführungsformen der Erfindung sollen nun Einzelheiten bezüglich der Eigenschaften geeigneter Materialien und Strukturen für das Aufnahme-Aufzeichnungselement 5, den Toner und die Stiftelektroden 1 betrachtet werden, die zur Durchführung der vorliegenden Erfindung geeignet sind.

Die elektronischen Eigenschaften des Aufnahmeelements 5 beeinflussen die Funktionsweise der vorliegenden Erfindung,

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wobei die Einschränkungen, denen diese Eigenschaften unterliegen, von der jeweiligen Ausführungsform abhängen. Das Produkt des spezifischen Widerstands und der Permittivität (d.h. die dielektrische Relaxationszeit) des Aufnahmeelements 5 sollte hoch genug sein, daß Ladung von dem auf dem Aufnahmeelement 5 abgelagerten geladenen Toner abfließt und die elektrische Kraft zwischen dem Toner und dem Aufnahmeelement 5 unter denjenigen Wert abfällt, der erforderlich ist, um die auf den im Aufzeichnungsbereich befindlichen Toner wirkende Magnetkraft zu überwinden. Die zulässige dielektrische Relaxationszeit des Aufnahmeelements 5 hängt im Einzelfall von der Aufzeichnungsgeschwindigkeit ab und sollte mindestens 10 s sein. Das Aufnahmeelement 5 sollte dick genug sein, daß es dem während des Vorgangs auftretenden elektrischen Potential widerstehen kann; eine Dicke von mindestens 10 mm ist im allgemeinen akzeptabel. Die maximale Dicke des Aufzeichnungselements 5 wird von der im Aufzeichnungsvorgang auftretenden maximalen Spannung und von der für das Tonerbildmuster maximal gewünschten Auflösung bestimmt. Im allgemeinen können dickere Materialien höhere Spannungen und/oder niedrigere spezifische Widerstände fordern. Alternativ kann man die erforderliche effektive dielektrische Relaxationszeit aus der elektronischen Kontaktbarriere an der Grenzfläche zwischen einem geladenen Tonerteilchen und der Oberfläche 6 des Aufnahmeelements 5 bestimmen. In diesem Fall wird der Ladungsaustausch zwischen den Tonerteilchen und dem Aufnahmeelement 5 vollständig oder teilweise von dieser Kontaktbarriere gesteuert, so daß ein Aufnahmeelement 5 eingesetzt werden kann, daß elektronische Eigenschaften ähnlich denen hat, die unten für die Aufzeichnungselektrode 1 beschrieben werden sollen.

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Das Aufnähme-AufZeichnungselement 5 nach der vorliegenden Erfindung kann aus einer breiten Vielfalt von Materialien hergestellt sein - einschließlich dielektrisch beschichtetem Papier, Poymerisatfolien und insbesondere Polyesterfolien, Glas, organischen Epoxybeschichtungen oder dielektrischen Belägen, wie aus Aluminiumoxid, Tanataloxid, Siliziumdioxid, Siliziumnitrid, Zinkoxid und dergleichen. Weiterhin kann das Aufnahmeelement 5 aus einem photoleitfähigen Material allein oder in einem isolierenden Bindemittel aufgebaut sein - beispielsweise Arsenselenid, Titandioxid, Selen, Cadmiumsulfid und organischen Photoleitern wie Poly-N-vinylcarbozol, und zwar allein, sensibilisiert oder in Kombination mit Trinitrofluorenon. Es wird jedoch darauf hingewiesen, daß das Verfahren nach der vorliegenden Erfindung nicht erfordert, daß das Aufnahmeelement 5 ein irgendwie geartetes latentes oder anderes Informationsmuster trägt und daß in diesem Sinn das Aufnahmeelement 5 als elektrisch passiv betrachtet wird. Typische Informationsmuster, die auf einem Aufnahmeelement 5 auftreten können, sind das elektrostatische Ladungsmuster, das die US-PS 3 121 006 offenbart, und ein Leitfähigkeitsmuster, wie es die US-PS 3 563 734 beschreibt. Während diese und andere Muster vorliegen können, wenn das Verfahren nach der vorliegenden Erfindung durchgeführt wird, handelt es sich bei ihm nicht um das Informationsbild, das mittels der vorliegenden Erfindung hergestellt werden soll.

Der in der Vorrichtung und nach dem Verfahren der vorliegenden Erfindung eingesetzte elektronisch leitfähige Toner muß leitfähig genug sein, daß Strom über den im Aufzeichnungsspalt vorhandenen Strom fließen und somit eine wesentliche elektrische Ladung und folglich ein wesentliches elektrisches Potential sich auf dem Toner am Aufnahmeelement 5 aufbauen kann, wenn ein elektrisches Aufzeichnungs-

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potential an die Elektrode 1 gelegt wird und auf den Toner eine elektrische Kraft wirkt, die vorzugsweise um den Faktor zwei oder mehr jede Kraft übersteigt, die der Ablagerung des Toners auf dem Aufnahmeelement 5 entgegenwirkt. Dieser Stromfluß hängt nicht nur vom Widerstand des Toners, sondern auch von anderen Impedanzen ab, die in der Schaltung vorliegen können, so daß die obere Grenze des spezifischen Widerstands des Toners von der jeweiligen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung abhängt. Natürlich ist der Widerstand des Tonerpfads insgesamt der bestimmende Faktor, so daß auch die Dicke, Länge und der Dichtezustand des Tonerpfades berücksichtigt werden müssen. Der Toner muß einen ausreichenden spezifischen Wideerstand haben, daß gemeinsam mit dem spezifischen Widerstand des Aufnahmeelements 5 die erforderliche krafterzeugende Ladung auf den die Oberfläche 6 des Aufnahmeelements 5 berührenden Tonerteilchen nicht in das Aufnahmeelement 5 abfließt, während die elektrische Kraft zur Ablagerung des Toners sich aufbaut. Da der Widerstand des Aufnahmeelements 5 im allgemeinen hoch ist im Vergleich mit dem Widerstand des vom Toner gebildeten Stromflußwegs, ist das Aufnahmeelement 5 bei diesem Ladungsaustausch der begrenzende Faktor und der Toner kann einen sehr geringen spezifischen Widerstand haben, wenn er mit einem Aufnahmeelement 5 mit verhälntismäßig hohem spezifischen Widerstand zusammen eingesetzt wird.

Geeignete leitfähige und magnetisch anziehbare Toner sind handelsüblich; eine bevorzugte Tonerart ist in der US-PS 3 639 245 beschrieben. Derartige Toner sind wärmeschmelzbar, haben allgemein kugelige Teilchen mit einem verhältnismäßig isolierenden Kern und einer elektronisch verhältnismäßig leitfähigen Mantelfläche und sind magnetisch anziehbar. Der elektronische spezifische Widerstand des Toners sollte geringer als etwa 10 Ohm.cm und vorzugsweise

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geringer als 10 Ohm.cm (in einem elektrischen Feld von 100V/cm gemessen) sein. Die Hauptabmessung der Tonerteilchen kann im Bereich von weniger als einem Mikrometer bis etwa 300 μπι, vorzugsweise etwa 5 bis etwa 30 μπι liegen. Kugelförmige Teilchen sind bevorzugt. Toner mit ähnlichen Eigenschaften, die druckfixierbar sind, wie sie die US-PSn 3 925 219 und 3 965 022 beschreiben, sind ebenfalls für die vorliegende Erfindung geeignet. Diese Toner sind nur Beispiele für zahlreiche geeignete Toner.

Die Stift-Aufzeichnungselektrode 1 und die Aufzeichnungselektrode 4 für die vorliegende Erfindung setzen sich jeweils aus mindestens einem Teil zusammen, der elektronisch leitfähig ist. Die elektronisch leitfähigen Teile der Elektroden sollte eine Zeitkonstante (spezifischer Widerstand multipliziert mit der Permittivität) haben, die wesentlich geringer als die Zeitkonstante des Aufnahme-AufzeichnungseIements 5 und der kettenartigen Toneraggregate im Aufzeichnungsbereich ist.Die geeignete Zeitkonstante für diese leitfähigen Teile hängt von der jeweiligen Ausführungsform der Erfindung ab und beträgt im allgemeinen weniger als 10 s, vorzugsweise weniger als 10 s. Der spezifische Widerstand dieser leitfähigen Teile sollte geringer als etwa 10 Ohm.cm, vorzugsweise weniger als etwa 10 Ohm.cm sein.

Die Stift-Aufzeichnungselektrode 1 kann in verschiedenen Gestalten und Formen vorgesehen sein. In den meisten Ausführungsformen handelt es sich um eine lineare Gruppenanordnung von Elektroden, die einen Stiftkopf bildet, in dem jede Stiftelektrode einzeln unmittelbar ober über eine Impedanz an ein schaltergesteuertes elektrisches Aufzeichnungspotential gelegt ist, wie in Fig. 1 schematisiert gezeigt. Die

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Stiftelektroden sind allgemein rechtwinklig zur Richtung der Relativbewegung zwischen der Stiftelektrode 1 und dem Aufnahme-Aufzeichnungselement 5 angeordnet. Die Anzahl der Stiftelektroden pro Längeneinheit in dieser Richtung bestimmt mindestens teilweise die Auflösung des Tonerbildes in dieser Richtung, Für die meisten Ausführungsformen nach der vorliegenden Erfindung läßt die Bildauflösung sich darstellen mit der Anzahl der Stiftelektroden pro Zentimeter oder alternativ als Anzahl der Linienpaare pro Millimeter, wobei letztere typischerweise der halben Anzahl der Stiftelektroden pro Millimeter entspricht. Die Anzahl der Stiftelektroden pro Längeneinheit variiert mit dem Aufbau der Stiftelektrode und hängt von der gewünschten Auflösung ab. Die Anzahl pro Längeneinheit kann auch in Längsrichtung der Stiftelektrodengruppe unterschiedlich sein. Stiftanordnungen von einer bis 200 Stiftelektroden pro Zentimeter sind eingesetzt worden. Die im Aufzeichnungsbereich befindlichen Spitzen der Stiftelektroden können gleich oder unterschiedlich ausgestaltet bzw. geformt sein; dieser Punkt hängt mindestens teilweise von dem herzustellenden Bildmuster ab.

Zur Herstellung der Stiftelektrodengruppen läßt sich eine Vielfalt von Werkstoffen und Aufbauarten verwenden - beispielsweise Eisendraht, Nickeldraht, in Metfallfolien eingeätzte dünne Linie, elektrisch ausgebildete Nickellinien, galvanisierte,ausgeätzte Leitungswege, Laminate aus Metall und Isolierstoff usw. Werden magnetische Kräfte eingesetzt, erhält man mit magnetisch permeablen Werkstoffen für die Elektrode 1 einen besseren Durchgang der Magnetlinien vom das Magnetfeld erzeugenden Element 9 zum Aufzeichnungsbereich zwischen der Spitze der Elektrode 1 und der Oberfläche 6 des Aufnahmeelements 5. Ist die Stiftelektrode 1 aus magnetisch nichtpermeablem Werkstoff hergestellt, kann sie nahe

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einem körperlich getrennten permeablen Material so angeordnet werden, daß sich das erwähnte Magnetfeld im Aufzeichnungsbereich ergibt. Indem man die Gestalt und Lage der Magnetfeldquelle 9 sorgfältig auswählt, kann man das erforderliche Magnetfeld im Aufzeichnungsbereich aufbauen, ohne zur Unterstützung separates permeables Material verwenden zu müssen.

Wird eine Stiftelektrodenanordnung verwendet, verbindet man typischerweise die Anordnung fest mit einem starren Substrat, so daß ein Aufzeichnungskopf entsteht, der sich leicht handhaben läßt und dauerhaft ist. Die jeweilige Gestalt dieses Aufzeichnungskopfes ist nicht kritisch.

Die Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform des elektrographischen AufzeichnungsVerfahrens und der zugehörigen Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung, wobei die Aufzeichnungskonstruktion 3 ein Aufnahme-Aufzeichnungselement 5 aufweist, das als Belag aus einem dielektrischen Material auf der Außenfläche einer elektronisch leitfähigen Trommel 4 vorliegt, die in Fig. 2 im Uhrzeigersinn um ihre Achse drehbar gelagert ist; den Antrieb besorgt ein nicht gezeigter Elektromotor. Die Anordnung der Fig. 2 ist verwendbar mit einem magnetisch anziehbaren und elektronisch leitfähigen Toner.

Die Stiftelektrode 1 nach Fig. 2 ist eine einer Gruppe aus beabstandeten parallelen Elektroden, die ausführlicher die Fig. 3 zeigt, in der die Elektroden 1 in ein Epoxyharz eingegossen und zwischen zwei Elementen 27, 28 aus elektrisch isolierendem Werkstoff eingeklebt sind. Die Elektroden 1 sind aus magnetisch permeablem Material hergestellt. Die Stiftgruppe liegt allgemein rechtwinklig zu und verhältnismäßig gering beabstandet von der Aufzeichnungsfläche 6 der

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Fig. 2, wobei die Spitzen 2 der Stiftelektroden parallel zur Aufzeichnungsfläche 6 liegen. Der Aufzeichnungsspalt d.h. der kürzeste Abstand zwischen den Stiftelektrodenspitzen 2 und der Aufzeichnungsfläche 6 sollte minimal gleich dem Durchmesser des größten Tonerteilchens des einzusetzenden Toners sein. Praktisch sollte der Spalt vorzugsweise groß genug sein, daß eine Vielzahl von Tonerteilchen, die mindestens ein langgestrecktes kettenartiges Toneraggregat bilden, im Spalt unterkommen können, so daß ein geeigneter elektronisch leitfähiger Pfad zwischen den Spitzen 2 und der Oberfläche 6 gewährleistet ist. Ein geeigneter Abstandsbereich für den Spalt reicht von 5 bis 5000 μΐη, vorzugsweise von 50 - 700 um. Je geringer in einem gegebenen Fall der Abstand zwischen nebeneinanderliegenden Stiftelektroden, um die erreichbare Bildauflösung zu verbessern, desto kleiner sollten im allgemeinen die Tonerteilchen und desto schmaler der Aufzeichnungsspalt sein.

Eine ortsfeste Magnetfeldquelle 9 in der Form von zwei Elektromagneten oder Permenantmagneten, die starr an und auf gegenüberliegenden Seiten des Aufzeichnungskopfes angeordnet sind, erzeugt die gewünschte hohe magnetische Kraft an der offenliegenden Spitze 2 jeder der Stiftelektroden. In dieser Ausführungsform erzeugen die Elektro- bzw. Permanentmagneten als Magnetfeldquelle 9 auch die Tonerabführkraft in Form einer schwächeren magnetischen Kraft am Aufzeichnungsbereich, die überschüssigen angesammelten Toner aus dem elektronischen Kontakt mit dem Toner im Aufzeichnungsbereich entfernt und damit die erforderliche Gleichgewichtsmenge des Toners im Aufzeichnungsbereich aufrechterhält, während frischer Toner in den Aufzeichnungsbereich regelmäßig bzw. gleichmäßig eingeführt wird. Der von der Magnetfeldquelle 9 gesammelte Tonerüberschuß kann mit einem an der Quelle 9

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vorgesehenen Saugsystem abgeführt werden. Zwei Leitungen 16 (vergl. Fig. 2), die an eine Unterdruckquelle (nicht gezeigt) angeschlossen sind, können so angeordnet werden, daß sie in geringem Abstand von den die Magnetfeldquelle 9 darstellenden zwei Magneten münden,um den Tonerüberschuß sofort aufzunehmen, während er sich ansammelt. In der bevorzugten Ausführungsform dient also die Magnetfeldquelle 9 auch als Tonerabführeinrichtung 15.

Wie bereits erwähnt, lassen sich für die Elektrode 1 magnetisch permeable Werkstoffe einsetzen. Indem man das für die Elektrode 1 eingesetzte Material permanent magnetisiert, braucht kein separates, ein Magnetfeld erzeugendes Element 9 verwendet zu werden. In diesem Fall kann man den Unterdruck an den Leitungen 16 sowie die Lage deren Mündungen so einstellen, daß sie die Tonerabführeinrichtung bilden.

Die Tonerzufuhreinrichtung 10, die der Aufzeichnungsfläche 6 eine gleichmäßige bzw. regelmäßige Schicht aus trockenem magnetisch anziehbaren und elektronisch leitfähigem Toner 8 zuführt, weist ein Tonerauftragselement in Form einer magnetischen Walze auf, bei der ein elektronisch leitfähiger Mantel 17 innen mit einer oder mehreren ortsfesten Magneten 18 versehen ist. Der Mantel 17 wird im Uhrzeigersinn schnell genug gedreht, um Toner zuzuführen, während der Toner 8 mit einer Rakel 19 aus einem Tonervorratstrichter (allgemein bei 20 gezeigt) dosiert auf den Mantel gegeben wird. Der Mantel 17 ist elektrisch an eine Gleichspannungsquelle 21 angeschlossen, deren Ausgangsspannung hoch genug ist, daß der Toner elektrisch aufgeladen wird und auf der Aufzeichnungsfläche 6 haftet, die dann durch die Drehung der Trommel 4 im Uhrzeigersinn den Toner in den Aufzeichnungsbereich an den Spitzen 2 der Stiftelektroden trägt. Die La-

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dung auf dem Toner nimmt infolge gesteuerter Leckabströmung in das Aufnahmeelement 5 ab, während der Toner sich zum Aufzeichnungsbereich an der Elektrode 1 bewegt. Im Aufzeichnungsbereich wird im wesentlichen der gesamte Toner von der Aufzeichnungsfläche 6 hinweg durch die im Aufzeichnungsbereich vorliegende magnetische Kraft bewegt, wobei sich kettenartige Aggregate aus Toner bilden, die den Aufzeichnungsspalt überbrücken. Wie zur Fig. 1 beschrieben, sind die Stiftelektroden wahlweise einzeln an Quellen elektrischer Aufzeichnungspotentiale anschaltbar, die Spannungsimpulse geeigneter Amplitude und Dauer entsprechend einem gewünschten Tonerbild liefern können. Wie im Zusammenhang mit der Vorrichtung nach Fig. 1 beschrieben, wird Toner auf die Aufnahme-Aufzeichnungsfläche 6 bildmäßig gegenüber den Spitzen derjenigen Stiftelektroden--abgelagert, an die ein elektrisches Aufzeichnungspotential bezüglich der Aufnahmeelektrode 4 angelegt worden ist. Bildtoner wird am Aufnahmeelernent 5 festgehalten durch elektrische Kräfte, die die obenerwähnten magnetischen Kräfte im Aufzeichnungsbereich übersteigen. In diesem Sinn ist dieser Toner wieder dem Aufnahmeelement 5 zugeordnet und bewegt sich aus dem Aufzeichnungsbereich infolge der weiteren Drehbewegung der Aufzeichnungstrommel, wie bei 22 angedeutet. Erhält eine Stiftelektrode kein elektrisches Aufzeichnungspotential, wird auch kein Toner in den dieser Elektrode gegenüberliegenden Bereich der Aufzeichnungsfläche abgelagert, d.h. der Toner haftet magnetisch weiter an dieser Elektrode. Tonerketten an inaktiven Stiftelektroden erfordern keine weitere Tonerzufuhr; der dennoch zufließende Toner schafft einen Tonerüberschuß, der aus dem Aufzeichnungsbereich und aus dem elektronischen Kontakt mit dem Toner im Spalt durch eine Tonerabführkraft gezogen wird, die in Fig. 2 durch die magnetische Anziehungskraft dargestellt ist, die die Magnetfeldquelle 9 erzeugt. Auf diese Weise wird

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ein Toneraufzeichnungsbild ausgebildet, wenn ein elektrisches Aufzeichnungspotential anliegt, während überschüssiger Toner, d.h. Toner, der nicht zum Ausbilden des Auszeichnungsbildes oder zum Auffüllen der Tonerketten benötigt wird, aus dem Aufzeichnungsbereich herausgezogen wird, so daß eine konstante Tonermenge im Aufzeichnungsbereich vorliegt. Dieser abgeführte Tonerüberschuß kann dann in den Trichter 20 für die Auftragswalze zurückgeführt und erneut verwendet werden. Beispielsweise kann man den Tonerüberschuß von der Magnetfeldquelle 9 mit dem mit den beiden Saugleitungen 16 teilweise angedeuteten Absaugsystem entfernen.

Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung, der in Verbindung mit der Fig. 1 nicht erörtert worden ist, betrifft die wahlweise Verwendung einer zweiten Tonerabführeinrichtung. Wie die Fig. 2 zeigt, wird der auf der Aufzeichnungsfläche 6 im Aufzeichnungsbereich gehaltene Bildtoner durch die vorerwähnten elektrischen Kräfte auf der Aufzeichnungsfläche gehalten und dieser bei 22 gezeigte Bildtoner läuft dann mit der Aufzeichnungsfläche 6 aus dem Aufzeichnungsbereich hinaus. Eine verhältnismäßig sehr kleine Menge des nicht bildbildenden bzw. Hintergrundtoners kann auf der Aufzeichnungsfläche 6 nach dem Durchlauf durch den Aufzeichnungsbereich zurückbleiben. Dieser Hintergrundtoner wird während des AufzeichnungsVorgangs nicht geladen und haftet folglich wesentlich schwächer auf der Aufzeichnungsfläche als der Bildtoner 22. Eine zweite Tonerabführeinrichtung 23, die an der Aufzeichnungsfläche 6 in Bewegungsrichtung hinter dem Aufzeichnungsbereich liegt, liefert eine Kraft, mit der dieser nicht bildbildende bzw. Hintergrundtoner entfernt werden kann; vergl. Fig. 2. Ein ortsfester Mantel 24 liegt dabei an der Aufzeichnungsfläche 6, wobei ein oder mehrere Magneten 25 drehbar im Mantel 24 angeordnet sind und ein

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Magnetfeld auf dessen Außenseite erzeugen. Eine (nicht gezeigte) geeignete Antriebseinrichtung zum Drehen der Magnete 25 und ein Behälter 26, der mit einer Kante nahe der Manteloberfläche angeordnet ist, sind ebenfalls vorgesehen. Der locker haftende Hintergrundtoner wird durch das Magnetfeld von der Oberfläche 6 abgezogen und infolge des drehenden Magneten 25 auf dem Mantel aus dem Bereich zwischen dem ortsfesten Mantel und der Aufzeichnungsfläche zum Behälter 26 geführt. Die Kante des Behälter 26, die sich unmittelbar am Mantel befindet, hebt den Toner von diesem ab und führt ihn in den Behälter.Ist der Behälter 26 so angeordnet, wie es die Fig. 2 zeigt, werden die Magneten im Gegenuhrzeigersinn gedreht, damit der Toner infolge des magnetischen Effekts im Uhrzeigersinn um den Mantel 24 läuft.

Nachdem er gegebenenfalls an der wahlweise eingesetzten zweiten Tonerabführeinrichtung 23 vorbeigelaufen ist, kann der Toner 22 auf dem Aufnahmeelement 5 direkt fixiert oder auf ein zweites Substrat, an dem er fixiert werden soll, oder noch weiter geführt werden. Alternativ kann der Bildtoner 22 eine zeitweilige Bilddarstellung entweder auf dem Aufnahmeelement oder einem anderen Substrat bilden, die dann mit anderen Mitteln wie Kameras, magnetischen Einrichtungen, Photozellen, dem menschlichen Auge oder anderen Mitteln, die die An- oder Abwesenheit des Toners erfassen können, betrachtet bzw. festgehalten werden kann. Falls erwünscht, kann man das Aufnahmeelement 5 erneut benutzen. In diesen Fällen entfernt man das Tonerbild 22 vom Aufnahmeelement 5 mit einer Bürste oder mit einer magnetischen Einrichtung, die eine stärkere Kraft ausübt als die, die den Bildtoner 22 auf dem Aufnahmeelement 5 hält. Ist das Aufnahmeelement 5 fest mit einer Elektrode zu einer Einheit verbunden, kann das Löschen bzw. Entfernen des Toners mit derjenigen Einrichtung erfolgen, mit der die Gegenkraft gegen die anfäng-

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liehe Ablagerung des Toners auf dem Element 5 erzeugt wurde, sofern die Tonerhaltekraft unter denjenigen Wert abgesunken ist, die diese Einrichtung ausübte - beispielsweise durch
Ladungsabfluß in das Aufnahmeelement 5 oder auf andere Weise.

Das permanente Fixieren des Tonerbildes auf einem Substrat kann auf herkömmliche Weise erfolgen - beispielsweise mit
Druck, Wärme oder Kombinationen von beiden sowie mit chemischen Bindemitteln oder durch Aufbringen einer Folie auf
die das Tonerbild tragende Fläche. Das gewählte Fixierverfahren kann auch von den Eigenschaften des im Einzelfall
verwendeten Toners abhängen.

Infolge dieses neuartigen Vorgangs, bei dem eine konstante Tonermenge kontinuierlich im Aufzeichnungsbereich aufrecht und in elektronischem Kontakt mit den Stift-Aufzeichnungselektroden und der Oberfläche 6 des Aufnahmeelements 5 gehalten wird, und da die einzelnen Stiftelektroden mit beliebiger Geschwindigkeit und für die gewünschte Dauer angesteuert werden können, kann man mit dem Aufzeichnungsverfahren nach der vorliegenden Erfindung sehr hohe Geschwindigkeiten in der Größenordnung von 200cm/s und mehr erreichen. Das Verfahren läßt sich weiterhin an das Aufzeichnen mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten anpassen und erlaubt, bei den vorerwähnten hohen Geschwindigkeiten eine
hohe Auflösung zu erreichen - beispielsweise entsprechend
10 Linienpaaren pro Millimeter oder besser.

Die Fig. 4 zeigt eine Modifikation der Vorrichtung nach
Fig. 2, bei der zur Zufuhr einer gleichmäßigen bzw. regelmäßigen Tonermenge 8 in den Aufzeichnungsbereich eine andere Tonerzuführeinrichtung 10 eingesetzt ist. In der Fig. 4 weist die Tonerzuführeinrichtung 10 einen Vorratsbehälter 29 für

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Toner auf, der über dem Aufzeichnungsbereich liegt, wobei ein Toner aufnehmendes Element 30 winklig liegt und Toner aus dem Behälter 29 aufnehmen kann und diesem erlaubt, gleichmäßig auf der Oberfläche des Elements 30 entlang in den Aufzeichnungsbereich zwischen der Oberfläche 6 des Aufnahmeelements 5 und der Spitze 2 der Stift-Aufzeichnungselektrode 1 zu fließen. In diesem Fall wird ein einzelner Magnet (in Bewegungsrichtung) hinter der Elektrode als Magnetfeldquelle 9 verwendet, die das erforderliche Magnetfeld im Aufzeichnungsbereich sowie das Magnetfeld zum Abziehen des Tonerüberschusses aus dem Aufzeichnungsbereich und aus dem elektronischen Kontakt mit dem Toner in diesem erzeugt.

Die Fig. 5 zeigt eine weitere Modifikation der Anordnung nach Fig. 2, bei der die Tonerzufuhrvorrichtung 10, die für eine gleichmäßige bzw. regelmäßige Tonerzufuhr 8 in den Aufzeichnungsbereich sorgt, anders ausgebildet ist. Wie in der Fig. 2 weist die Anordnung der Fig. 5 eine Tonerauftragseinrichtung in Form einer Magnetwalze mit einem drehenden, elektronisch leitfähigen Mantel 17 sowie einem oder mehreren ortsfesten Magneten 18 in dem Mantel sowie den Vorratsbehälter mit der Rakel 19 auf. In diesem Fall ist der Mantel 17 an Masse gelegt und (in Bewegungsrichtung) vor der Tonerauftragswalze befindet sich eine GS-Koronaquelle 36, die auf das Aufnahmeelement 5 eine elektrische Ladung aufbringt. Da dann auf dem Aufnahmeelement 5 eine Ladung vorliegt, wird der dem Aufnahmeelement 5 von der Auftragswalze während des Vorbeilaufs des Aufnahmeelements 5 an ihr zugeführte Toner 8 infolge der dem Toner 8 selbst eingeprägten Ladung angezogen, so daß sich aus dem Aufnahmeelement 5 bis zur Stiftelektrode 1 eine gleichmäßige Tonerschicht ausbildet.

Die Fig. 6 zeigt eine weitere Modifikation der Vorrichtung der Fig. 2 bezüglich der wahlweisen zweiten Tonerabführein-

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richtung 23. In der Fig. 6 liegt die zweite Tonerabführeinrichtung 23 als Luftleitung 37 vor, die an eine Luftversorgung (nicht gezeigt) angeschlossen ist und einen stetigen Luftstrom auf die Oberfläche des Aufnahmeelements 5 richtet, der stark genug ist, um die Hintergrundtonerteilchen vom Aufnahmeelement 5 zu lösen. Eine in kurzer Entfernung vom Aufnahmeelement 5 liegende Magnetfeldquelle 35 dient dazu, den abgelösten Hintergrundtoner aufzufangen. Die Mangetfeldquelle 35 kann ein Permanentmagnet sein. Der aufgefangene Toner kann abgesaugt und dann der Tonerzufuhrvorrichtung 10 erneut zugeführt werden.

Die inVerbindung mit der Anordnung der Fig. 2 beschriebene Stiftelektrode wurde als aus magnetisch permeablem Material bestehend bezeichnet. Die Elektrode 1 kann auch aus nichtpermeablem Material bestehen, wobei ein permeables Materialstück nahe der Elektrode angeordnet ist, wie die US-PS 3 879 737 lehrt. Ein dieser Konstruktion entsprechender Aufzeichnungskopf mit einer Drahtstiftanordnung ist in Fig. 7 gezeigt und kann anstelle der Stiftanordnung der Fig. 3 verwendet werden, wo die Elektroden aus magnetisch permeablem Material bestehen. Wie die Fig. 7 zeigt, weist die Drahtstiftanordnung eine Vielzahl eng beabstandeter nichtpermeabler Elektroden 31 auf, die nach herkömmlichen Lichtätzverfahren ausgebildet wurden, um Teile der Kupferkaschierung von einem flexiblen Isolierstoffbogen zu entfernen. Nach dem Ausbilden der Elektroden 31 wird ein weiterer Isolierstoffbogen 33, auf den eine Schicht 34 aus magnetisch permeablem Material fest aufgetragen ist, mit einem isolierenden Kleber 44 als Schicht auf die Kupferelektroden 31 aufgebracht. Der isolierende Kleber 44 füllt dabei den Raum zwischen den Elektroden 31 aus. Verwendet man die Stiftanordnung der Fig. 7 mit der Anordnung der Fig. 2, ordnet man den Bogen 34 aus magnetisch

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permeablem Material der Tonerzufuhrvorrichtung 10 zugewandt an.

Die Fig. 8 zeigt einen weiteren Aufbau für eine Stiftanordnung, in der jeder Stift aus nichtpermeablem Material besteht. Wie im Fall des Aufbaus der Fig. 7 bildet man eine Vielzahl eng beabstandeter nichtpermeabler Elektroden 41 aus, indem man Teile der Kupferfolie auf einem flexiblen Isolierstoff bogen 42 entfernt. Magnetisch permeables Material für jede Elektrode wird bereitgestellt, indem man einen Belag 43 aus magnetisch permeablem Material - beispielsweise Eisen auf die Elektroden 41 beispielsweise galvanisch aufbringt. Der als Aufzeichnungskopf zu verwendende Teil der Gruppe kann dann, falls erwünscht, in ein geeignetes Epoxyharz eingegossen werden,um dem Aufzeichnungskopf die erforderliche Steife zu erteilen.

In den folgenden Beispielen, die die Erfindung nicht einschränken sollen, sind die erwähnten Gleichspannungen - sofern nichts anderes angegeben ist - gegen Masse gemessen und können positiv oder negativ sein.

Beispiel 1

Ein Beispiel der Arbeitsbedingungen und der Leistung des Festmagnetverfahrens mit einer Anordnung der zur Fig. 2 beschriebenen Art ist wie folgt: Die elektronisch leitfähige Aufzeichnungstrornnel 4 hatte einen Durchmesser von 250 mir. und eine Breite von 250 mm. Wie in Fig. 2 gezeigt, war sie um ihre Achse im Uhrzeigersinn mit einer Oberflächengeschwindigkeit von etwa 400 mm/s drehbar gelagert. Die Trommel stellte die leitfähige Elektrode 4 dar. Das Aufnahmeelement 5 war dabei ein etwa 2 μπι dicker Belag oder Film aus Titanepoxysilan der

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in der US-PS 4 042 749 beschriebenen Zusammensetzung, der auf die Trommel 4 aufgebracht war. Eine Tonerauftragsstation 10 der in der US-PS 3 455 276 beschriebenen Art führte der Aufnahmefläche Toner zu. Der leitfähige Mantel 17 war an eine Spannungsquelle 21 angeschlossen, die eine Gleichspannung von etwa 15V lieferte und wurde mit einer Oberflächengeschwindigkeit von etwa 100 mm/s um seine Achse gedreht. Vier ortsfeste Magnetabschnitte 18 aus in ein flexibles Polymerisat ( "Piastiform" der Fa. 3M Company) eingegossenem Bariumferritpulver erzeugten an der Außenfläche des Mantels 17 ein Magnetfeld von etwa 400 G. Das Tonerpulver 8 der in der US-PS 3 639 245 beschriebenen Art hatte eine statische

-4 -1 Leitfähigkeit von etwa 3.10 (Ohm.cm) in einem angelegten Feld von etwa 100 V/cm und wurde auf den drehenden Mantel 17 bei etwa 1mm Abstand der Rakel 19 dosiert aufgegeben. Der Mantel 17 lag etwa 1 mm vom Silanepoxy-Aufnahmeelement 5 entfernt. Bei am Mantel 17 anliegenden 15V erhielt man auf der Aufzeichnungsfläche eine verhältnismäßig gleichmäßige Tonerschicht. Die Anordnung der Stift-Aufzeichnungselektroden 1 bestand aus einer linearen Gruppierung von 3400 elektronisch leitfähigen Drahtstiften mit einem Durchmesser von etwa 30 μΐη bei einem Mittenabstand von etwa 65 um. Die Drahtstifte bestanden aus einer magnetisch permeablen Legierung (49% Fe, 49% Co, 2% V), während die Anordnung in ein Epoxyharz (beispielsweise das Epoxyharz Nr. 5 der Fa. 3M Company, St. Paul, Minnesota, Handelsbezeichnung "Scotchcast") eingegossen und dann zur leichteren Handhabbarkeit und besseren Dauerhaftigkeit auf ein hartes elektrisch isolierendes Substrat wie beispielsweise aus einem Polycarbonatmaterial (ähnlich dem von der Fa. General Electric unter der Bezeichnung "Lexan" erhältlichen) aufgeklebt wurde. Die Spitzen 2 der Stiftelektroden liegen parallel ausgerichtet mit der Aufnahmefläche 6 in einem Abstand von etwa 150 μπι zu dieser, wobei die Draht-

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achsen etwa rechtwinklig zur Aufnahmefläche 6 verlaufen. Ein Magnetfeld von etwa 1 kG wurde an den Stiftspitzen 2 mit zwei Permanentmagneten 9 (aus gesintertem Strontiumferrit; Handelsbezeichnung Ceramic Nö. 8 der Fa. Permag Corp.) einer Länge von etwa 250 mm erzeugt, die parallel zur Aufzeichnungsfläche 6 und in einem Abstand von etwa 10 mm zu dieser verliefen. Die Stift-Elektrodendrähte 1 waren einzeln an eine Vielzahl von elektrischen Aufzeichnungspotentialquellen (nicht gezeigt) angeschlossen, die die Stiftelektrodendrähte etwa auf Massepotential hielten, aber einen Spannungsimpuls einer Amplitude von etwa 30V gegen die auf Masse liegenden Trommeln und einer Dauer von etwa 150us anlegen konnte, wenn Toner auf das Aufnahmeelement aufgetragen werden sollte. Normalerweise kann die Polarität der Signalspannung beliebig sein. Der von den Permanentmagneten 9 abgezogene Tonerüberschuß wurde durch die Leitungen 16 abgesaugt und dem Vorratsbehälter 20 wieder zugeführt. Der auf der Aufnahmefläche 6 im Aufzeichnungsspalt abgelagerte Toner wurde auf dem Aufnahmeelement 5 mittels elektrischer Ladungen festgehalten, wie oben erläutert, und dieser Bildtoner 22 lief mit der Aufzeichnungsfläche 6 aus dem Aufzeichnungsspalt hinaus. Störender Hintergrundtoner auf der Aufzeichnungsfläche 6 wurde entfernt, während die Aufnahmefläche 6 an der zweiten Tonerabführeinrichtung 23 vorbeilief, wie zur Fig. 2 bereits beschrieben. Der ortsfeste, elektronisch leitfähige Mantel 24 war ein Rohr aus rostfreiem Stahl (Normart 304) und lag etwa 3 mm von der Aufnahmefläche 6 entfernt. Acht Abschnitte aus Permanentmagneten 25 in diesem Mantel waren aus gesintertem Strontiumferrit-Magnetmaterial (Eitachi Corp., Nr. YMB- -2G) hergestellt und erzeugten ein Magnetfeld von etwa 500 G auf der Außenfläche des Mantels. Diese Magnetanordnung wurde mit einer Oberflächengeschwindigkeit von etwa 2000 mm/s gedreht .

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Das Nachrichten- bzw. Zeichenmuster, das der Bildtoner 22 darstellt, und das auf der Aufzeichnungsfläche haften bleibt, nachdem dieser am zweiten Abführelement vorbeigelaufen ist, wurde ausgebildet durch wahlweise Ansteuern einzelner Stiftelektroden mit Spannungsimpulsen aus der elektronischen Informationsquelle. Im vorliegenden Beispiel erfolgte die Bildaufzeichnung mit etwa 165 Punkten/cm in der Bewegungsrichtung der Trommel, während der Stiftabstand etwa 154 Punkte/cm parallel zur Aufnähmetrommelachse ergab; damit ist ein qualitativ hochwertiger Druck von beispielsweise alphanumerischen Zeichen mit einer Auflösung von etwa 8 Zeilenpaaren pro Millimeter möglich. Das auf diese Weise ausgebildete Bild wurde durch geeignete Mittel von der Aufzeichnungsoberfläche 6 auf einfaches Schreibpapier übertragen und bildete dort einen dauerhaften Ausdruck der elektronischen Information. Auf diese Weise lassen sich qualitativ hochwertige Bilder erzielen.

Beispiel 2

Die Vorrichtung des Beispiels 1 wurde verwendet, wobei jedoch die Einrichtung 23 zum Entfernen von Hintergrundtoner weggelassen wurde. Der Aufzeichnungsspalt wurde auf etwa 75μΐη verringert und die das Magnetfeld erzeugenden Elemente 9 in eine Lage etwa 6 mm beabstandet von der Aufzeichnungsfläche 6 gebracht. In diesem Beispiel dienen die Magnetelemente 9 dazu, das die Magnetkraft erzeugende Magnetfeld an den Spitzen 2 der Stiftelektroden aufzubauen und den Tonerüberschuß aus dem Aufzeichnungsspalt sowie Hintergrundtoner von der Oberfläche 6 zu entfernen. Der geringere Abstand der Elektrodenspitzen 2 und der Magnetelemente 9 zur Aufzeichnungsfläche 6 ist erforderlich, um ein einwandfreies Abführen des Hintergrundtoners von der Aufzeichnungsfläche zu gewährleisten.

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Beispiel 3

Es wurde die Anordnung des Beispiels 1 verwendet; jedoch wurde das Aufnahmeelement 5 aus einem Titanepoxysilanbelag durch eine Polesterfolie der von der Fa. E.I.duPont unter der Bezeichnung "Mylar" vertriebenen Art in einer Dicke von etwa 25μΐη ersetzt, die einseitig mit Aluminium metallisiert war. Die Polyesterfolie wurde auf der Aufzeichnungstrommel auf geeignete Weise mechanisch festgespannt, wobei die aluminiumbeschichtete Seite elektrischen Kontakt zur leitfähigen Aufzeichnungstrommel 4 hatte. Eine Gleichspannung von 60V (anstelle 15 V) wurde an den leitfähigen Mantel 17 gelegt, um Toner auf die Aufnahmefläche 6 aufzutragen; die an die Stiftelektroden 1 gelegten elektrischen Aufzeichnungsimpulse hatten eine Amplitude von 50 V anstelle 30 V.

Beispiel 4

Die Anordnung des Beispiels 1 wurde verwendet, wobei das Aufnahmeelement 5 aus einem Titanepoxysilanbelag durch ein dielektrisch beschichtetes Papier einer Dicke von etwa 75μπι (Nr. 78-6544-ΟΟΟΟ-7 der Fa. 3M Company, St. Paul, Minnesota, V.St.A.) ersetzt war. Dieses Papier wurde auf geeignete mechanische Weise auf die Aufzeichnungstrommel aufgespannt, wobei die dielektrisch beschichtete Seite als Aufnahmeelement nach außen gewandt war. Die unbeschichtete Seite des Papiers wurde mit der mechanischen Befestigungseinrichtung in elektronischen Kontakt mit der Aufzeichnungstrommel 4 gehalten.

Beispiel 5

Die Anordnung des Beispiels 1 wurde verwendet, wobei jedoch die Permanentmagnetelemente 9 durch einen Elektromagneten er-

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setzt wurden, dessen Spule auf die Stiftanordnung aufgewikkelt worden war, so daß ein Elektromagnet entstand, dessen Achse parallel zu den Achsen der Stifte der Elektrode 1 verlief. Die Spule bestand dabei aus 900 Windungen Magnetdraht eines Durchmessers von 1,3 mm; ein Gleichstrom von etwa 7A durch die Spule ergab ein Feld von etwa 1000 G an den Stiftspitzen 2. Die dem Aufnahmeelement 5 zugewandte Spulenstirnfläche lag in einem Abstand von etwa 10 mm von der Aufzeichnungsfläche 6. Tonerüberschuß wurde aus dem Aufzeichnungsbereich zur Innenkante der Spule gezogen.

Beispiel 6

Es wurde die Anordnung des Beispiels 1 verwendet, wobei jedoch die Drahtstift-Elektrodenanordnung durch eine Stiftanordnung entsprechend der Fig. 8 ersetzt wurde. Die lichtgeätzte Anordnung aus Kupferstiften 41 einer Dicke von etwa 10 um und einer Breite von etwa 20 um bei einem Mittenabstand von etwa 65 um war in einer Dicke von etwa 10 um mit Eisen 43 beschichtet. Diese Anordnung war in ein Epoxyharz (wie im Beispiel 1) eingegossen, um einen Aufzeichnungskopf auszubilden.

Beispiel 7

Die Anordnung des Beispiels 1 wurde verwendet, wobei jedoch die Tonerzuführeinrichtung 10 der Fig.2 durch die in Fig. 4 gezeigte Schüttanordnung mit einem einzelnen Permanentmagneten 9 an der Elektrode 1 Verwendung fand.

Beispiel 8

Die Anordnung des Beispiels 1 wurde verwendet, aber mit der Abänderung der Anordnung nach Fig. 2 entsprechend der Fig.

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Wie in der Fig. 5 war der Mantel 17 der Tonerzuführeinrichtung 10 auf Nullpotential gelegt und durch das Aufnahmeelement (Titanepoxysilan) mit einer Gleichspannungskoronaquelle 36 auf etwa 50 V geladen. Die Koronaquelle war dabei ein etwa 35 um starker vergoldeter Wolframdraht sowie eine geerdete Abschirmung in herkömmlichem Aufbau. Der Draht wurde auf einem Potential von etwa 5 kV_ gehalten und der Gesamtladestrom betrug etwa 30 μΑ. Diese Koronaquelle wurde etwa 10 mm von der Aufzeichnungsfläche und 50 mm von der Auftragswalze entfernt angeordnet.

Beispiel 9

Die Anordnung des Beispiels 1 wurde verwendet, wobei jedoch die zweite Tonerabführeinrichtung der Fig. 2 ersetzt wurde durch die zweite Tonerabführeinrichtung 23 der Fa. 6. Die Leitung 37 richtete Luft aus einer (nicht gezeigten) Quelle auf die Aufzeichnungsfläche mit etwa 0,5 l/s. Die Magnetfeldquelle 35 war ein Permanentmagnet, der etwa 10 mm von der Aufzeichnungsfläche 6 und in Richtung der Luftströmung lag. Ein Absaugsystem diente dazu, dieses magnetische Element sauber zu halten; der aufgesammelte Toner wurde zur erneuten Verwendung der Auftragswalze zugeführt.

Beispiel 10

Es wurde die Anordnung nach Beispiel 1 verwendet, wobei jedoch die Spannungsquelle 21 an den leitfähigen Mantel 17 der Walze keine Gleichspannung, sondern etwa 20 V Wechselspannung einer Frequenz von etwa 200 Hz legte. Auf das Aufnahmeelement 5 wurde vom Mantel 17 der Tonerzuführeinrichtung 10 her Streifen abwechselnd positiver und negativer geladenen Toners aufgebracht. Der Ladungsabfluß von aufgetragenem Toner während des Umlaufs von der Auftragswalze bis zum Aufzeichnungsbe-

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reich erfolgte seitlich auf der Oberfläche des Aufzeichnungselemente zwischen abwechselnd geladenen Streifen zusätzlich zum oben bereits erwähnten Abfluß durch das Aufnahmeelement 5 hindurch zur leitfähigen Aufzeichnungstrommel 4 in Fig. 2. Obgleich der Toner den Elektrodenspitzen 2 nicht kontinuierlich zugeführt wurde, erfolgte die Zufuhr so regelmäßig, daß die Stiftspitzen eine ausreichende Tonermenge erhielten, so daß die Zufuhr gemittelt werden konnte über die Streifendurchlaufhäufigkeit von etwa 5 Streifen/cm.

Beispiel 11

Die Vorrichtung des Beispiels 1 wurde eingesetzt, aber der Aufzeichnungskopf mit einer Gruppierung von Drahtstiften ersetzt durch eine Anordnung nichtpermeabler Stifte der zur Fig. 7 beschriebenen Art. Die Anordnung aus nichtpermeablen Stiften wurde aus flexiblem Grundmaterial für gedruckte Schaltungen hergestellt, d.h. aus etwa 8 μΐη dicker Kupferfolie, mit der eine etwa 75 um dicke Polyimidfolie kaschiert war ("Kapton", Fa. E.I.duPont). Die geätzte Anordnung aus Kupferstiften bestand aus parallelen Kupferelektroden 31 einer Breite von etwa 150μΐη und einem Abstand von etwa 150 \im. Eine 150 um dicke Folie 32 dieses Polyimidmaterials wurde auf die Kupferelektroden 31 und dann eine 80 um dicke Folie aus magnetisch permeablem Eisen 34 auf diese Schicht aufgelegt, so daß sie die in Fig. 7 dargestellte Schichtanordnung ergab. Die permeable Eisenfolie mit den beiden Permanentmagneten 9 stellte dabei die magnetisch wirkende Einrichtung dar, die die zuströmenden Tonerteilchen von der Aufzeichnungsfläche abzieht und für die Zufuhr des Toners in elektronischen Kontakt mit den elektronisch angesteuerten Kupferstiften der Elektrodenanordnung besorgt.

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Beispiel 12

Die Vorrichtung des Beispiels 1 wurde verwendet, aber der Aufzeichnungskopf mit Drahtstiften und die Magnetfeldquelle 9 der Fig. 2 waren durch einen Aufzeichnungskopf mit Drahtstiften, in dem die Stiftdrähte permeable und permanent in einem Feld von etwa 20 kG magnetisiert waren, wobei die Magneten 9 entfielen. Die Remanenz der Drahtstifte war höher als 10 kG, um das erforderliche Magnetfeld an den Stiftspitzen zu erzeugen. Zum Drucken nicht erforderlicher überschüssiger Toner wurde mit einer Saugleitung abgeführt, wie sie in Fig. 2 für die Magneten 9 verwendet wurde und entlang des Stiftkopfes verlief.

Beispiel 13

Es wurde die Anordnung des Beispiels 1 verwendet, wobei jedoch das aus einem Titanepoxysilanbelag bestehende Aufnahmeelement 5 ersetzt wurde durch eine etwa 200 um dicke Aluminiumplatte, die auf einer Seite säureeloxiert worden war, um ein geeignetes Aufnahmeelement 5 herzustellen. Die Aluminiumplatte wurde dazu in einer 10%igen Lösung von Ammoniumtartrat bei Raumtemperatur und einer Spannung von etwa 150 V etwa 40 Sekunden lang eloxiert, so daß sich eine Oxidschicht von etwa 0,1 um Dicke ergab. Die Aluminiumplatte wurde auf die Aufzeichnungstrommel mit geeigneten mechanischen Mitteln aufgespannt und nach dem im Beispiel 1 beschriebenen Verfahren ein Tonerbild auf die Oxidoberfläche aufgebracht. Nach dem Abbilden wurde die eloxierte Aluminiumplatte von der Trommel abgenommen und so stark erwärmt, daß das Tonerbild einschmolz. Die resultierende Platte ließ sich dann als Druckplatte für eine herkömmliche Offsetpresse verwenden.

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Claims

3M Center, Saint Paul, Minnesota 55 101, V. St. A. Patentansprüche

1. Elektrographische Vorrichtung zur Verwendung mit einem elektronisch leitfähigen Toner mit einer ersten und einer zweiten Elektrode, die einander gegenüber angeordnet sind, einem Aufnahme - Aufzeichnungselement, das von der ersten Elektrode beabstandet liegt, so daß ein Aufzeichnungsbereich zwischen der ersten Elektrode und dem Aufnahme-Aufzeichnungselement entsteht, wobei das Aufnahme-Aufzeichnungselement in elektronischen Kontakt zur zweiten Elektrode treten und die erste Elektrode und das Aufnahme-Aufzeichnungselement sich relativ zueinander bewegen können, einer Einrichtung, um Toner dem Aufzeichnungsbereich regelmäßig bzw. verhältnismäßig gleichmäßig zuzuführen, und mit einer Einrichtung, um elektrische Aufzeichnungspotentialsignale an die erste relativ zur zweiten Elektrode zu legen, dadurch gekennzeichnet,

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daß krafterzeugende Einrichtungen vorgesehen sind, die an
der ersten Elektrode auf den dem Aufzeichnungsbereich zugeführten Toner eine verhältnismäßig konstante Kraft ausüben, so daß über den Toner zwischen der ersten Elektrode und dem Aufnahme-Aufzeichnungselement ein elektronisch leitfähiger
Pfad entsteht und die elektrischen Potentialsignale bewirken, daß der zugeführte Toner am Aufnähme-Aufzeichnungselement in Form des Tonerbildes haftet, und die eine verhältnismäßig konstante Kraft ausüben, die einen Teil des Toners aus dem Aufzeichnungsbereich heraus- und aus dem elektronischen Kontakt mit dem in diesem befindlichen Toner herauszieht, so daß man eine Steuerung der im Aufzeichnungsbereich befindlichen Tonermenge erhält.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Erzeugung der zweiterwähnten konstanten Kraft eine Leitung aufweist, deren öffnung im Aufzeichnungsbereich mündet und die an eine Unterdruckquelle angeschlossen werden kann.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Toner magnetisch anziehbar ist und die verhältnismäßig
konstanten Kräfte magnetische Kräfte sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Toner magnetisch anziehbar ist und die ersterwähnte verhälntimsäßig konstante Kraft eine magnetische Kraft ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Elektrode magnetisch permeables Material aufweist .

6. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekenn ze ichnet, daß die erste Elektrode magnetisch permeables Material auf-

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weist, das permanent magnetisiert ist, um die ersterwähnte, verhältnismäßig konstante Kraft zu erzeugen.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Toner magnetisch anziehbar ist und daß die Einrichtung, die die verhältnismäßig konstanten Kräfte erzeugt, mindestens eine Magnetfeldquelle aufweist, die vom Aufzeichnungsbereich beabstandet an der ersten Elektrode angeordnet ist.

8. Vorrichtung«nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetfeldquelle zwei Pole hat, von denen der eine an der ersten Elektrode liegt und der andere von der ersten Elektrode weiter beabstandet als der eine magnetische Pol ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekenn ze ichnet, daß eine Leitung mit einer Öffnung an eine Unterdruckquelle angeschlossen werden kann, wobei die Öffnung zwischen der Magnetfeldquelle und dem Aufzeichnungsbereich mündet.

10. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Toner magnetisch anziehbar ist und daß die Einrichtung, die verhältnismäßig konstante Kräfte erzeugt, eine erste Magnetfeldquelle nahe der ersten Elektrode sowie eine zweite Magnetfeldquelle aufweist, die weiter von der ersten Elektrode beabstandet liegt als die erste Magnetfeldquelle.

11. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekenn ze ichnet weiterhin durch eine Einrichtung zum Abführen des nicht zur Bildbildung benötigten Toners, die vom Aufzeichnungsbereich entfernt und am Aufnahme-Aufzeichnungselement angeordnet ist, um den nicht benötigten Toner von der Aufnahmefläche zu entfernen .

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12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet,daß der Toner magnetisch anziehbar ist und die Einrichtung zum Entfernen des nicht benötigten Toners eine magnetische Kraft erzeugt, um diesen Toner vom Aufnahmeelement zu entfernen.

13. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Toner magnetisch anziehbar ist und die Einrichtung zum Entfernen des nicht benötigten Toners eine Luftströmung liefert, die so gerichtet ist, daß sie den nicht benötigten Toner vom Aufnahmeelement abhebt, und eine ein Magnetfeld erzeugende Einrichtung aufweist, die so angeordnet ist, daß sie den durch die Luftströmung vom Aufnahme-Aufzeichnungselement abgelösten Toner entfernt.

14. Elektrographisches Verfahren zur Herstellung eines Tonerbildes auf der Oberfläche eines Aufnahme-Aufzeichnungselements unter Verwendung eines magnetisch anziehbaren und elektronisch leitfähigen Toners, indem man eine erste und eine zweite Elektrode beabstandet gegenüber und zwischen ihnen ein Aufnahme-Aufzeichnungselement anordnet, das von der ersten Elektrode beabstandet ist, wobei elektronischer Kontakt zwischen dem Aufzeichnungselement und der zweiten Elektrode vorliegt, während man zwischen der ersten Elektrode und dem Aufnahme-Aufzeichnungselement eine Relativbewegung aufrechterhält und Toner regelmäßig oder verhältnismäßig gleichmäßig in den ßereich zwischen der ersten Elektrode und dem Aufnahme-Aufzeichnungselement einführt, so daß der Toner einen elektronisch leitfähigen Pfad zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode bildet, und daß man elektronische Aufzeichnungspotentialsignale an die erste relativ zur zweiten Elektrode anlegt, so daß der Toner entsprechend den Signalen auf dem Aufzeichnungselement festgehalten wird und dort ein Toner-

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bild erzeugt, dadurch gekennzeichnet,daß man eine verhältnismäßig konstante Kraft vorsieht, die auf den Toner im Bereich zwischen der ersten Elektrode und dem Aufnahme-Aufzeichnungselement wirkt, um einen Teil des Toners aus dem Bereich zu entfernen, so daß man eine Steuerung der Tonermenge in diesem Aufzeichnungsbereich erhält.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß man zusätzlich eine Kraft an einem vom Aufzeichnungsbereich entfernten Punkt vorsieht, mit der zur Bildbildung nicht erforderlicher Toner vom Aufnahme-Aufzeichnungselement abgezogen wird.

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