DE3882447T2

DE3882447T2 - Verfahren und geraet zum thermodynamischen drucken.

Info

Publication number: DE3882447T2
Application number: DE88102964T
Authority: DE
Inventors: Manfred R Kuehnle
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1987-02-27
Filing date: 1988-02-27
Publication date: 1993-11-04
Anticipated expiration: 2008-02-28
Also published as: IL85488A; AU1232788A; DE3882447D1; US4792860A; KR880010354A; EP0295364A2; JP2635080B2; JPS6414051A; KR970003011B1; AU609780B2; CA1293528C; EP0295364B1; ATE91809T1; EP0295364A3; IL85488A0

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft das elektrostatische Drucken. Genauer betrifft sie Verfahren und Einrichtungen zum Drucken auf thermodynamische Weise oder bei erhöhten Temperaturen.

Hintergrund der Erfindung

Das Drucken von Festkopien kann auf vielerlei Weise bewerkstelligt werden, einschließlich Offsetverfahren, Photogravurverfahren, photographische Techniken, dem Tintenstrahldrucken und dem thermographischen Drucken. In neuerer Zeit wurden Drucktechniken entwickelt, welche ein Bild als ein Muster elektrischer Ladungen auf einem Träger oder einer Oberfläche erzeugen. Auf diese Oberfläche kann dann Toner aufgebracht werden, um auf ein Papierblatt übertragen zu werden. Diese Techniken umfassen die Xerographie, bei welcher eine photoempfindliche Trommel oder Platte selektiv durch Belichtung mit einem Bild entladen wird, sowie das Ionendrucken, bei welchem ein Strom ionisch geladener Gasmoleküle von einer Ionenquelle durch ein Steuergitter zu einer Trägeroberfläche geleitet wird, um ein ionisch geladener Muster auf dieser Fläche zu erzeugen. Einige Laserdrucker schreiben auch Information auf eine photoempfindliche Trägeroberfläche durch selektives Entladen dieser Fläche unter Verwendung eines Abtaststrahles kohärenten Lichtes. Jedes dieser Druckverfahren hat bestimmte Vorteile, welche jeweils bestimmten Märkten angepaßt sind. Keines von ihnen kann aber einen Druck mit der Qualität eines photographischen Druckes bei sehr niedrigen Kosten je Seite und in einer kurzen Zeit, nämlich in Sekunden unter Verwendung eines einfachen, verhältnismäßig billigen Druckers veränderbarer Daten erzeugen.
Xerographische Drucker kommen möglicherweise der Erfüllung sämtlicher der wünschenswerten Eigenschaften am nächsten. Der typische xerographische Drucker besteht aus einer elektrostatisch aufladbaren Trommel, einer Aufladestation zum Aufladen der Trommel, einer Belichtungsstation, in welcher ein elektrostatisches Bild auf der Trommeloberfläche erzeugt wird, einer Tonerstation, in welcher elektroskopisches Pulver oder elektroskopische Flüssigkeit auf die Oberfläche aufgebracht wird, um das darauf befindliche elektrostatische Bild zu entwickeln oder sichtbar zu machen, einer Übertragungsstation, in der das Tonerbild auf Papier übertragen wird, und einer Einschmelzstation, in welcher die Tonerpartikel an dem Papier festgeschmolzen werden, wahrend die Trommel in einer Reinigungsstation für die nächste Belichtung vorbereitet wird. Gleichbleibend muß in elektrostatischen Druckern und Kopierern die Einschmelzstation weggesetzt gebaut werden, da herkömmliche elektrostatische Trommeln keine Hitze vertragen. Mit anderen Worten, Hitze beeinflußt das photoleitfähige Material der Trommel nachteilig und verursacht unter anderen Verschlechterungen den Verlust des Ladungsbildes auf der Trommel.
Nachdem außerdem die verschiedenen Schritte in dem früheren xerographischen Verfahren in verschiedenen Stationen ausgeführt werden, arbeiten diese Drucker und Kopierer bei verhältnismäßig niedrigen Geschwindigkeiten und haben daher verhaltnismäßig niedrige Kopierraten. Weiter stellen sie ziemlich komplizierte mechanische Einrichtungen dar, die hochentwickelte Optiken und Tonertransportsysteme in der Gestalt von Pumpen und Hilfsinstallationen oder Tonerpulver-Abgabegeräte, Reinigungsbürsten usw. benötigen. Auch ist die Qualität der durch frühere elektrostatische und xerographische Drucksysteme erzeugten Kopien immer noch nicht so hoch wie gewünscht, insbesondere in dem Falle von Druckern, die Farbdrucke erstellen können.
Verschiedene Systeme nach dem Stande der Technik, welche kapazitive Mikrozellen verwenden, sind aus den japanischen Patentveröffentlichungen JP-A-61-130 057 und JP-A-59-74 869, der deutschen Offenlegungsschrift 3 202 202 und der US-Patentschrift 3 689 933 bekannt.
Es ist also wünschenswert, ein Drucksystem oder eine Druckmaschine zu schaffen, welche gleichbleibend Kopien sehr hoher Qualität in Schwarz und Weiß oder in Farbe auf normales Papier drucken kann und dies wirtschaftlich und mit hohen Geschwindigkeiten tut.

Zusammenfassung der Erfindung

Es ist demgemäß ein Zweck der vorliegenden Erfindung ein verbessertes Druckverfahren bzw. eine verbesserte Druckeinrichtung zu schaffen.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer elektronischen Druckeinrichtung, welche Farbdrucke ungewöhnlich hoher Qualitat bezüglich Auflösung, Farbintensität und -umfang sowie Farbdeckung herstellen kann.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer elektronischen Druckeinrichtung, deren Arbeitsprinzipien gewünschtenfalls das Drucken mit hoher Geschwindigkeit gestatten, begrenzt in erster Linie durch die Datengeschwindigkeit des eingegebenen Datenstromes.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer Einrichtung dieser Art, deren Steuerung bezüglich der Farbdichte und Auflösung der resultierenden Festkopie absolut ist und nicht abhängig ist von chemischen Vorgängen, dem atmosphärischen Druck, der Feuchtigkeit und anderen Faktoren, welche viele herkömmliche elektrographische Drucksysteme plagen.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Erzeugung von Festkopien auf normalem Papier, deren Farbwiedergabe und Auflösung gleich denjenigen von photographischen Drucken ist.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer Druckeinrichtung, welche auf Metall, Textilien und auf einer Vielzahl anderer Materialien außer Papier drucken kann.
Es ist ein weiteres Ziel, eine solche Einrichtung zu schaffen, welche Drucke hoher Qualität auf einfachem Papier oder beschichtetem Papier bei verhältnismäßig niedrigen Kosten je Kopie erzeugen kann.
Ein weiteres Ziel ist die Schaffung eines elektronischen Druckers, der eine positive Steuerung bezüglich Ort und Gestalt jedes einzelnen Auflösungselementes oder Punktes in der gedruckten Kopie gestattet.
Wiederum ein anderes Ziel ist die Schaffung einer Druckeinrichtung dieser Art, welche die Steuerung über die optische Dichte jedes Auflösungselementes oder Punktes in der gedruckten Kopie erlaubt.
Noch ein anderes Ziel ist die Schaffung eines verbesserten Druckzylinders oder einer verbesserten Drucktrommel für einen elektronsichen Drucker. Ein weiteres Ziel ist die Schaffung eines elektronischen Farbdruckers wie dem vorliegenden, der unter Verwendung thermoplastischer oder heißschmelzender Farben drucken kann.
Ein weiteres Ziel ist die Schaffung einer elektrischen Druckeinrichtung, mit einer verbesserten Trägeroberfläche zur Annahme eines elektronischen Bildes.
Wiederum ein anderes Ziel ist die Schaffung von Verbesserungen bei der Entwicklung von Bildern in einem elektronischen Drucker.
Wiederum ein anderes Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines elektronsichen Druckverfahrens, welches einen oder mehrere der obengenannten Vorteile hervorbringt.
Weitere Ziele werden teilweise augenfällig und teilweise im folgenden behandelt.
Die Erfindung, wie sie in Anspruch 1 definiert ist, umfaßt demgemäß die Folge von Schritten, die Kombination von Elementen und die Anordnung von Teilen, welche in der folgenden, ins einzelne gehenden Beschreibung beispielsweise dargelegt werden. Der Erfindungsgedanke wird in den Ansprüchen aufgezeigt.
Kurz gesagt, ein Drucksystem oder eine Druckeinrichtung nach der Erfindung enthält eine Druckmoduleinheit oder mehrere im wesentlichen identische Druckmoduleinheiten, wobei die Zahl dieser Einheiten abhängig von der Zahl von Farbkomponenten ist, die für die Drucke gewünscht werden. Wenn also schwarz und weiß gedruckt werden soll, so genügt eine solche Einheit. Wenn vier Farben gedruckt werden, werden vier Druckeinheiten vorgesehen, wobei eine Einheit jeweils eine Farbe druckt. Die vier Einheiten sind in Serie angeordnet und werden synchron betrieben, so daß Papier oder ein anderes Druckmedium von einem geeigneten Vorrat von einer Einheit zur nächsten geführt wird. Jede Druckeinheit druckt auf das Papier oder das andere Medium eine Kopie des Dokumentes, das reproduziert werden soll, in der Farbe entsprechend derjenigen der in der betreffenden Einheit abgegebenen Druckfarbe. Jede Druckeinheit nach der ersten Druckeinheit druckt paßgerecht mit den vorausgehenden Einheiten, so daß die fertig gedruckte Kopie eine Vierfarbenreproduktion des Originaldokumentes ist.
In bestimmten Anwendungsfällen wie Bürokopierern wird nur eine einzige Drucktrommel oder -oberfläche verwendet, um solche Mehrfarbendrucke zu erzeugen. Bei dieser Art von Druckern, die weiter unten mehr im Detail beschrieben werden, wird die Trommel oder Oberfläche verschoben, um von einer Quelle unterschiedliche Farben aufzunehmen und sie der Reihe nach auf das Trägerblatt zu übertragen.
Vorzugsweise sind die Druckfarben, die in meiner Druckmaschine verwendet werden, hochtransparente subtraktive Druckfarben. Es sind gewöhnlich die Hauptdruckfarben Zyan, Gelb und Magenta sowie Schwarz. Die resultierenden Farbwiedergaben sind aus diesen vier verschiedenen Druckfarbenschichten zusammengesetzt, die übereinander abgelagert sind und verschiedene optische Dichten (Dicken) in verschiedenen Teilen des Druckes haben. Diese Art des Druckens, welche ich als kongruenten Flächendruck (Congtuent Area Printing CAP) bezeichne, ist die Art von Druck, welche von der graphischen Industrie für lange Zeit gesucht wurde.
Während meine Farbdruckeinrichtung früheren Farbdruckmaschinen darin ähnlich ist, daß sie eine gesonderte Druckeinheit zum Druck jeder Farbe verwendet, unterscheidet sie sich drastisch von herkömmlichen Druckmaschinen in dem Aufbau dieser Druckeinheiten. Genauer gesagt, in jeder Druckeinheit meiner Druckmaschine wird ein elektronisches Bild auf einen erhitzten dielektrischen Druckkörper, vorzugsweise einen Zylinder, aufgebracht, dessen Außenfläche leicht farbabweisend oder in anderer Weise konditioniert ist, um in bestimmtem Maße die Druckfarbe abzuweisen, die in der Druckmaschine verwendet wird. Der Zylinder, welcher einen besonderen Aufbau hat, der nachfolgend beschrieben wird, ist eine dünnwandige, leichte, hitzebeständige dielektrische Röhre mit großer Festigkeit und minimalem Trägheitsmoment. Sie ist vorzugsweise aus Saphir (Al&sub2;O&sub3;) hergestellt. Die Wand des Zylinders trägt eine Reihenanordnung winziger festgesetzter Kondensator-Mikrozellen oder -inseln. Jede Zelle besteht aus einem winzigen Metallplättchen auf der Innenfläche der Zylinderwand aus dem dielektrischen Zylindermaterial, das sich dem Plättchen gegenuberliegend bis zur Zylinderaußenfläche erstreckt. Die Plättchen werden durch ein Mikrolithographieverfahren in Reihen entlang der Längserstreckung des Zylinders und in Spalten längs des Innenumfanges des Zylinders abgelagert. Die Zylinderaußenfläche zeigt normalerweise keine Zellen und ist vorzugsweise glatt.
Während der Aufzeichnung des elektronischen Bildes auf dem Zylinder wird dieser gesteuert in Umdrehung versetzt, wobei ein Drehgeber hoher Winkelauflösung oder eine Taktspur auf dem Zylinder verwendet wird und die Drehung entweder schrittweise oder kontinuierlich um seine Achse relativ zu einer linearen Reihe winziger Elektronenquellen oder Elektronenstrahlemitter erfolgt, die innerhalb des Zylinders angeordnet ist. Die Reihe erstreckt sich parallel zu der Zylinderachse und ist nahe an der Innenfläche der Zylinderwand positioniert, so daß sie negative Ladungen oder Elektronen auf den Kondensatorplatten der Reihe von Mikrozellen absetzen kann, welche den Emittern gegenüberliegt. Außerhalb des Zylinders ist in einer Aufzeichnungsstation unmittelbar gegenüber und parallel zu der Emitterreihe eine Wechselstromkoronaquelle angeordnet. Diese Quelle hat die Fähigkeit, positive Ladungsträger auf die Außenfläche des Zylinders in gegenüberliegender Position zu den Kondensatorplatten auf der Innenseite der Reihe von Mikrozellen aufzubringen, die sich zwischen der genannten Quelle und der Emitterreihe befindet. Aufgrund der Wechselstromnatur der Koronaquelle werden all jene postiven Ladungsablagerungen neutralisiert, welche nicht durch negative Ladungen gehalten werden, die auf der Innenseite des Zylinders durch die Emitterreihe abgelagert worden sind.
Während des Druckens werden ausgewählte Elektronenemitter in der Emitterreihe entsprechend dem Informationsgehalt eines hereinkommenden Datenstromes aktiviert, der die optischen Dichten oder Farbwerte aufeinanderfolgender Auflösungsselemente eines zeilenweise abgetasteten Originaldokumentes oder Bildes wiedergibt. Wenn das Originalbild in schwarz und weiß ist, representieren die hereinkommenden Daten die Grautonwerte. Wenn das Originalbild in Farbe ist, representieren die Daten die Farbtondichte einer bestimmten Farbkomponente, d.h., rot, grün oder blau, in dem Originaldokument oder die äquivalenten komplementären Farbkomponenten, d.h., Zyan, Gelb oder Magenta, für das zu druckende Bild. Die ausgewählten Emitter reagieren durch Aufsprühen winziger Elektronenstrahlen auf die innenseitig angeordneten Kondensatorplatten der Mikrozellen gegenüber den genannten Emittern.
Wenn also die erste Zeile von Mikrozellen auf den Zylinder unmittelbar gegenüber der Emitterreihe positioniert ist, werden bestimmte Emitter entweder gleichzeitig oder der Reihe nach aktiviert, um Elektronen auf den inneren Platten der Mikrozellen mit Coulomb'schen kapazitiven numerischen Werten abzulagern, welche den Grautonskaladichten oder Farbwerten an den entsprechenden Orten (Auflösungselementen) in dem Originaldokument, das wiederzugeben ist, entsprechen. Die Ablagerung negativer Ladungen an jeder derartigen elektronischen "belichteten" Mikrozelle in der ersten Zeile von Zellen resultiert an der Außenfläche des Zylinders gegenüberliegend jenen Zellen im Einfangen einer gleichen Zahl von positiven Ladungen von der Wechselstrom-Koronaquelle. Die positive Ladungsdomäne oder -insel an der Außenseite des Zylinders an jeder Zelle ist im wesentlichen genauso groß wie die negativ geladene Mikrozellenplatte auf der Innenseite des Zylinders, wobei die Ladungsmengen zahlenmäßig im Gleichgewicht sind. Das Sichschließen der Feldlinien um die Ränder jeder belichteten Zelle herum erzeugt eine gewünschte Streuung, welche alle Zwischenräume zwischen benachbarten geladenen Mikrozellenflächen auslöscht. An jeder derartig mit Bildinformation versehenen Zelle existiert ein ganz bestimmtes elektrostatisches Feld, dessen Feldstärke die Grautondichte oder den Farbwert an dem entsprechenden Ort im Originaldokument representiert. Unbelichtete Mikrozellen entsprechend Flächen in dem Originaldokument, in denen die betreffende Farbe nicht vorhanden ist, nehmen keine Ladung an.
Nachdem die Mikrozellen in der ersten Zeile auf dem Zylinder selektiv in der oben beschriebenen Weise geladen worden sind, wird der Zylinder unter Mithilfe des Drehgebers oder der Zylindertaktspur präzise in die Stellung gedreht, in welcher die nächste Zeile von Mikrozellen unmittelbar zwischen der Emitterreihe und der Koronaquelle positioniert ist. Die Emitter werden dann wieder selektiv in Entsprechung mit den hereinkommenden Daten, welche die optischen Dichtewerte für die nächste Zeile von Auflösungselementen in dem Originaldokument representieren, aktiviert. Dies resultiert in der selektiven Ladung der Kondensator-Mikrozellen in der zweiten Zeile, sowohl hinsichtlich Ort als auch hinsichtlich Betrag, zur Erzeugung lokaler elektrostatischer Felder in dieser Zeile, deren Stärken den optischen Dichten in der zweiten Zeile von Auflösungselementen im Originaldokument, welches abgetastet wurde, entsprechen. Der Zylinder wird dann wiederum bewegt, um die dritte Zeile von Kondensatorzellen gegenüberliegend der Emitterreihe anzuordnen und die Bildinformation für die dritte Zeile von Auflösungselementen in dem Originaldokument wird rasch elektronisch in dieser dritten Zeile von Zellen aufgezeichnet, usw., wobei das Bild in Umfangsrichtung rund um den Zylinder als ein sich axial erstreckendes Band wächst und nicht in Schraubenlinien wie bei einigen herkömmlichen Plottern und Druckern. Mit anderen Worten, der Zylinder empfängt ein elektronisches Bild, während er sich kontinuierlich an den stillstehenden Emittern vorbeibewegt.
Nach einer vollständigen Umdrehung des Zylinders an der Emitterreihe vorbei existiert also ein Muster elektrostatischer Felder auf der Zylinderaußenfläche, welches eine elektronische Entsprechung des Bildgehaltes für eine bestimmte Farbe (d.h., einen Farbauszug) in dem Originaldokument oder Bild ist, das kopiert werden soll. Es ist wichtig zu erkennen, daß die Gestalt und der Ort der winzigen positiv geladenen Flächenbereiche auf der Zylinderwand, welche das auf dem Zylinder gespeicherte elektronische Bild umfassen, präzise durch die Gestalten und die Lage der Zellen in der Mikrozellenreihenanordnung definiert sind. Dies steht in scharfem Gegensatz zu den eingangs beschriebenen Druckern, bei welchen man sich auf bewegbare Optiken, Ablenkungsfelder und dergleichen verläßt, um eine Bildträgeroberfläche elektrostatisch zu laden und bei welchen daher das Bild weniger genau auf jene Oberfläche aufgebracht wird und die unter Rasterabweichungen und Verlagerungen leiden.
Von besonderer Wichtigkeit ist hier auch die Tatsache, daß in meiner Druckmaschine der hereinkommende Datenstrom positiv den Coulumb'schen Ladungspegel steuert, der an jeder Mikrozelle auf dem Zylinder abgelagert wird, um ein winziges diskretes elektrisches Feld dort zu erzeugen, dessen Stärke proportional zu der optischen Dichte (in Farbsättigung und Farbton ausgedrückt) ist, die für das Bildelement, das von der betreffenden Zelle representiert wird, erwünscht ist. Das auf dem Zylinder gespeicherte Bild kann daher als echte Wiedergabe des Farbinhaltes im Originalbild angesehen werden. Darüberhinaus bleibt dieses genaue elektronische latente Bild auf dem Zylinder, bis es freiwillig gelöscht wird.
Nachdem ein Bild teilweise oder vollständig in der zuvor beschriebenen Weise auf dem Zylinder aufgezeichnet worden ist, druckt die Druckmaschine eine Kopie oder mehrere Kopien jenes Bildes auf Papier oder ein anderes Medium, indem zunächst die Außenfläche des Zylinders eingefärbt wird, so daß Druckfarbe an jener Oberfläche entsprechend der Feldstärkeverteilung darauf anhaftet, um ein Druckfarbenmuster zu bilden, das eine Verteilung der optischen Dichte (Dicke) hat, die derjenigen der entsprechenden Farbe im Originaldokument entspricht, oder irgendeiner gewählten Pseudofarbe oder Falschfarbe, wonach dieses Muster auf das Papier oder das andere Medium übertragen wird.
Der Einfärbungsschritt wird in einer Einfärbungsstation an den Zylinder angrenzend durchgeführt, welcher, wie oben bemerkt, hitzebeständig ist. In jener Station befindet sich ein vorgeheiztes Einfärbungsteil, welches sich über die ganze Länge des Zylinders hin erstreckt und welches in Anlage an die Zylinderfläche verschoben werden kann. Dieses Bauteil bringt eine spezielle heißschmelzende Druckfarbe in Berührung mit der Zylinderfläche. Diese Druckfarbe ist eine Zweikomponentenfarbe mit einem thermoplastischen Träger verhältnismäßig niedrigen Schmelzpunktes, welcher eine außerordentlich große Zahl von höheren Schmelzpunkt aufweisenden thermoplastischen (oder nicht schmelzenden) spannungsempfindlichen Farbpartikeln enthält, die in dem Träger dispergiert sind. In der Einfärbstation wird die Druckfarbe ausreichend erhitzt, um das Trägermaterial zu erschmelzen, nicht jedoch die Farbpartikel, so daß Druckfarbe, die in Kontakt mit dem Zylinder an jeder seiner angrenzenden Zellen kommt, an dem Einfärbungsbauteil als ein kohärenter Flüssigkeitsfilm vorhanden ist, der mit einer Suspension von festen Farbpartikeln erfüllt ist.
Wenn die Druckmaschine druckt, so wird das Einfärbungsbauteil gegen den Zylinder hin bewegt, so daß der Druckfarbenfilm die Oberfläche des Druckzylinders berührt. Die flüssige Trägerkomponente der Druckfarbe benetzt jene Oberfläche nicht, da die Oberfläche, wie oben erwähnt, gegenüber der Druckfarbe abweisend ist. Die noch festen Farbpartikel, die in jener Flüssigkeit dispergiert sind, und welche spannungsempfindlich oder elektroskopisch sind, reagieren jedoch auf die von außen zur Einwirkung kommenden elektrischen Felder, welche das elektronische Bildmuster auf dem Zylinder ausmachen. Wenn der Zylinder gedreht wird, nähert sich das elektronische Bild folglich der Einfärbungsstation mit einem geraden Rand aus positiv geladenen Flächenbereichen (Mikrozellen) der Zylinderaußenfläche. Die positiv geladenen Oberflächenbereiche, welche dem negativen Ladungsmuster auf der Platten-Reihenanordnung an der Innenseite des Zylinders entsprechen, nehmen negativ geladene Farbpartikel aus dem flüssigen Träger der Druckfarbe auf und erzeugen Zeilen diskreter Farbablagerungen auf den Zylinderoberflächenbereichen gegenüber liegend den auf geladenen Mikrozellen. Aufgrund der oben erwähnten Feldstreuung bestehen keine Einfärbungszwischenräume zwischen benachbarten geladenen Mikrozellen. Die Farbpartikel haften aber nicht an Zylinderoberflächenbereichen entsprechend ungeladenen, d.h. unbelichteten Mikrozellen. Mit anderen Worten, die elektrostatische Anziehungskraft der Farbpartikel gegenüber geladenen Zylinderoberflächenbereichen überwindet die leicht abweisende Eigenschaft der Oberfläche. Folglich wird an jeder belichteten Mikrozelle ein örtlicher Einfärbungsschritt durchgeführt, wodurch jene Partikel an der Zylinderoberfläche an den genannten Zellen anhaften und als stationärer diskreter Farbbelag auf dem rotierenden Zylinder mitgeführt werden, während der immer noch flüssige Träger von der Oberfläche abgewiesen wird und auf dem Einfärbungselement ebenso zurückbleibt wie die Farbpartikel gegenüber nicht aufgeladenen Bereichen der Zylinderoberfläche.
Das von dem Zylinder angenommene Farbmuster besteht also aus Zeilen winziger diskreter Druckfarbenablagerungen oder Punkte, welche alle im wesentlichen dieselbe Fläche und Gestalt haben, welche jedoch alle amplitudenmoduliert oder dickenmoduliert entsprechend dem elektronischen Bild auf dem Zylinder sind. Dieses Merkmal ist von besonderer Wichtigkeit im Hinblick auf die Tatsache, daß die komplimentären Druckfarben, die in meiner Druckmaschine vorzugsweise verwendet werden, heißschmelzende Druckfarben sind, bei denen folglich wenig oder keine Mischung zwischen einander überlappenden Druckfarbenschichten unterschiedlicher Farbe auftritt, die zu der fertigen Farbe an jedem Auflösungselement der gedruckten Kopie beitragen. Durch präzises Steuern der Höhen oder Dicken der Farbablagerungen an den verschiedenen Zellen auf dem Zylinder verwirklicht also meine Druckmaschine eine präzise Steuerung über die Farbwerte an den entsprechenden Orten in den Kopien, die von der Maschine gedruckt werden.
Nachdem die Zylinderoberfläche eingefärbt ist, bewegt sie sich Zellenreihe um Zellenreihe weiter zu einer Übertragungsstation. Bevor jedoch die Zylinderoberfläche diese Station erreicht, wird sie, wenn die Farbpartikel schmelzbarer Art sind, an diesen vorwärtsbewegten Zellenreihen auf eine Temperatur erhitzt, welche hoch genug ist, um sie auf der Zylinderoberfläche gegenüberliegend jenen Zellen schmelzen zu lassen. Folglich fließen die Partikel, die sich an jeder solchen Mikrozelle befinden, auf dem Zylinder zusammen und bilden einen einzigen winzigen Punkt oder Tropfen aus flüssiger Farbe. An einem Spalt zwischen dem Zylinder und einer Druckwalze in der Übertragungsstation werden die Farbtropfen, welche an der Zylinderoberfläche gegenüber aufeinanderfolgenden Zeilen aufgeladener Mikrozellen anhaften, auf das Papier oder andere Trägermedien übertragen oder abgesetzt.
Beim Berühren dieser verhältnismäßig kühlen (Raumtemperatur) Oberfläche wird die geschmolzene Farbe in bestimmtem Maße von dem Papier absorbiert und härtet andererseits unmittelbar aus und wird auf dem Papier oder dem anderen Druckmedium festgeschmolzen, wenn die Schmelze sich verfestigt. Während des Erstarrungsvorganges, der nur Mikrosekunden dauert, erhöht die noch flüssige Oberfläche des Farbtröpfchens, welches mit dem warmen Druckzylinder Berührung hat, seinen Zusammenhalt bei der Abkühlung und kommt so in seiner Gesamtheit (100 %) von der Zylinderoberfläche frei. Nach einer vollständigen Umdrehung des Zylinders relativ zu der Übertragungsstation trägt also das Papier eine dauerhafte Kopie hoher Qualität des elektronischen Bildes, das auf dem Zylinder gespeichert ist.
In der Übertragungsstation findet ein im wesentlichen vollständiger Übergang der Farbe auf das Papier statt. Die Farbwerte des tatsächlichen Druckes auf dem Papier entsprechen daher den Farbablagerungen gesteuerter Dicke auf dem Zylinder. Nachdem weiter die Zylinderoberfläche vollständig frei von Farbe ist, braucht sie vor dem Druck der nächsten Kopie des auf dem Zylinder vorhandenen elektronischen Bildes während der nächsten Umdrehung des Zylinders nicht einmal gereinigt zu werden. In meiner Druckeinheit finden also die Tonerübertragung, das Festschmelzen und das Reinigen in einer einzigen Station statt, wahrend ein herkömmlicher xerographischer Kopierer drei gesonderte Stationen zur Durchführung dieser Funktionen benötigt. Tatsächlich bewerkstelligt in einer Version meines Druckers, der in drei Farben zu drucken vermag, eine einzige Station die Tonerübertragung, das Festschmelzen und das Reinigen, während ein herkömmlicher xerographischer Farbkopierer mindestens neun derartige Stationen zum Druck von Kopien in drei Farben erforderlich macht.
Die in Serie angeordneten Druckmoduleinheiten in meiner elektronischen Druckmaschine erzeugen die gewünschten Farbkomponenten des Originaldokumentes paßgerecht auf demselben Papierblatt. Die Einheiten legen aufeinanderfolgende verschiedenfarbige Druckfarbenschichten deckungsgleich auf das Papier, um bestimmte Farbtöne und Sättigungswerte über die Fläche des Druckes hin zu erreichen. Wie bereits diskutiert können diese Werte genau gesteuert werden, um die Farbwerte an den entsprechenden Orten im Originaldokument identisch wiederzugeben oder eine künstliche Farbwiedergabe zu erreichen, die in einem bestimmten Anwendungsfall gewünscht wird, beispielsweise in der Medizin, um einen bestimmten organischen Defekt hervorzuheben. Die fertige Kopie, welche die Druckmaschine verläßt, hat folglich ungewöhnlich hohe Farb- und Auflösungsqualitäten. Tatsächlich sind ihre Farbwiedergabe und Auflösung vergleichbar mit denjenigen eines photografischen Abzugs. Darüber hinaus ist die Farbsteuerung absolut und nicht von der Druckfarbenchemie, der Feuchtigkeit, dem atmosphärischen Druck und anderen Variablen abhängig, welche herkömmliche Druck- und Kopierapparate, welche eingangs beschieben wurden, beeinflussen.
Wenn es gewünscht wird, das elektronische Bild, das auf dem Zylinder gespeichert ist, zu löschen, so werden die Mikrozellen durch Licht von einer Ultraviolettlampe entladen, welche an den Zylinder angrenzend angeordnet ist, dessen Saphirmaterial in Gegenwart von solcher kurzwelliger Strahlung leitend wird.
Wie erkennbar wird, kann meine Druckmaschine im Einzelkopiebetrieb und im Mehrfachkopiebetrieb arbeiten. Im erstgenannten Betrieb wird während aufeinanderfolgender Umdrehungen des Druckzylinders eine Folge von Bildern auf dem Zylinder elektronisch aufgezeichnet, der Zylinder wird eingefärbt, um eine entsprechende Folge von Druckfarbenmustern auf dem Zylinder zu erzeugen, und die Druckfarbenmuster werden auf aufeinanderfolgende Papierblätter oder andere Trägermedien übertragen. Nach jedem Druck wird das auf dem Zylinder gespeicherte elektronische Bild gelöscht und durch ein neues Bild ersetzt. Die Druckmaschine zeichnet so auf, färbt ein, überträgt und löscht elektronische Bilder kontinuierlich und jeweils gleichzeitig. Diese Betriebsweise ist besonders zweckmäßig für kurze Betriebsdauern der Druckmaschine und wenn man zusammengehörige Kopien verschiedner Bilder erzeugen will. Sie hat besondere Verwendbarkeit beispielsweise in einer Buchbinderei zur bedeutenden Vereinfachung des Druckens von Büchern. In der anderen Betriebsweise zeichnet die Druckmaschine ein Bild auf dem Zylinder während einer Umdrehung des Zylinders auf und dann wird der Zylinder fortdauernd gedreht, ohne daß das Bild gelöscht wird, um den Zylinder neu einzufärben und dasselbe, jedoch wieder aufgefrischte, Druckfarbenmuster auf Papier zu übertragen, um viele Kopien desselben Dokumentes zu drucken. Mit anderen Worten, das Einfärben und der Übertragungsschritt sind von dem Aufzeichnungsschritt getrennt und das auf dem Zylinder gespeicherte Bild wird nach dem Übertragungsschritt nicht gelöscht. Diese zweite Betriebsweise ist zweckmäßig beispielsweise zur Herstellung vieler Drucke desselben Bildes, d.h. bei großen Auflagen.
In beiden Betriebsweisen haben das wiederholte Aufbringen von Farbe auf den Zylinder und das Erhitzen des Zylinders während des Einfärbens und des Übertragungsschrittes, wie sie oben beschrieben wurden, keinen merklich nachteiligen Effekt auf das elektronisch auf dem Zylinder gespeicherte Bild. Weiter tritt ein minimaler Ladungsabfluß von dem Zylinder wegen der hohen dielektrischen Qualität diese Bauteils auf. Wenn daher die Druckmaschine in der zuletzt genannten Betriebsweise betrieben wird, so ist der Informationsgehalt in dem auf dem Zylinder gespeicherten Bild nach der Herstellung vieler Kopien genauso hoch wie er war, als das Bild anfänglich im Zylinder aufgezeichnet wurde. Wenn jedoch das Bild über die Zeit hinweg doch schlechter zu werden beginnt, kann es wieder aufgefrischt werden, ohne daß tatsächlich ein neuerliches Aufzeichnen des Bildes erfolgen muß, wie weiter unten genauer beschrieben wird.
Bilder können auf dem Druckzylinder meiner Druckmaschine mit hoher Geschwindigkeit aufgezeichnet werden. Tatsächlich ist die Aufzeichnungsgeschwindigkeit nur durch die Datengeschwindigkeit des ankommenden Digitaldatenstromes begrenzt. Die Übertragung der eingefärbten Bilder von den Zylindern auf das Papier oder auf ein anderes Aufzeichnungsmedium wird außerdem durch meine Druckmaschine recht wirkungsvoll durchgeführt, so daß für große Auflagen die Geschwindigkeit der Druckmaschine vergleichbar mit derjenigen einer herkömmlichen Druckmaschine sein kann. Aufgrund dieses Vorteils und anderer soeben beschriebener Vorteile sollte die Druckmaschine weite Anwendung in der Druckindustrie und der grafischen Industrie finden.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Für ein umfassenderes Verständnis der Art und der Ziele der vorliegenden Erfindung sei auf die nachfolgende detailierte Beschreibung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen Bezug genommen, in welchen:
Fig. 1 ein Blockdiagramm eines vollständigen Drucksystems mit einer elektronischen Druckeinrichtung oder Druckmaschine entsprechend meiner Erfindung ist;
Fig. 2 eine perspektivische Ansicht der Druckmaschine ist, wobei einige Teile aufgebrochen dargestellt sind;
Fig. 3 eine ähnliche Ansicht in vergrößertem Maßstab ist, welche eine Druckmoduleinheit der Druckmaschine mehr ins Einzelne zeigt;
Fig. 4 eine Schnittansicht in weiter vergrößertem Maßstab entsprechend der in Fig. 3 angedeuteten Linie 4-4 ist;
Fig. 5 eine fragmentäre perspektivische Ansicht eines Teiles der Druckmoduleinheit von Fig. 3 in sehr großem Maßstab ist;
Fig. 6 eine Schnittansicht entsprechend der in Fig. 4 angedeuteten Linie 6-6 ist;
Fig. 7 ein schematisches Schaltbild der Emittersteuerschaltung der Druckeinheit nach Fig. 3 ist;
Fig. 8A und 8B schematische Ansichten zur Erläuterung der Wirkungsweise der Druckeinheit nach Fig. 3 sind;
Fig. 9 eine perspektivische Darstellung mit aufgebrochen dargestellten Teilen ist, welche wichtige Bestandteile eines Tischfarbkopierers nach meiner Erfindung zeigt; und
Fig. 10 eine Vertikalschnittansicht des Druckers nach Fig. 9 ist.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele

Es sei nun auf Figur 1 der Zeichnungen Bezug genommen. Eine Farbdruckeinrichtung, welche meine Erfindung enthält und welche allgemein mit 10 bezeichnet ist, ist als in ein vollständiges grafisches Farbreproduktionssystem integriert dargestellt. Dieses Gesamtsystem enthält einen Seitenkompositionsabschnitt 12, welcher einen Strom oder Ströme von Digitalsignalen aufnimmt, die Text und/oder Grafik representieren. Diese Signale können beispielsweise von einem herkömmlichen optischen Abtaster stammen, in welchem Falle sie einen Strom von Daten bilden, der die Farbwerte (Sättigung und Farbton) an aufeinanderfolgenden Auflösungselementen eines Zeile um Zeile abgetasteten Originaldokumentes oder Bildes angeben. Die Signale können ebensogut der Ausgang einer elektronischen Kamera sein, etwa einer, wie sie in der schwebenden Anmeldung Serial No. 872 891, angemeldet am 11. Juni 1986, des Anmelders des vorliegenden Patentes beschrieben ist. Der Abschnitt 12 formatiert unter der Steuerung eines Bildverarbeitungs- und Steuercomputers 14 die Signale entsprechend den Instruktionen einer Bedienungsperson, welche dem System über ein Terminal oder einen Arbeitsplatz 16 zugeführt werden und erzeugt Signale, welche äquivalente komplementäre Farbwerte representieren. Der Terminal 16 enthält eine Tastatur 16a und eine Kathodenstrahlröhre 16b. Durch geeignete Tastenwahl kann die Bedienungsperson die ankommenden Signale so kombinieren, daß eine Seite einer Kopie zusammengestellt wird, welche er an der Kathodenstrahlröhre 16b betrachten kann. Er kann auch Farbkorrekturen, Maßstabsveränderungen, Wahl von Ausschnitten und andere Arbeiten durchführen, welche normalerweise bei der Herstellung von Farbreproduktionen anfallen.
Wenn die Bedienungsperson mit dem Layout der Seite und ihrer Farbzusammensetzung zufrieden ist, so instruiert sie mittels der Tastatur 16a den Rechner 14, Farbdaten für Zyan, Gelb, Maenta und Schwarz sowie Aufzeichnungs-/Druck- Steuersignale an die Druckmaschine 10 zuliefern. Die Druckmaschine 10 reagiert auf diese Signale durch Ausdrucken eines Bildes I in Schwarz und Weiss oder in Farbe auf dem Band oder Blatt S, das durch die Druckmaschine geführt wird. Dieses Blatt kann eines einer Folge einzelner Blätter sein, welche von einer herkömmlichen Blattzuführung zugeführt werden oder Teile eines kontinuierlichen Bandes, das von einer Rolle gezogen wird. Während das Blatt im allgemeinen aus Papier gefertigt ist, kann es auch ein Gewebe oder ein Kunststoffblatt oder sogar ein Metallblatt sein. Wie später im einzelnen beschrieben wird, ist die Druckmaschine 10 dazu in der Lage, den Farbgehalt des gedruckten Bildes I auf dem Blatt S für den Vergleich mit Farbvorgabewerten zu detektieren, um Farbkorrektursignale zu erzeugen. Diese Signale werden zu dem Rechner 14 zurückgespeist, der hierauf die Farbdaten für die Druckmaschine 10 einstellt, um Farbfehler zu korrigieren.
Der Abschnitt 12, der Rechner 14 und der Terminal 16 sind mehr oder weniger herkömmliche Baueinheiten, wie sie gewöhnlich in der Druckmaschine vorgeschalteten Systemen zu finden sind, die in der grafischen Industrie verwendet werden. Sie sollten ausreichende Speicher- und Verarbeitungskapazität haben, um die hereinkommenden Textdaten und Bilddaten zu konditionieren, zu verarbeiten und zu formatieren und um die Daten zur Druckmaschine 10 mit einer Datengeschwindigkeit zu leiten, welche die Druckmaschine befähigt, Drucke mit einer hohen resultierenden Druckgeschwindigkeit zu erzeugen, so daß das System insgesamt praktisch einen Druck "nach Bedarf" durchführen kann. Während die hier beschriebene Erfindung in erster Linie am Beispiel einer Hochgeschwindigkeits-Vierfarben-Druckmaschine erläutert ist, ist in Verbindung mit den Figuren 9 und 10 zu sehen, daß die Erfindung ebensogut in einem kleinen Bürokopierer verwirklicht werden kann, um einzelne oder mehrere Kopien in Schwarzweiß oder in Farbe zu erstellen.
Es sei nun auf Figur 2 Bezug genommen. Die Bauteile der Druckmaschine 10, welche in einem Gehäuse 22 untergebracht sind, enthalten eine elektronische Puffer-/Steuereinheit 24, welche die Aufzeichnungs-/Druck-Steuersignale und Farbdaten vom Rechner 14 empfängt und diese Signale zu den geeigneten Zeiten zu einen Satz von Druckmoduleinheiten innerhalb des Gehäuses führt. Die Druckmaschine 10, welche eine Vierfarben-Druckmaschine ist, hat vier solche Druckeinheiten 26c, 26y, 26m und 26b, welche die komplementären Farben Zyan, Gelb, Magenta sowie Schwarz jeweils ausdrucken. Die vier Druckeinheiten sind im wesentlichen identisch. Demgemäß sei hier im einzelnen weiter unten nur eine von ihnen, nämlich die Einheit 26c, beschrieben.
Jede Druckeinheit enthält eine Trommel 28, welche in dem Gehäuse 22 drehbar gelagert ist, und eine Stützwalze oder Druckwalze 32, welche ebenfalls in dem Gehäuse drehbar gelagert ist und relativ zur Trommeloberfläche in Anlage an diese oder außer Anlage bewegbar ist. Die Druckeinheiten sind in Serie angeordnet, wobei ihre Trommeln und Walzen parallel zueinander sind, so daß ein Blatt S am linken Ende des Gehäuses 22 eintritt, unter der Trommel 28 hindurch und über die Walzs 32 jeder Druckeinheit hinweg geführt wird und das Gehäuse 22 an seinem rechten Ende verläßt.
Um originale Farbdokumente oder Bilder zu reproduzieren, werden elektronische Bilder, welche die roten, grünen und blauen Farbkomponenten (d.h., die Farbauszüge) des Originaldokumentes oder Bildes representieren, sowie ein Auszug für weißes Licht, auf den Trommeln 28 der vier Druckeinheiten aufgezeichnet, wofür die entsprechend formatierten Farbdaten vom Rechner 14 (Fig.1) verwendet werden. Die Ableitung solcher Daten von dem Originaldokument ist allgemein bekannt. Es genügt hier festzustellen, daß das Originaldokument Zeile um Zeile mittels eines Detektorkopfes abgetastet wird, der vier Farbkanäle aufweist. Drei Kanäle haben entsprechende Spektralfilter zum Detektieren von rotem bzw. grünem bzw. blauem Licht, das von dem abgetasteten Dokument reflektiert wird. Der vierte Kanal detektiert den Grautonwert und die Farbtemperatur des Lichtes, das von dem Dokument reflektiert wird, so daß es mit der Farbe und dem Grautonwert des Blattes S verglichen werden kann, um eine Farbkorrektur mittels des Rechners 14 durchzuführen. Die vier Analogsignale von den vier Detektoren werden digitalisiert, um vier Datenströme zu erzeugen, welche die roten bzw. günen bzw. blauen Farbkomponenten des abgetasteten Originals und seinen Grautonwert für weißes Licht representieren. Die vier Datenströme werden dem Rechner 14 über den Seitenkompositionsabschnitt 12, gemischt mit entsprechenden Daten, die anderen Texten und Grafiken entsprechen, zugeführt und in äquivalente komplementäre Farbwerte umgesetzt. Der Rechner 14 gibt hierauf vier Datenströme ab, welche sämtliche Selbsteichungseinstellungen für automatische Druckqualitätssteuerung enthalten und zu der Puffer-/ Steuereinheit 24 der Druckmaschine 10 gelangen, die die vier Ströme zu den geeigneten Zeiten zu den vier Druckeinheiten 26 der Druckmaschine leitet.
Nach dem Aufzeichnen der Ladungsmuster entsprechend der Bildinformation im Originaldokument auf den vier Trommeln 28 werden verschiedenfarbige thermoplastische elektroskopische Druckfarben auf die Oberflächen der vier Trommeln aufgebracht. Nachdem die Druckmaschine 10 auf das Drucken komplementärer kongruenter Farbflächen ausgerichtet ist, haben die Druckfarben die Farbgebung Zyan, Gelb, Magenta und Schwarz. Die elektronischen Ladungsmuster auf den vier Trommeln 28 steuern die Ablagerung der genannten Druckfarben auf den Trommeloberflächen in der Weise, daß, wenn die Trommeln synchron mit dem Papierblatt S, das gegen die Trommeloberflächen durch die entsprechenden Druckwalzen 32 gedrückt wird, in Umdrehung versetzt werden, die Farbablagerungsmuster auf den vier Trommeln auf das Papierblatt in perfekter Deckung aufeinander übertragen werden, d.h., ohne Rasterwinkel und Rosetten, so daß das Papier, das die Druckmaschine 10 verläßt, Farbreproduktionen sehr hoher Qualität des Originaldokumentes oder Bildes trägt.
Es sei nun auf Figur 3 Bezug genommen, welche die Druckmoduleinheit 26c (sowie auch die anderen Einheiten) in größerer Einzelheit zeigt. Wie hier dargestellt ist die Trommel 28 kein einstückiges Teil. Vielmehr enthält sie eine innere Walze 42 aus einem mechanisch steifen Material, beispielsweise Stahl, dessen Temperaturkoeffizient der Ausdehnung verschieden von demjenigen der äußeren Hülse ist. Der Durchmesser und die Länge der Walze hängen von der Größe der Druckmaschine ab. Typischerweise hat die Walze größenordnungsmäßig 20cm Durchmesser und einen Meter Länge. Die Walze ist mehr oder weniger massiv mit Ausnahme des Vorhandenseins eines schmalen axialen Schlitzes 46 an der Zylinderoberfläche der Walze, wobei sich dieser Schlitz im wesentlichen über die gesamte Länge der Walze erstreckt. In dem Schlitz 46 befindet sich eine Reihenanordnung 48 elektronischer Emitter, welche in Verbindung mit den Figuren 5 und 6 weiter unten im einzelnen beschrieben wird.
Die Walze 42 ist drehbar an einer rohrförmigen Welle 52 gelagert, die ihrerseits drehbar an den Wänden des Gehäuses 22 gelagert ist und synchron mit entsprechenden Wellen in anderen Druckeinheiten durch geeignete Antriebsmittel gedreht wird, die allgemein mit 56 bezeichent sind. Die Antriebsmittel 56 enthalten einen Elektromotor 58, der die Eingangswelle einer elektrischen Kupplung 60 antreibt, deren Ausgangswelle mit einem Getriebe 62 verbunden ist. Das Getriebe 62 treibt eine Triebkette 64, welche mit einem Treibrad 66 am Ende der Welle 52 sowie mit entsprechenden Treibrädern in den anderen Druckeinheiten innerhalb der Druckmaschine 10 in Eingriff steht.
Wenn ein Bild gerade auf der Trommel 28 aufgezeichnet wird, so werden der Motor 58 und die Kupplung 60 von der Puffer-/Steuereinheit 24 so gesteuert, daß die Trommelwalze 42 in einer in Figur 3 gezeigten Ausgangsstellung bleibt. Wenn das aufgezeichnete Bild auf dem Blatt S ausgedruckt wird, so treibt der Motor 58 die Trommel 28 im Gegenuhrzeigersinn, wie durch den Pfeil A gezeigt ist. Zusätzlich zu der Walze 42 enthält die Trommel 28 einen Zylinder oder eine Hülse 72, welche die Walze 42 umgibt. Der Zylinder 72 ist etwas länger als die Walze 42 und die einander gegenüberliegenden Enden des Zylinders sind durch ein Paar von Endplatten 74 verschlossen, welche auf der Welle 52 durch ein Paar von Rotationsdichtungen 76 und ein benachbartes Paar von Kupplungen 78 gelagert sind. Die Kupplungen 78 können Kupplungen mit Rücklaufsperre sein, sind aber vorzugsweise elektrische Kupplungen, die unter der Steuerung der Puffer-/Steuereinheit 24 stehen. Sie sind so ausgebildet, daß der Zylinder 72 unabhängig von der Walze 42 in mindestens einer Richtung gedreht werden kann, welche in der in Figur 3 gezeigten Druckeinheit die Richtung im Gegenuhrzeigersinn ist. Wenn demgemäß die Walze 42 im Gegenuhrzeigersinn mittels des Antriebs 56 gedreht wird und die Kupplun-gen 78 in Eingriff sind, so dreht sich der Zylinder 72 mit der Walze ohne Schlupf. Wenn andererseits die Walze 42 in der in Figur 3 gezeigten Stellung still steht und die Kupplungen 78 außer Eingriff sind, so kann der Zylinder 72 relativ zu der Walze im Gegenuhrzeigersinn gedreht werden. Vorteilhafterweise befindet sich eine sehr dünne Hülse 77 aus selbstschmierendem, dielektrischen Material, beispielsweise Tetrafluoräthylen, zwischen der Walze 42 und dem Zylinder 72, um den Zylinder gegenüber der Walze elektrisch zu isolieren und um eine Lagerfläche zwischen dem Zylinder und der Walze zu schaffen.
Anstelle des Vorhandenseins der Kupplungen 78 können auch die Walze 42 und der Zylinder 72 selbst so ausgebildet sein, daß die genannte Kupplungswirkung erziehl wird. Mehr ins einzelne gehend ist zu sagen, daß der Stahl der Walze 42 und der Saphir der Hülse 72 ausgeprägt unterschiedliche Koeffizienten der thermischen Ausdehnung, nämlich 17x10&supmin;&sup6;/ºC gegenüber 4,5x10&supmin;&sup6;/ºC haben. Daher können die Durchmesser der Walze und des Zylinders so gewählt werden, daß bei Raumtemperatur der Zylinder einen Schrumpfsitz auf der Walze hat und sich mit der Walze dreht. Auch können Kühlspiralen 81 (Fig.4) in der Walze 42 eingebaut sein, um die Walze auf einen geringeren Durchmesser schrumpfen zu lassen, so daß sich der Zylinder 72 unabhängig von der Walze drehen kann, wenn dies notwendig ist.
Der Zylinder 72 mit seinen Rotationsdichtungen 76 ist als ein gasdichtes Gehäuse ausgebildet, um ein verhältnismäßig hohes Vakuum, z.B. 10&supmin;&sup7;Torr innerhalb des Zylinders aufrechterhalten zu können, um die Wirkungsweise der Emitterreihe 48, welche weiter unten beschrieben wird, zu optimieren. Zu diesem Zwecke ist Vorkehrung getroffen, um das rechtsliegende Ende der rohrförmigen Welle 52 über eine Drehdichtung 79 mit einer Vakuumpumpe zu verbinden und kleine Radialöffnungen (nicht dargestellt), die mit dem Zylinderinnenraum Verbindung haben, sind in der Wand der Welle an Orten gerade innerhalb der Zylinderendplatten 74 vorgesehen.
Der Zylinder 72 wird unabhängig von der Walze 74 durch einen Motor 82 gedreht, der ein Rad 84 antreibt, das in schlupffreier Treibverbindung mit der Oberfläche des Zylinders an dessen rechtem Ende steht. Es sind Mittel zur Überwachung der Winkelposition des Zylinders 72 vorgesehen, so daß, wenn die Walze 42 in der in Figur 3 gezeigten Ausgangsstellung fest-steht und der Motot 82 Antriebssignale von der Puffer-/Steuereinheit 24 empfängt, der Zylinder 72 im Gegenuhrzeigersinn relativ zu der Walze 74 um präzise Winkelschritte angetrieben wird, die von den Überwachungsmitteln detektiert werden und sich in Rückkopplungssignalen niederschlagen, die zu der Puffer-/Steuereinheit 24 geführt werden. Die Überwachungsmit-tel können die Gestalt eines einfachen Winkeldrehgebers haben, der dem Rad 84 zugeordnet ist. Alternativ kann in jenen Fäl-len, in denen ein optisches Detektieren erwünscht wird, wie in Figur 3 gezeigt, die Oberfläche des Zylinders nahe dem Motor 82 Positionsmarken 86 tragen, welche den Zylinderdrehschritten entsprechen und ein optischer Kodierer 88 kann nahe dem Zylinder 72 angeordnet sein, um diese Marken zu detektieren und entsprechende Winkelpositionssignale zu erzeugen, welche zu der Puffer-/Steuereinheit 24 geführt werden. In jedem Falle wird, wenn ein Bild auf der Trommel 28 gerade aufgezeichnet wird, in der Puffer-/Steuereinheit 24 ein Zählerstand der Zylinderpositionsdaten aufrecht erhalten, so daß die Einheit 24 die exakte Winkelposition des Zylinders 72 relativ zu einer gewählten Bezugsposition, beispielsweise der in Figur 3 gezeigten Position gleichsam weiß, in welcher eine Bezugspositionsmarke 86a unmittelbar gegenüber dem Schlitz 46 in der Walze 42 ist.
Es sei nun auf die Figuren 4 und 6 Bezug genommen. Im Gegensatz zu herkömmlichen Druckzylindern ist der Zylinder 72 aus einem Material gefertigt, welches hart, abriebfest und abmessungsstabil ist, niedrige thermische Leitfähigkeit hat und ein ausgezeichneter elektrischer Isolator ist. Der hier besonders hervorgehobene Zylinder ist aus Saphir gefertigt (Al&sub2;O&sub3;). Der Zylinder kann in jener Gestalt aus einer Schmelze gezogen sein, wobei beispielsweise ein herkömmliches FFG-Verfahren verwendet wird; alternativ kann er aus einem monokristallinen Blatt gebildet sein, indem das Blatt zu einem Zylinder gebogen wird und die einander gegenüberliegenden, aneinanderstoßenden Ränder des Blattes verschweißt werden, wie dies in der gleichzeitig schwebenden Anmeldung Serial No. 872 893 vom 11. Juni 1986 des Patentinhabers beschrieben ist, wobei auf diese Beschreibung hier Bezug genommen sei.
Das Saphirmaterial des Zylinders 72 ist recht hart und fest, hat eine Moh'sche Härte von etwa 9,0 und eine Zugfestigkeit in der Größenordnung von 355 000 PSI (2450N/mm² ) und einen Elastizitätsmodul von 67x10&sup6; PSI (46, 2x10&sup4;N/mm²). Aus diesem Grunde ist der Zylinder 72 selbst sehr fest und starr und in hohem Maße abriebfest und verschleißfest gegenüber Druckpapierflächen. Gleichwohl ist er verhältnismäßig leicht, so daß ein verhältnismäßig wenig Leistung aufweisender Motor 82 alles ist, das zur Beschleunigung und Rotation des Zylinders 72 relativ zu der Walze 42 notwendig ist, wenn ein Bild auf der Trommel 28 aufgezeichnet wird. Zustätzlich hat Saphir einen sehr hohen Schmelzpunkt über 2000ºC, so daß das Erhitzen des Zylinders, welches während des Druckvorganges, welcher beschrieben wird, stattfindet, keinen nachteiligen Einfluß auf den Zylinder hat. Ein Zylinder 72, der nach dem Verfahren entsprechend der oben genannten Anmeldung hergestellt ist, kann als eine Einkristallstruktur hergestellt werden, mit einer sehr dünnen Wandstärke von beispielsweise 4mil (100um) und mit sehr wenig Fehlern in dem inneren Kristallgitter, so daß der Zylinder besonders gute Isolationseigenschaften hat. Wenn demgernäß elektrostatische Ladungen auf der Zylinderoberfläche während des Aufzeichnungsvorganges, welcher noch beschrieben wird, aufgebracht werden, so tritt sehr wenig Ableitung dieser Ladungen von dem Zylinder über die Zeit hinweg auf.
Wie in der Figuren 4 und 6 gezeigt ist, trägt die Zylinderwand des Zylinders 72 eine geradlinige Reihenanordnung identischer Kondensator-Mikrozellen oder -Inseln, welche allgemein bei 94 gezeigt sind. Einige wenige dieser Mikrozellen 94 sind auch in Figur 3 gegenüberliegend dem Walzenspalt 46 angeordnet ge-zeigt. Die Mikrozellen sind in Reihen angeordnet, die sich im wesentlichen über die gesamte Länge des Zylinders 72 erstrecken, sowie in Spalten, die sich fast ganz, wenn nicht vollständig, um den Zylinderumfang erstrecken. Jede Mikrozelle enthält eine winzige Kondensatorplatte oder -Elektrode 94a, welche an der Innenfläche der Zylinderwand befestigt ist. Während die Mikrozellen 94 (d.h., die Platten 94a) irgendeine aus einer Vielzahl von Gestalten haben können, sind die dargestellten Zellen quadratisch mit einer Seitenlänge in der Größenordnung von 35um und sie sind 5um beabstandet, was eine Zellenzahl in jeder Zeile von 250 Zellen je Zentimeter und gewöhnlich eine ähnliche Zahl von Zellen in jeder Spalte ergibt.
Die Platte 94a in jeder Zelle besteht aus einer dünnen Ablagerung oder einem Film aus geeignetem Leitermetall, beispielsweise aus Chrom, das auf die Zylinderfläche durch bekannte Maßnahmen abgelagert ist, beispielsweise durch Dampfablagern oder Kathodenzerstäubung, unter Einsatz der Photolithographie. Die Zellen 94 können auch entsprechende Platten 94b an der Außenfläche des Zylinders enthalten, die deckungsgleich gegenüberliegend den Platten 94a angeordnet sind. Eine solche Platte 94b ist in gestrichelten Linien auf der rechten Seite von Figur 6 angedeutet. In Figur 6 sind die Dicken der Platten 94a (und 94b) aus Gründen einer klareren Darstellung übertrieben gezeichnet. In Wirklichkeit bestehen die Platten aus einer sehr dünnen Metallablagerung oder einem Film (z.B. 1,5um), so daß die Platten 94b insbesondere der eigenen Oberflächengüte der Zylinderoberfläche praktisch nicht abträglich sind. Es ist jedoch zu betonen, daß es ausreichend ist, die Zellenplatten nur auf der Innenseite des Zylinders anzuordnen, da, wie wir sehen werden, die elektrischen Ladungsablagerungen auf der Außenseite des Zylinders beim Aufzeichnen eines Bildes auf dem Zylinder nahezu die identische Geometrie und Einteilung der Platten 94a auf der Innenseite annehmen, wenn, wie vorliegend, der Zylinder eine dünne Wand hat und die äußeren Ladungen von einer Wechselstrom-Koronaquelle stammen. Selbst wenn jedoch die Platten 94b vorhanden sind, erscheint dem menschlichen Auge die Zylinderaußenfläche eben und glatt, wenn sie nicht eingefärbt ist, aber sie gibt das Ladungsmuster auf den Platten 94a wieder, wenn sie geladen ist.
Aufgrund der vorerwähnten geringen Dicke der Zylinderwand existiert, wenn die Platten 94a und, falls vorhanden, Platten 94b entgegengesetzt geladen sind, ein elektrisches Feld durch das dielektrische Material hindurch gegenüber der jeweiligen Platte 94a, dessen Feldlinien so zusammen gehalten sind, daß sie nicht ähnliche Felder stören, die an benachbarten Mikrozellen vorhanden sein können. Demgemäß definieren die Zellen 94 Potentialorte diskreter lokaler elekrtischer Felder, welche elektrische Felstärken von bis zu 10&sup6; Volt/Zentimeter oder darüber haben können und sozusagen eine Reichweite von bis zu 10um von der Außenfläche des Zylinders aus haben können.
Um die elektrische Isolation benachbarter Zellen 94 weiter zu erhöhen, können die inneren Platten 94a der Zellen jeweils am Grund winziger flacher Ausnehmungen 96 angeodnet sein, die in die Innenfläche des Zylinders 72 eingeätzt sind. Typischerweise hat jede Ausnehmung eine Tiefe in der Größenordnung von 20um, so daß die Platte 94a von benachbarten Platten 94a durch einen dielektrischen Wall 96a der Ausnehmung isoliert ist, der bei den dargestellten Zellen eine Breite von 5um hat. Auch enthält, wie oben erwähnt, die Trommel 28 im allgemeinen eine dünne elektrisch isolierende Hülse 77 zwischen der Walze 42 und dem Zylinder 72 zum Verhindern einer unbeabsichtigten Entladung der Zellenplatten 94a durch Berührung mit der Walze 42.
Es sei nun auf die Figuren 4 bis 6 Bezug genommen. Die Mittel zum selektiven Laden oder "Belichten" der Kondensator-Mikrozellen 94 enthalten die Emitterreihe 48 in dem Walzenschlitz 46 und eine Quelle positiver Ladungsträger in Gestalt eines Koronadrahtes 98, der mit Wechselstrom arbeitet und nahe dem Zylinder 72 in einer Aufzeichnungsstation 99 befestigt ist. Der Koronadraht 99 ist so angeordnet, daß, wenn die Walze 42 sich in der in den Figuren 3 und 4 gezeigten Ausgangsstellung befindet, der Draht unmittelbar gegenüber und parallel zu der Emitterreihe 43 in dem Walzenschlitz 46 gelegen ist. Der Draht 98 ist mit einer Wechselstromquelle 100 (Fig.6) verbunden, die etwa 5000 Volt Wechselspannung liefert und vorzugsweise ist der Draht mit einer geerdeten elektrischen Abschirmung 98a ausgerüstet, um die Ionenströme zu stabilisieren.
Die Anzahl der Emitter 48a in der Emitterreihe 48 entspricht der Anzahl von Mikrozellen 94 in einer Reihe auf dem Zylinder 72. Wie in Figur 6 gezeigt haben sämtliche Emitter einen gemeinsamen Träger und eine gemeinsame Basis 110, welche aus Silizium (p-leitend) besteht. Thermisch aufgewachsen auf dem Substrat 110 ist ein Siliziumdioxidfilm 112, der eine Dicke in der Größenordnung von 1,5um hat. Ein Gegenelektrodenfilm oder Steuerelektrodenfilm 114, der aus einem Leitermetall, beispielsweise Molybdän, hergestellt ist, ist auf dem Film 112 abgelagert und eine Reihenanordnung von Löchern 118 ist durch Mikrobearbeitung in die Filme 112 und 114 eingearbeitet, wobei des Loch sich im Zentrum eines Emitters 48a befindet. Innerhalb jedes solchen Loches ist eine kegelförmige Molybdänelektrode 120 gebildet, wobei die Spitzen jedes Kegels zentrisch in dem entsprechenden Loch gelegen ist und sich in der Ebene des Steuerelektrodenfilmes 114 befindet. Die Emitteranordnung 48 und ihre Wirkungsweise sind im einzelnen in der Veröffentlichung "Field Emission Cathode Array Development for High- Density Applications" von C.A. Spint u.a., Applications of Surface Science Nr. 16 (1983, Seiten 268 bis 276, beschrieben.
In der vorliegenden Einrichtung ist der Steuerelektrodenfilm 114 elektrisch an Erde gelegt. Ferner sind die Platten 94a in der Reihe von Mikrozellen gegenüberliegend der Reihe 48 mit einer Quelle positiver Spannung in der Größenordnung von 1200 Volt über isolierte Schleifkontakte 121 verbunden, welche von der Reihe 48 nach außen stehen und welche mit den genannten Platten Berührung aufnehmen, wie in den Figuren 5 und 6 gezeigt. Es ist eine Eigenschaft dieser Art von Elektronenstrahlquelle, daß, wenn eine bestimmte Elektrode 120 in der Emitterreihe mit einem negativen Impuls beaufschlagt wird, sie ein winziges Bündel oder einen winzigen Strahl von Elektronen mit einer Stromdichte von über 5A/cm² in Richtung auf die Kondensatorplatte 94a gegenüberliegend der betreffenden Elektrode aussendet, so daß negative Ladungsträger auf dieser Platte abgelagert werden, wie auf der rechten Seite von Figur 6 gezeigt ist. Diese Impulse werden zu den Elektroden 120 über elektrische Leitungen 120a geführt, welche sich aus der Trommel 28 heraus durch die rohrförmige Zelle 52 zu einer Auswahlschaltung 122 in der Puffer-/Steuereinheit 24 (Fig.1) erstrecken. Da sich während des Druckens die Welle dreht, ist am linken Ende der Welle 52 eine Drehverbindungeinrichtung 127 (Fig.3) befestigt. Ein Abschnitt 127a des Verbinders dreht sich mit der Welle; der andere Abschnitt 127b ist stillstehend. Da die Emitter nur während eines Aufzeichnungsvorganges, wenn die Trommelwalze 42 in der Stellung von Figur 3 stillsteht, in Betrieb sind, brauchen die federbelasteten Kontakte in einem Abschnitt des Verbinders mit den entsprechenden Kontakten in dem anderen Abschnitt des Verbinders nur zu dieser Zeit ausgerichtet sein und Kontakt herstellen.
Wenn der Koronadraht 98 von der Wechselstromquelle 100 beaufschlagt ist und der Zylinder 72 wie im vorliegenden Falle ausreichend dünn so werden positive Ladungsträger von dem Draht in Richtung auf den Zylinder emittiert. Diese positiven Ladungen haben das Bestreben, sich auf der Außenfläche des Zylinders anzusammeln (selbst wenn sie Platten 94b nicht vorhanden sind), jedoch nur an Orten derjenigen Mikrozellen 94, deren Platten 94a Elektronen von den aktivierten Emittern 84a empfangen haben; siehe rechte Seite von Figur 6. Dies beruht darauf, daß positive Ladungen, welche an "unbelichteten" Mikrozellen und über die Bereiche belichteter Mikrozellen hinaus an der Außenfläche des Zylinders abgelagert worden sind, neutralisiert werden, wenn die Wechselstromkorona in die negative Welle schwingt, so daß positive Ladungen nur in den Flächenbereichen, die von den belichteten und geladenen Mikrozellen bestimmt werden, zurückbleiben.
Befinden sich zueinander entgegengesetzte Ladungen auf den Mikrozellenplatten 94a und den Platten 94b (oder der äquivalenten glatten Oberflächenzone auf der Außenseite des Zylinders 72), so ist ein lokales elektrostatisches Feld in dem dielektrischen Zylindermaterial (d.h., Al&sub2;O&sub3;) zwischen diesen Platten vorhanden. Aufgrund der oben erwähnten fehlerfreien Natur des Zylinders 72 bleibt dieses Feld für eine sehr lange Zeit (d.h., ein Jahr oder länger), außer die Mikrozelle wird absichtlich entladen, um das auf dem Zylinder aufgezeichnete Bild zu löschen.
Jedesmal dann, wenn eine Reihe von Mikrozellen 94 gegenüberliegend den Emittern 48 positioniert ist, aktiviert die Auswahlschaltung 122 in der Puffer-/Steuereinheit 24 ausgewählte der Emitter 48a für bestimmte Zeiten abhängig von dem Informationsgehalt in dem hereinkommenden Datenstrom. Die Stärken der Ladungen, welche sich an den Mikrozellen 94 gegenüber diesen aktivierten Emittern aufbauen, hängen von den Einschaltzeiten dieser Emitter 48a ab. Nach Vervollständigung der Emittereinschaltung sind lokale elekrostatische Felder in dieser Reihe oder Zeile "belichteter" Mikrozellen vorhanden, deren Stärken die Farbwerte an entsprechenden Orten im Originaldokument representieren.
Unter Bezugnahme auf Figur 8A sei nun angenommen, daß der hier gezeigte Teil der Reihe von Mikrozellen 94 entsprechend einem Zeilenteil von Auflösungselementen in dem abgetasteten Originaldokument gegenüberliegend der Emitterreihe 48 angeordnet ist. Wenn die Farbe des ersten Auflösungselementes in dem Original für seine Wiedergabe nicht die Farbe Zyan erfordert, so wird der erste Emitter 48a in der Reihe 48 in der Zyan- Druckeinheit 26c von der Auswahlschaltung 122 nicht aktiviert. Demgemäß erhält die Mikrozelle 94 gegenüberliegend dem ersten Emitter keine Ladung (d.h., sie wird nicht "belichtet") und es ist an diesem Ort kein elektrisches Feld auf dem Zylinder vorhanden. Wenn andererseits das zweite Auflösungselement des abgetasteten Originals eine geringe Menge von Zyan erfodert, um die Farbe an diesem Punkt im Originaldokument wiederzugeben, so aktiviert die Auswahlschaltung 122 den zweiten Emitter 48a in der Reihe für eine kurze Zeitdauer, so daß die Mikrozelle 94 gegenüberliegend diesem Emitter eine Ladung von beispielsweise 30 Volt annimmt, was zu einem elektrostatischen Feld an diesem Ort von beispielsweise 30 000 V/cm führt. In entsprechender Weise aktiviert, wenn zur Reproduktion der Farbe am dritten Auflösungselement des abgetasteten Originals eine größere Menge von Zyan erfoderlich ist, die Auswahlschaltung 122 den dritten Emitter 48a in der Reihe während einer längeren Zeitdauer, so daß eine noch größere Ladung von beispielsweise 300 Volt sich an der dritten Mikrozelle 94 aufbaut, was zu einem sehr viel intensiveren Feld an diesem Ort von beispielsweise 300 000 Volt/cm führt. Die vierte Zelle 94 kann eine sehr hohe Ladung von beispielsweise 1000 Volt entsprechend einer Feldstärke von 10&sup6;V/cm empfangen, da das Original an dem betreffenden Punkt eine maximale Menge von Zyan erfordert.
Durch kontrolliertes Aktivieren der Emitter in der Reihe 48 jedesmal dann, wenn eine neue Zeile von Mikrozellen 94 gegenüber der Emitterreihe angeordnet wird, wird also eine elektrostatisches Ladungsmuster auf der Oberfläche des Zylinders sehr rasch aufgebaut, beispielsweise in weniger als 5ns, wobei das Ladungsmuster die optisch Dichteverteilung einer bestimmten Farbe im Originaldokument representiert. In jeder Druckeinheit der Druckmaschine 10 ist die Steuerung der Ladungen, welche auf dem Zylinder 72 abgelagert werden, fein genug, um in zweiunddreißig Schritten oder mehr einer Grautonskala oder von Farbwerten in 10-Volt-Schritten an jeder Mikrozelle auf dem Zylinder zu verwirklichen.
Dem Elektroniingenieur ist ohne weiteres verständlich, daß eine beliebige Zahl von Konstruktionen von Auswahlschaltungen 122 dazu verwendet werden kann, die Einschaltzeiten der aufeinanderfolgenden Emitter 48a in der Reihe 48 wie gerade beschrieben entweder gleichzeitig oder nacheinander zu steuern. Eine solche Schaltungskonstruktion der letztgenannten Art, welche die Emitter gleichsam abtastet, ist in Figur 7 gezeigt. Wie dort dargestellt sind die Emitter 48a, oder genauer gesagt ihrer Elektroden 120, mit einer Quelle negativer Spannung über einen Satz gesonderter Schalter 126 verbunden. Die Schalter 126 werden nur geschlossen, wenn sie Signale von den EINS-Ausgängen einer entsprechenden Gruppe von Flip-Flop-Schaltungen 128 empfangen.
Die Schaltung 122 enthält auch ein Register 132, welches gesonderte Ausgänge zu den Setzeingängen der Flip-Flop-Schaltungen 128 liefert. Das Register 132 erhält Aufzeichnungsimpulse TR und hochfrequente Taktimpulse Tc von der Puffer/Steuereinheit 24. Das Auftreten eines TR-Impulses zeigt an, daß der Detektor 88 (Fig.3) festgestellt hat, daß der Zylinder in eine Stellung gedreht worden ist, in der eine Reihe von Mikrozellen 94 gegenüberliegend der Reihe 48 gelangt ist, so daß diese Zellen für die Belichtung durch die Reihe bereitstehen. Jeder Impuls TR veranlaßt das Register 132 zur Lieferung der Taktimpulse TC der Reihe nach zu seinen Ausgangsleitungen, so daß die Flip-Flop-Schaltungen 128 eine nach der anderen gesetzt werden. Sämtliche Flip-Flop-Schaltungen 128 werden durch einen Impuls von einem Zähler 134 zur gleichen Zeit rückgestellt, wobei dieser Impuls zu den Rückstelleingängen der Flip-Flop-Schaltungen geführt wird.
Aufeinanderfolgende Zahlen in dem Digitaldatenstrom entsprechend von Farbwerten an aufeinanderfolgenden Auflösungselementen im abgetasteten Originaldokument besetzten aufeinanderfolgende Zählerstände im Zähler 134. Die Zahl für jedes aufeinanderfolgende Auflösungselement wird durch die Aufzeichnungsimpulse TR in den Zähler geladen, wobei die Impulse dem Zähleranschluß für die Einschreibe-Einschaltung (LD/EN) zugeführt werden. Aufeinanderfolgende Taktimpulse TC, welche auch zu dem Zähler geführt werden, veranlassen den Zähler zum Zurückzählen von der betreffenden Zahl auf Null, wonach der Zähler ein Signal zu den Rückstelleingängen sämtlicher Flip-Flop-Schaltungen 128 aussendet. Die Ausgangssignale von dem Register 132 wählen also durch Setzen der Flip-Flop-Schaltungen 128 der Reihe nach die Emitter 48a in der Reihe einen nach dem anderen zur Aktivierung zu einer gegebenen Zeit. Jeder ausgewählte Emitter bleibt für eine Zeitdauer aktiviert, welche von dem dem Farbwert entsprechenden Zählerstand abhängig ist, der in den Zähler 134 eingegeben worden ist. Je größer die Zahl ist, desto länger bleibt der Emitter 48a aktiviert und desto größer ist der Ladungsaufbau an der Mikrozelle 94 gegenüber dem betreffenden Emitter.
Die Flip-Flop-Schaltungen 128 enthalten innere logische Elemente, welche bewerkstelligen, daß dann, wenn eine Flip- Flop-Schaltung 128 Signale sowohl am Setzeingang als auch am Rücksetzeingang gleichzeitig empfängt, die Flip-Flop-Schaltung rückgestellt bleibt, so daß kein Ausgangssignal zu dem entsprechenden Schalter 126 gelangt. Dies geschieht, wenn das Register einen bestimmten Emitter 48a für die Aktivierung auswählt, im Zähler 134 zu dieser Zeit aber ein Null-Zählerstand gespeichert ist, was anzeigt, daß dieser Emitter keine Elektronen emittieren soll. Wenn außerdem eine Flip-Flop-Schaltung bereits rückgestellt ist (d.h., nicht für die Aktivierung ausgewählt ist), wenn sie ein Rückstellsignal empfängt, so bleibt sie rückgestellt und sendet kein Signal an den ihr zugeordneten Schalter 126.
Es sei nun auf die Figuren 3 und 4 Bezug genommen. An die Trommel 28 angrenzend ist auf derjenigen Seite von ihr, die der Aufzeichnungsstation 99 gegenüber liegt, eine Einfärbstation 142 angeodnet, in welcher eine spannungempfindliche Druckfarbe der betreffenden Farbe, welche von der Druckeinheit 26c gedruckt werden soll, nämlich Zyan, auf die Oberfläche des Zylinders 72 aufgebracht wird. Wie man jetzt erkennt, haftet die Druckfarbe an der Zylinderoberfläche nur an den Orten der Mikrozellen 94, welche, wie oben erwähnt, während des Bildaufzeichnungsvorganges in der Aufzeichnungstation 99 aufgeladen worden sind. Wie man ebenfalls erkennt, ist die Menge der Farbablagerung an jedem dieser Orte in Entsprechung mit der Stärke der die Fardwerte representierenden Feldstärke an dem betreffenden Ort veränderlich.
In der Einfärbungsstation 142 befindet sich ein Wagen 144, welcher drehbar eine angetriebene Farbwalze 146 abstützt, deren Oberfläche von einer im festen Zustand befindlichen Leiste 148 einer heißschmelzenden oder thermoplastischen Farbe kontaktiert wird. Der Wagen 144 ist in dem Druckmaschinengehäuse 22 für eine Bewegung auf die Trommel 28 hin und von ihr weg zwischen einer vorgeschobenen Stellung (in Fig.4 in durchgezogenen Linien dargestellt), in der die Walze 146 die Oberfläche des Zylinders 72 berührt, und einer zurückgezogenen Stellung (in Fig.3 in durchgezogenen Linien dargestellt) gelagert, in der die Walze 146 von dem Zylinder einen Abstand hat. Der Wagen wird zwischen diesen beiden Stellungen durch ein Solenoid 149 unter der Steuerung der Puffer-/Steuereinheit 24 verfahren, so daß er vorgeschoben wird, wenn die Druckeinheit tatsächlich Festkopien des betreffenden Bildes druckt.
Die Druckfarbe in der Leiste 148 ist ein Zweikomponentenmaterial. Eine geeignete Druckfarbe enthält eine Vielzahl thermoplastischer elektroskopischer kolloidaler Farbpartikel 148a, welche einen verhältnismäßig hohen Schmelzpunkt haben, dispergiert in einer thermoplastischen Matrix oder einem thermoplastischen Träger 148b mit einem niedrigeren Schmelzpunkt. Eine geeignete Zweikomponentendruckfarbe dieser Art hat einen Träger 148b, der aus einem Fischer-Tropsch-Paraffinwachs (Sasolwachs M) mit einem Schmelzpunkt von etwa 59ºC besteht, in welchem kleine feste Farbpartikel 48a (z.B. 1 bis 5 um) dispergiert sind, welche aus einem Epoxiharz bestehen, das einen Schmelzpunkt wesentlich höher als derjenige des Wachses hat und im Harz entsprechenden Farbstoff dispergiert enthält. Nachfolgend seien Beispiele solcher Farbpartikelzusammensetzungen angegeben:
Zyan- Neozapon blau 807, Farbindexnummer 74400, dispergiert in Epon 1004 (Shell Chemical Corp.), Schmelzpunkt 95 bis 105ºC;
Gelb- Permanentgelb GG02, Diazopigment, Farbindexnummer 21105, dispergiert in Epon 1004;
Magenta- Helio Echtrosa F, Quinacridon-Pigment, Farbindexnummer 73915, dispergiert in Arealdite- Epoxiharz 6097 (Ciba-Geigy Ltd.), Schmelzpunkt 125 bis 132ºC.
Geeignete Heizer (nicht dargestellt) sind in dem Wagen 144 vorgesehen, um die Farbstoffleiste 148 auf einer Temperatur in der Größenordnung von 20ºC und die Oberfläche der Farbwalze auf einer Temperatur von 75ºC zu halten. Bei diesen Temperaturen ist die Walzenoberfläche ausreichend heiß, um die Druckfarben- Trägerkomponente 148b nur an dem Rand der Farbstoffleiste zu schmelzen, welche mit der Walze Berührung hat. Wenn also die Walze 146 gedreht wird, wird ein Farbstofffilm über der Oberfläche der Walze verteilt, wobei dieser Film aus den noch festen, höheren Schmelzpunkt besitzenden, elektroskopischen Farbstoffpartikeln 148a, dispergiert in dem flüssigen Farbstoffträger 148b, besteht.
Nahe an der Oberfläche der Trommel 28 (Zylinder 72) oberhalb und unterhalb der Einfärbungsstation 142 sind Strahlungsheizer 152 und 154 angeordnet. Diese Heizer erstrecken sich über die gesamte Lange der Trommel 28 und enthalten Reflektoren 152a und 154a, welche die Strahlungswärme von den Heizern auf die Trommel 28 hin richten. Wie zuvor erwähnt ist das Walzenbauteil 42 der Trommel thermisch leitfähig, so daß es die Wärmeenergie von den Heizern absorbieren kann. Während des Druckens wird der Heizer 152 so gesteuert, daß er an der Oberfläche der Trommel 28 eine Temperatur oberhalb der Temperatur der Einfärbungsstation von 75ºC aufrecht erhält, was über dem Schmelzpunkt der Trägerkomponente 148b der Druckfarbe liegt. Andererseits wird der Heizer 154 unterhalb der Einfärbungsstation so gesteuert, daß er den Tommeloberflächenbereich an diesem Ort auf etwa 150ºC hält, was merklich oberhalb des Schmelzpunktes der thermoplastischen Farbpartikel 148a ist. Geeignete Wärmefühler (nicht dargestellt) sind nahe an der Trommeloberfläche oberhalb und unterhalb der Einfärbungsstation 142 angeordnet, um die Oberflächentemperaturen dort zu überwachen und die Heizer nach Bedarf ein- und auszuschalten, um die richtigen Temperaturen aufrechtzuerhalten. Alternativ können Wärmesensoren in die Trommelwalze 42, wie in Figur 4 bei 156 dargestellt, eingebettet sein, um eine solche Temperaturregelung zu verwirklichen. Die Leitungen von diesen Sensoren können über den Verbinder 127 (Fig.3) aus der Trommel 28 herausgeführt sein.
In der Druckmaschine 10 können auch Druckfarben verwendet werden, deren kololidale Farbpartikel 148a während ihres Gebrauches nicht schmelzen. Wenn solche Druckfarben verwendet werden, dann sind selbstverständlich der Heizer 154 und die zugehörigen Steuerungen nicht erforderlich. Wie oben beschrieben ist die Oberfläche des Trommelzylinders 72 leicht farbabweisend in einem Maße, daß, selbst wenn der Farbenfilm, der auf der Oberfläche der Walze 146 vorhanden ist, in Berührung mit der erhitzten Oberfläche des Zylinders 72 während der Drehung der Trommel 28 gebracht wird, die Farbe normalerweise nicht die Oberfläche benetzt oder an ihr haftet. Wenn jedoch ein elektronisches Bild auf dem Zylinder 72 in der oben beschriebenen Weise aufgezeichnet ist, so ziehen die elektrischen Felder, die an den geladenen Mikrozellen in der Zylinderwand vorhanden sind, die negativ geladenen elektroskopischen Farbpartikel 148a an die Zylinderoberfläche an und halten sie fest, trotz der leicht nicht benetzbaren Eigenschaft dieser Oberfläche. Demgemäß werden diese Partikel auf der Oberfläche an den geladenen Mikrozellen in der Zeile zwischen der Walze 146 und dem Zylinder 72 abgelagert. Weiter ist die Menge dieser Ablagerung an jeder Mikrozelle proportional zu der Stärke des elektrischen Feldes, das an der betreffenden Mikrozelle vorhanden ist und, wie oben diskutiert, entspricht diese Feldstärke einem bestimmten Farbwert an dem betreffenden Ort im Originaldokument.
Es sei nun auf die Figuren 4 und 6 Bezug genommen. Beim Drucken eines auf dem Zylinder 72 aufgezeichneten Bildes wird abhängig von dem Druckbetrieb (d.h., Einzelkopien oder Mehrfachkopie) entweder der Zylinder 72 allein oder die gesamte Trommel 28 im Gegenuhrzeigersinn gedreht, wobei sich der Einfärbungswagen 144 in der vorgeschobenen Stellung befindet, so daß aufeinanderfolgende Reihen von Mikrozellen zu der Walze 146 vorbewegt werden. Auf diese Weise nimmt der Zylinderoberflächenbreich an jeder geladenen Mikrozelle 94 in jeder Reihe eine Ablagerung D von Farbpartikeln 148a auf, deren Höhe oder Dicke proportional zu der elektrostatischen Stärke ist, die an der Mikrozelle vorhanden ist. Beispielsweise nehmen die Zylinderoberflächenbereiche gegenüber den vier Mikrozellen 94 in dem in Figur 8A gezeigten Zeilenabschnitt, welche die Ladungen von 0, 30, 300 und 1000 Volt während des Aufzeichnungsvorganges in der oben beschriebenen Weise empfangen haben, Farbablagerungen D in der Einfärbungsstation 172 an, deren Dicken 0um bzw. 0,5um bzw. 1,0um bzw. 30um sein können, wie in dieser Figur bei D in gestrichelten Linien gezeigt ist. In der Druckeinheit 26c, welche die jeder Zylinder-Mikrozelle zugeführte Ladung in mindestens 32 Schritten steuert, kann also die Dicke der Farbablagerung D an jeder Zelle in demselben Maße gesteuert werden.
Wie oben erwähnt und in Figur 8A gezeigt tritt eine minimale Feldstreuung an den Rändern der geladenen Zellen 94 auf und die Reichweite der Feldlinien E erstreckt sich über die Zylinderoberfläche empor. Farbpartikel 148a haften daher an der Zylinderoberfläche zwischen benachbarten aufgeladenen Mikrozellen 94, so daß, wie in dieser Zeichnung zu sehen ist, keine nichteingefärbten Spalte zwischen benachbarten Ablagerungen D in dem Farbmuster vorhanden sind, das auf den Zylinder 72 aufgebracht ist. Die Druckfarbe haftet aber nicht an unaufgeladenen Bereichen des Zylinders. Es sei nun Figur 4 betrachtet. Bei der Art von Druckfarbe, wie sie hier im einzelnen beschrieben wird, existieren die Farbenpartikel 148a, welche auf den geladenen Mikrozellen 94 des Zylinders 72 in der Einfärbstation 142 abgelagert werden, anfänglich als feste Partikel. Während sich aber die Trommel 28 im Gegenuhrzeigersinn dreht, wird jede Zeile von eingefärbten Mikrozellen in eine Stellung gegenüber dem Heizer 154 bewegt und die Zylinderoberfläche wird hier auf eine Temperatur (d.h., 150ºC) erhitzt, welche dazu ausreicht, die Partikel (wenn sie schmelzbarer Art sind) zu erschmelzen, so daß jede einzelne Farbablagerung an einer Zelle 94 ein winziger geschmolzener, zusammenhängender Tropfen oder Punkt aus Farbe wird, welche den darunterliegenden Mikrozellenbereich in einer Stärke überdeckt, welche einen Farbwert an dem entsprechenden Ort im Originalbild representiert. Zwar verlieren die Farbpartikel 198a ihrer einzelnen Ladungen, wenn sich der zusammenhängende Tropfen bildet, doch bleiben immer noch interatomare Restkräfte (Van de Waals), welche den Tropfen an die Zylinderoberfläche an jeder aufgeladenen Mikrozelle binden. Ist die Druckfarbe einer Art, welche keine schmelzenden Farbpartikel hat, so behalten diese Partikel ihre Ladungen, während sie sich auf dem Zylinder befinden und haften leicht an der Oberfläche.
Wenn sich die Trommel 28 während des Druckens weiterdreht, werden aufeinanderfolgende Reihen von Mikrozellen, die auf verschiedene Grade von Dicken eingefärbt sind, zu einer Übertragungsstation 172 vorbewegt, in welcher sie in Berührung mit der Oberfläche eines Papierblattes S gelangen, das in den Spalt zwischen der Trommel 28 und der Andruckwalze 32 eingeführt wird. Die Walze 32 ist in der Einheit 26c zwischen einer in Figur 4 in durchgezogenen Linien dargestellten vorgeschobenen Stellung, in der sie an dem Zylinder 72 anliegt, und einer zurückgezogenen Stellung, die in Figur 3 strichpunktiert angedeutet ist, in der sie Abstand von dem Zylinder hat, bewegbar gehaltert. Sie wird zwischen diesen Stellungen durch einen Solenoidantrieb 173 unter der Steuerung der Puffer-/Steuereinheit 24 bewegt. Wird die Druckmaschine in der Betriebsart zum Druck von Einzelkopien betrieben, so bleibt die Walze stets in Berührung mit dem Zylinder. Wenn andererseits die Druckmaschine in der Betriebsart zur Hertstellung von Mehrfachkopien druckt, so wird die Walze während des Aufzeichnens zurückgezogen und liegt an dem Zylinder während des Druckens an. In beiden Fällen dringt der geschmolzene Farbstoff, während die unterschiedliche Dicke aufweisenden Farbstoffpunkte in jeder Reihe von Mikrozellen die verhältnismäßig kühle (Raumtemperatur) Oberfläche des Blattes S berühren und dem in dem Spalt vorhandenen Druck ausgesetzt sind, an den genannten Punkten in die Papierfasern und erstarrt unmittelbar und schmiltzt an dem Papier fest. Die Haftung des Farbstoffes an dem Papier und der erhöhte Zusammenhalt des erkaltenden Farbstoffes sind stark genug, um die elektrischen Kräfte zu überwinden, welche das Bestreben haben, die Druckfarbe an dem Zylinder festzuhalten. Demzufolge setzt sich der Farbstoff in seiner Gesamtheit auf dem Papierblatt ab. Dies führt zu diskreten Zyan-Farbschichten Lc darauf, deren Gestalten und Flächen im wesentlichen die selben sind wie diejenigen der Mikrozellen 94 und deren unterschiedliche Dicken (d.h., optische Dichten) genau die Farbwerte an den entsprechenden Orten des zu kopierenden Originalbildes wiedergeben.
Es sei auf Figur 2 Bezug genommen. Die Druckeinheit 26c (ebenso wie die anderen Druckeinheiten) enthält einen optischen Fühler 174, der Druckmarken P detektiert, die automatisch durch den Zylinder 72 auf den Rand des Blattes S, wie in dieser Zeichnung gezeigt, oder in den Bildbereich I gedruckt werden, wozu fluoreszierende unsichtbare Farbpartikel verwendet werden, die in einem schmalen Abschnitt der Farbleiste 148 eingebaut sind. Die Signale von dem Fühler 174 werden mit Papier-Positionssignalen verglichen, welche von einem Wellen-Drehgeber auf der Walze 32 oder durch Detektieren von Rand-Taktmarken M auf dem Papierblatt S erzeugt werden. Das aus dem Vergleich resultierende Differenzsignal wird dann in einer herkömmlichen Servoanordnung dazu verwendet, die Winkelposition oder Phase des Zylinders 72 in der betreffenden Einheit einzustellen, um automatich die Deckungsgleichheit der Punkte aufrecht zu erhalten, die durch die aufeinanderfolgenden Druckeinheiten der Druckmaschine 10 gedruckt werden.
Die Figuren 8A und 8B zeigen grafisch die Beziehung zwischen der Dicke der gedruckten Schicht LC und der Ladung auf dem Zylinderbereich (Mikrozelle), der die betreffende Schicht druckt. Das Blatt S, welches die Druckeinheit 26c von Figur 4 verläßt, welche die Farbe Zyan druckt, trägt also ein Muster von Punktschichten LC, welches eine genaue Wiedergabe hoher Auflösung des gesamten Zyan-Farbbeitrages zur fertigen Vierfarbenreproduktion ist, welche in der Druckmaschine 10 gedruckt wird. Mit anderen Worten, wenn das Blatt S transparent ist, könnte das gedruckte Muster als ein Zyan-Farbauszug verwendet werden. Aufgrund der Transparenz der Farbschicht LC geht das bestrahlende Licht durch die Schicht hindurch, bis es auf die Blattoberfläche trifft, von der es diffusreflektiert wird, ein zweites Mal durch die Farbschicht LC geht und auf diese Weise eine Erhöhung des scheinbaren Farbdichtewertes des betrachteten Druckes geschieht.
Es ist ein charakteritischer Vorteil der Druckeinheit 26c, daß diese Einheit einen solch vollständigen Übergang der auf dem Zylinder 72 abgelagerten Farbe auf das Blatt S in der Übertragungsstation 172 erreicht. Das bedeutet, daß, falls gewünscht, die Dicken der komlementären transparenten Farbschichten auf dem Papier eine echte Wiedergabe der gewünschten Zyan-Farbwerte für die entsprechenden Orte im Originaldokument sein können. Dieser vollständige Farbübergang stellt auch sicher, das die Oberfläche des Zylinders 72 nach der Übertragungsstation 172 vollständig leer von Farbpartikeln ist. Aus diesem Grunde braucht die Oberfläche des Zylinders vor dem Druck nachfolgender Kopien nicht gereinigt zu werden.
In bestimmten Anwendungsfällen kann es wünschenswert sein, den Übergang der Farbstoffpartikel von dem Zylinder auf das Papier in der Übertragungsstation 172 weiter zu unterstützen, indem die elektrischen Felder von jeder Reihe von vorrückenden Mikrozellen 94 beseitigt werden, gerade wenn sie die Linie der Übertragung erreichen, oder indem die Partikel einem stärkeren entgegengesetzten Feld ausgesetzt werden, das sie praktisch auf das Papier hintreibt. Diese Feldänderungen können dadurch erreicht werden, daß eine Reihe von Schleifkontakten 238 (Fig.10) vorgesehen wird, welche die Platten 94a der Reihe von Mikrozellen in der Station 172 berührt oder durch Ablagern einer starken positiven statischen Aufladung auf der Oberfläche des Blattes S.
Wenn die Druckmaschine 10 in der Betriebsweise zur Herstellung von Mehrfachkopien betrieben wird, d.h., für eine große Druckauflage eines einzigen Bildes, so werden der Rechner 14 und die Puffer-/Steuereinheit 24 so programmiert, daß sie die Druckeinheit 26c durch einen Aufzeichnungszyklus steuern, wo-bei die Trommelwalze 42 in der in den Figuren 3 und 4 gezeig-ten Ausgangsstellung festgehalten ist und die Andruckwalze 32 und die Farbwalze 46 von der Oberfläche des Zylinders 72, wie in ausgezogenen Linien in Figur 3 gezeigt ist, zurückgezogen sind. Wenn der Zylinder 72 von der Walze 42 entkuppelt ist (d.h., durch Ausrücken der Kupplungen 76 oder Aktivieren von Kühlschlangen 81 zum Schrumpfenlassen der Walze 42), treibt die Puffer-/Steuereinheit 24 in gesteuerter Weise den Zylinderantriebsmotor 82 an, wobei Signale von dem Zylinderpositionsfühler 88 verwendet werden, um den Zylinder 72 im Gegenuhrzeigersinn zu drehen, um aufeinanderfolgende Reihen von Mikrozellen 94 gegenüber der Emitterreihe 48 zu positionieren. Wenn die jeweilige Zellenreihe entsprechend der Signalangabe durch den Fühler 88 in Stellung gebracht ist, werden die Emitter 48a in der Emitterreihe selektiv der Reihe nach in der oben beschriebenen Weise oder sämtlich gleichzeitig entsprechend dem hereinkommenden Datenstrom für die Farbe Zyan aktiviert, welcher zuvor in die Schieberegister der Puffer-/Steuereinheit 24 eingegeben worden ist. So werden ganz bestimmte lokale elektrostatische Ladungen Zeile für Zeile auf der Oberfläche des Zylinders aufgebaut, so daß zu der Zeit, zu der Zylinder eine vollständige Umdrehung ausgeführt hat, er ein vollständiges elektrostatisches Bild des gesamten Zyan-Beitrags im Originaldokument trägt.
Nach der Vervollständigung dieses Aufzeichungsschrittes wird die Druckeinheit auf den Druckzyklus umgeschaltet. Hierzu gibt die Steuereinheit 24 Steuersignale zu den Solenoiden 173 und 149 ab, um die Andruckwalze 32 und die Farbwalze 146 in Rollberührung mit dem Zylinder 72 zu bewegen. Der Rechner bewirkt auch ein Einrücken der Kupplungen 78 (oder bewirkt eine Ausdehnung der Walze 42 durch Deaktivieren der Schlangen 81), so daß der Zylinder 72 sich im Gleichlauf mit der Trommelwalze 42 dreht. Dann gibt die Steuereinheit ein Antriebssignal zu der Kupplung 60, wodurch die Welle 52 mit dem Motor 58 gekuppelt wird, so daß die gesamte Trommel 28 sich im Gegenuhrzeigersinn dreht, wie durch den Pfeil B in Figur 4 gezeigt ist. Während die aufeinanderfolgenden Reihen von Mikrozellen durch die Einfärbstation 142 laufen, werden Farbpartikel 148a auf der Oberfläche des Zylinders 72 an denjenigen Mikrozellen, welche aufgeladen sind, bis zu Dicken abgelagert, welche von den Stärken der lokalen elektrischen Felder, die an den betreffenden Zellen vorhanden sind, abhängen. Die Trägerkomponente 148b der Druckfarbe bleibt als ein Flüssigkeitsfilm auf der Walze 146 ebenso wie nicht verwendete Partikel 148a. Wenn die Trommeloberfläche die Einfärbungsstation verläßt und zu der Übertragungsstation 172 vorrückt, werden die Farbpartikel 148a auf der Oberfläche des Zylinders jenseits dieser Station ausreichend aufgeheizt, um sie zu erschmelzen, so daß sie kleine zusammenhängende geschmolzene Farbpunkte auf der Zylinderoberfläche bilden. Wenn dann jede Reihe eingefärbter Mikrozellen durch die Übertragungsstation 172 wandert, werden sämtliche Farbpunkte darauf auf die Oberfläche des Blattes S übertragen und aufgeschmolzen, und zwar als eine Druckschicht LC, deren Dicke sich von Punkt zu Punkt entsprechend dem Zyan-Farbbeitrag an den betreffenden Punkten im Originalbild verändert.
Während einer großer Auflage, bei der die Druckeinheit 26c dasselbe auf dem Zylinder 72 aufgezeichnete Bild druckt, kann sich das Bild aufgrund eines Verlustes oder einer seitlichen Wanderung der positiven Bildladungen an der Außenseite des Zylinders aufgrund des wiederholten Wiedereinfärbens der Oberfläche mit negativ geladenen Farbpartikeln 148a verschlechtern. Die dargestellte Druckeinheit ist in der Lage, das elektronische Bild wieder aufzufrischen, ohne das eine neuerliche Aufzeichnung des Bildes in der oben beschriebenen Weise geschieht. Zu diesem Zwecke schaltet die Puffer-/Steuereinheit 24 den Koronadraht 98 vorzugsweise während jeder Umdrehung des Zylinders ein. Der Draht richtet daraufhin positive und negative Ladungsträger auf die Oberfläche des Zylinders 72. Wie oben aber diskutiert bleiben nur positive Ladungen auf der Außenfläche des Zylinders an jeder Mikrozelle 94, um die unverminderten negativen Ladungen auszugleichen, die immer noch auf der inneren Platte 94a der betreffenden Zelle vorhanden sind. Zu der Zeit also, zu der die Trommel 28 eine vollständige Drehung ausgeführt hat, ist das gesamte Bild auf dem Zylinder wieder aufgefrischt worden. Es ist nicht einmal notwendig, einen Druckvorgang zu unterbrechen, um diesen Wiederauffrischungsschritt durchzuführen.
Wenn die Druckeinheit 26c keine weiteren Kopien des auf dem Zylinder 72 aufgezeichneten Bildes drucken soll, kann das Bild gelöscht werden, indem eine Ultraviolettlampe 177, die nahe dem Zylinder zwischen der Übertragungsstation 172 und der Aufzeichnungsstation 99 angeordnet ist, eingeschaltet wird. Das Licht kurzer Wellenlänge von dieser Lampe, das von einem Reflektor 177a auf den Zylinder hingerichtet wird, macht das Saphirmaterial des Zylinders leitfähig, so daß die Mikrozellen 94 in der Mikrozellenreihe oder den Mikrozellenreihen gegenüber der Lampe kurzgeschlossen werden. Nach mindestens einer vollständigen Umdrehung der Trommel 28 oder mindestens des Zylinders 72 an der Lampe 177 vorbei ist also das gesamte auf dem Zylinder gespeicherte Bild gelöscht worden.
Wenn die Druckmaschine 10 in der Betriebsweise zum Druck eines einzelnen Bildes betrieben wird, um automatich zusammengehörige Kopien einer Folge verschiedener Dokumente zu drucken, beispielsweise Seiten eines Buches, so zeichnet die Druckeinheit 26c (sowie die anderen Druckeinheiten der Druckmaschine) Bilder auf dem Zylinder 72 auf, färbt die Zylinderoberfläche ein, um darauf ein entsprechendes Farbmuster zu erzeugen, überträgt die Farbmuster aud Papier und löscht die elektronischen Bilder auf dem Zylinder zur Vorbereitung des Zylinders für die Aufnahme des nächsten Bildes, und dies alles gleichzeitig. In diesem Druckbetrieb hält die Puffer-/Steuereinheit 24 die Walze 42 in der Stellung nach den Figuren 3 und 4 fest und steuert die Solenoide 173 und 149 so, daß die Andruckwalze 32 und die Farbwalze 146 in Anlage an den Zylinder 72 bewegt werden. Die Steuereinheit deaktiviert die Kupplungen 78 (oder die Kühlschlangen 81), so daß der Zylinder 72 unabhängig von der Walze 42 umläuft. Dann sendet die Steuereinheit Antriebssignale zu dem Motor 82 bei eingerückter Kupplung 60, um den Zylinder 72 so zu drehen, daß die erste Reihe und die folgenden Reihen von Mikrozellen 94 gegenüberliegend dem Emitter 48 angeordnet werden.
Wenn jede Reihe sich in der Position an der Aufzeichnungsstation 99 befindet, was durch den Fühler 88 signalisiert wird, so werden die Emitter in der Reihe 48 entsprechend dem hereinkommenden Farbdatenstrom aktiviert, der zeitweise in der Puffer-/Steuereinheit 24 gespeichert ist und zu der geeigneten Zeit abgegeben wird, um die Emitter 48a zu aktivieren. Sobald die erste Reihe belichteter Mikrozellen 94 während des Wachsens des elektronischen Bildes als axiales Band auf dem Zylinder in die Einfärbungsstation 142 gedreht ist, beginnt das elektronische Bild auf dem Zylinder "entwickelt" zu werden. Mit anderen Worten, in dieser Station wird Druckfarbe den aufeinanderfolgenden Reihen von geladenen Mikrozellen 94 zugeführt, so daß ein Farbmuster als ein axiales Band auf dem Zylinder wächst, selbst während aufeinanderfolgende Reihen von Bildauflösungselementen immer noch auf dem Zylinder in der Station 99 aufgezeichnet werden.
Eine fortgesetzte Drehung des Zylinders läßt das Farbmuster Reihe um Reihe zu der Übertragungsstation vorrücken, in der Reihe um Reihe das Punktmuster vollständig auf dem Blatt S abgesetzt wird, wahrend der mittlere Abschnitt des elektronischen Bildes immer noch in der Station 172 eingefärbt wird und der hintere Endabschnitt des Bildes in der Station 99 immer noch aufgezeichnet wird. Eine weitere Drehung des Zylinders läßt die Zylinderoberfläche, welche die anfänglichen Reihen des elektronischen Bildes trägt, an der UV-Lampe 177 vorbei vorrücken, welche diese Bildreihen oder Bildzeilen vollständig löscht. Zu der Zeit also, zu der der Zylinder eine Umdrehung ausgeführt hat, sind diese Teile der Zylinderoberfläche zur Aufnahme der anfänglichen Zeilen des nächsten Dokumentes (der Seite) verfügbar, welches bzw. welche auf dem Zylinder in der Station 99 aufgezeichnet werden soll. Wenn diese ersten Reihen von Mikrozellen gegenüber der Emitterreihe 48 positioniert sind, hat die Steuereinheit 24 Farbdaten und Steuerdaten für das zweite Dokument empfangen und gespeichert, so daß das Aufzeichnen des anfänglichen Abschnittes dieses Dokumentes in der Station 99 beginnen kann, während das hintere Ende des ersten Dokumentes in der Station 172 noch auf das Blatt S gedruckt wird. Ein solches "endloses" Drucken kann einen unterschiedlichen Druck mindestens alle zwei Umdrehungen des Zylinders 72 bei einer Kopierzeit von etwa 3 Sekunden je Seite erzeugen. Unter Verwendung meiner Druckmaschine können Dokumente oder Seiten nun gedruckt und kollationiert unmittelbar Schneideinrichtungen und Bindeeinrichtungen zugeführt werden, so daß Hefte, Broschüren und sogar Bücher sehr rasch und wirtschaftlich nach Bedarf gedruckt werden können.
Wie eingangs beschrieben ist die Druckeinheit 26c eine von vier solchen Einheiten, die in Serie angeordnet sind. Wenn die Zyankomponente des Originalbildes auf dem Zylinder 72 dieser Einheit gerade aufgezeichnet wird, empfangen die anderen Druckeinheiten die Daten, welche notwendig sind, um auf den Zylindern jener Einheiten elektronische Bilder entsprechend den Komponenten Gelb, Magenta und Schwarz des Originalbildes aufzuzeichnen. Sämtliche der Druckeinheiten 26 werden im Synchronismus betrieben, so daß alle die Einheiten 26y, 26m und 26b die jeweiligen Farbschichten Gelb, Magenta und Schwarz, nämlich LY bzw. LM bzw. LB, welche strichpunktiert in Figur 8B angedeutet sind, in exakter Deckung mit der Schicht LC in einer Dicke absetzen, welche genau dem Farbwert entspricht, der für den betreffenden Punkt auf dem Blatt S gewünscht wird. Da weiter die Farbe ein thermoplastisches Material sein kann, tritt nur wenig oder keine Vermischung benachbarter Schichten auf. Dies trifft insbesondere zu, da die erste Schicht LC auf dem Papier fixiert ist, wenn die zweite flüssige Schicht LY daraufgeschmolzen wird und auch aushärtet, bevor die dritte Schicht LM abgelagert wird, u.s.w. demgemäß erscheint das Licht, welches von dem Blatt S reflektiert wird, nach seiner Filterung durch die verschiednen Farbschichten für den Betrachter als eine exakte Wiedergabe der Farbe an dem entsprechenden Ort im Originaldokument oder als eine Wiedergabe eines gewählten falschen Farbwertes oder Pseudofarbwertes, welcher an dem zur Vorbetrachtung dienenden Terminal oder Monitor 16 (Fig.1) gewählt worden ist.
Zwar kann die Bedienungsperson der Druckmaschine Farbkorrekturen in dem der Druckmaschine vorgeschalteten Abschnitt meines Systems unter Verwendung des Terminals 16 vornehmen, doch kann auch in der Druckmaschine 10 selbst eine Vorkehrung für eine Farbkorrektur getroffen sein. Genauer gesagt, in der in Figur 3 gezeigten Druckeinheit sind an dem linken Ende des Zylinders 72 Spalten von Test-Mikrozellen 94T vorgesehen. Die außenliegende Spalte von Zellen 94T liegt außerhalb des Endes der Farbwalze 146, so daß diese Zellen keinen Farbstoff aufnehmen. Die innenliegenden Mikrozellen 94T' sind so angedordnet, daß sie von der Walze 146 eingefärbt werden, doch liegen sie immer noch außerhalb des Bildbereiches I der Kopien, welche von der Druckmaschine 10 gefertigt werden. Mit anderen Worten, wenn diese Mikrozellen Farbe annehmen, wird diese Farbe als Marken auf dem linken Rand der gedruckten Kopie abgesetzt. Praktisch können diese von den Zellen 94T' gedruckten Marken dieselben sein wie die Positionsmarken P, welche oben beschrieben wurden und in Figur 2 dargestellt sind.
Nahe diesem Ende des Zylinders gerade jenseits der Einfärbungsstation 172 ist ein Elektrometer 180 angeordnet, welches so positioniert ist, daß es die elektrostatischen Ladungen an den Mikrozellen 94T detektiert, welche vorbeilaufen. An diesem Ort ist auch ein Kolorimeter und Densitometer 182 angeordnet, welches dazu dient, die Farbe und Dichte des Farbstoffes zu überwachen, der auf den Mikrozellen 94T' abgesetzt ist. Mindestens zwei der Emitter 48a am linken Ende der Reihe 48 gegenüber den Zellen 94T und 94T' sind der Farbprüfung und-Eichung gewidmet. Wenn die Druckeinheit in dem Aufzeichnungsmodus betrieben wird, werden diese Emitter parallel aktiviert, so daß sie dieselbe Anzahl von Elektronen zu den diesen Emittern gegenuberliegenden Mikrozellen 94T und 94T' emittieren. Wenn der Zylinder 72 gedreht wird, beaufschlagen diese Prüfemitter die aufeinanderfolgenden Test-Mikrozellen in Entsprechung zu den 32 Aufladungs-Spannungsschritten, welche die Druckeinheit den Mikrozellen 94 auf dem Zylinder 72 vermitteln kann, um die 32 Schritte von Farbdichten in der oben beschriebenen Weise zu erhalten. Wenn die Druckeinheit nachfolgend in dem Druckbetrieb betätigt wird, nehmen die Test-Mikrozellen 94T' Farbablagerungen entsprechend den Stärken der Felder an diesen Zellen in bis zu 32 verschiedenen Dicken auf.
Während des Betriebes der Druckeinheit werden die Ladungen der Mikrozellen 94T von dem Elektrometer 180 detektiert und die Farbtöne und Dichten werden von dem Detektor 182 detektiert. Die Ausgänge von den beiden Detektoren werden über die Puffer-/Steuereinheit 24 als Farbabtastungssignale zu dem Rechner 14 geführt. Der Rechner verarbeitet dann die Signale, um korregierte Farbdaten zu erzeugen, welche den Testemitter zugeführt werden, um die Spannungen zu erhöhen oder zu vermindern, auf welche die Test-Mikrozellen gegenüberliegend diesen Emittern aufgeladen werden, um die gewünschten Farbwerte an den Mikrozellen 94T' zu erhalten. Aus dieser Information bestimmt der Rechner die Emitter-Einschaltzeiten, welche erfoderlich sind, um die betreffenden Ladungen zu erzeugen. Diese Einschaltzeiten werden als Zählungen angegeben, die dem Zähler 134 zugeführt werden, wenn die Emitter 48a gegenüberliegend den Test-Mikrozellen von dem Register 132 (Fig.7) gewählt werden.
Es werden so 32 Zahlen entsprechend den gewünschten 32 optischen Dichtewerten für die betreffende Farbe, nämlich Zyan, erzeugt. Diese Farbwert-Zahlen werden in einer Nachschlagetabelle im Rechner 14 gespeichert und die Tabelle wird von Zeit zu Zeit durch gleiche periodische Prüfung des Test-Mikrozellen 94T und 94T- auf neuesten Stand gebracht. Der Datenstrom für die Druckeinheit 26c, welcher eine Zahlenfolge darstellt, die dem Zähler 134 zugeführt wird, wird zunächst von dem Rechner 14 mit den Zahlen in der Nachschlagetabelle verglichen und die Zahl aus der Nachschlagetabelle, welche der besonderen Eingangszahl am nächsten kommt, wird für die Abgabe an den Zähler 134 ersatzweise eingesetzt. Auf diese Weise führt das System eine Korrektur bezüglich Farbänderungen aufgrund einer Alterung der Emitterreihe, verschiedener Farblieferungen u.s.w. durch.
Es ist sogar möglich, die letztlich gedruckten Farben zu überwachen, die auf das Blatt S gedruckt werden, indem eine Spalte von eingefärbten Test-Mikrozellen 94T' in jeder Druckeinheit so angeordnet wird, daß sie paßgerecht drucken, und eine zweite Spalte von Test-Mikrozellen 94T so angeordnet wird, daß sie außer Deckung mit denjenigen der anderen Einheiten drucken. Bei dieser Anordnung hat eine gedruckte Kopie, welche die Druckmaschine 10 verläßt, an ihrem Rand außerhalb des Bildbereiches I eine Farbskala (d.h., Marken P) für jede in der Druckmaschine gedruckte Farbe sowie eine Skala kombinierter Farbwerte. Geeignete Kolorimeter und Densitometer (nicht dargestellt) können an dem Druckmaschinenausgang angeordnet sein, um die Farbtöne und Dichten dieser Farben zu detektieren. Die Ausgangswerte dieser Instrumente können mit den Standardwerten verglichen werden, welche Standard-Farbskalen representieren, um Korrektursignale zu erzeugen, welche vom Rechner 14 dazu verwendet werden, die zu den verschiedenen Druckeinheiten geführten Daten zu korrigieren, damit die gewünschten tonmäßigen Dichten und Farbtöne der Farben erreicht werden, welche in der Druckmaschine gedruckt werden.
Meine Erfindung kann sich auch in einem kleinen, kompakten Tischkopierer verkörpern, der Farbkopien auf normales 8,5x11- Papier drucken kann. Ein solcher Kopierer ist in den Figuren 9 und 10 allgemein mit 202 bezeichnet. Wie man dort sieht, enthält dieser Kopierer einen dielektrischen Zylinder 204 mit einer Reihe von Kondensator-Mikrozellen 206 an seiner zylindrischen Fläche. Der Zylinder ist mit Endplatten 208 versehen, an welche Achsen 210 angeschlossen sind, um den Zylinder drehbar innerhalb eines bei 212 angedeuteten Gehäuses zu lagern. Umfangsmäßige Reihen von Zahnungen 214 sind an den einander gegenüberliegenden Enden der Zylinderwand angeordnet und sind so ausgebildet, daß sie in randständige Perforationen 216 eingreifen, die in dem Papier S, welches von dem Kopierer 202 verwendet wird, vorgesehen sind. Das Papier wird durch einen grbräuchlichen Papierzuförderer zu dem Spalt zwischen dem Zylinder 204 und einer Andruckwalze 218 gefördert, die in einer Übertragungsstation 217 drehbar im Gehäuse 212 gelagert ist.
Der Zylinder 204 kann durch einen geeigneten Schrittmotor (nicht dargestellt) unter der Steuerung einer Steuereinheit 220 in dem Gehäuse 212 in beide Richtungen gedreht werden. In unmittelbarer Nachbarschaft zum Zylinder 204 ist in einer Aufzeichnungsstation 222 ein Wechselstrom-Koronadraht 224 ähnlich dem oben beschriebenen Draht 98 angeordnet. Auch ist nahe dem Zylinder in einer Einfärbungsstation 226 ein Mehrfarben-Einfärbungsteil, das allgemein bei 228 gezeigt ist, angeordnet, das mittels einer Welle 228a drehbar am Gehäuse 212 gehaltert ist. Dieses Einfärbungsbauteil enthält eine Mehrzahl, vorliegend vier, verschiedene Farbleisten 228b ähnlich der oben beschriebenen Leiste 148. Vorzugsweise sind diese Leisten im bestimmten Maße nach auswärts vorgespannt und haben die vier Farben Zyan, Gelb, Magenta und Schwarz. Das Einfärbungsbauteil 228 kann in mindestens einer Richtung durch einen geeigneten Motor (nicht dargestellt) unter der Steuerung der Steuereinheit 220 gedreht werden, um verschiedenen Positionen anzunehmen, in welchen die Ränder der vier Leisten in Berührung mit der Oberfläche des Zylinders 204 kommen.
Innerhalb des Zylinders 204 befinden sich die oben beschriebenen Druckmaschinenbauteile, welche erforderlich sind, um ein elektrostatisches Ladungsmuster auf der Oberfläche des Zylinders 204 in der Aufzeichnungsstation 222 aufzuzeichnen und die Druckfarbe zu erhitzen, die in der Station 226 auf die Oberfläches des Zylinders aufgebracht wird, um weiter den Übergang des Farbmusters auf das Papier S in der Übertragungsstation 217 zu fördern und um schließlich das elektronische Bild auf dem Zylinder nach der Übertragung zu löschen. Diese Bauteile enthalten eine linieare elektronische Emitterreihe 232 gegenüberliegend dem Koronadraht 224 und eine Wärmequelle 234 zum Erhitzen der Oberfläche des Zylinders stromaufwärts von der Einfärbungsstation 226 zur Erwärmung auf eine Temperatur, welche hoch genug ist, um in der oben beschriebenen Weise am Rand der Farbstoffleiste 228b, welcher mit dem Zylinder in Kontakt ist, einen Flüssigkeitsfilm aufrecht zu erhalten. Ein Wärmereflektor 234a, der sich um die Wäremquelle 234 erstreckt und nahe der inneren Oberfläche des Zylinders liegt, heizt den Abschnitt des Zylinders hinter, oder stromabwärts von, der Einfärbungsstation 226 auf eine höhere Temperatur auf, welche dazu ausreicht, die thermoplastischen Farbpartikel in der Druckfarbe zu erschmelzen, so daß das Farbenmuster auf der Oberfläche des Zylinders in flüssiger Form vorliegt, wenn es auf das Blatt S in der Station 217 übertragen wird.
Auch befindet sich innerhalb des Zylinders 204 eine lineare Reihe von Schleifkontakten 238, welche so angeordnet sind, daß sie die inneren Platten der Mikrozellen 206, welche sich in der Übertragungsstation 217 befinden, berühren und dadurch entladen, um das Absetzen des Farbmusters auf das Blatt S in dieser Station, wie oben beschrieben, zu erleichtern. Die Kontakte sind an einem Drehantriebssolenoid 239 befestigt, so daß sie gegenüber den Zellenplatten in Berührung mit diesen oder außer Berührung unter der Steuerung durch die Steuereinheit 220 bewegt werden können. Schließlich ist hinten den Kontakten 238 eine UV-Lampe 240 gelegen, um die Mikrozellen zu entladen, welche über die Übertragungsstation 217 hinausbewegt werden, so daß dieser Teil des Zylinders vorbereitet ist, ein neues elektrostatisches Bild aufzunehmen, bevor die Weiterbewegung zur Aufzeichnungsstation 222 erfolgt, wie sämtlich oben beschrieben wurde.
Sämtliche der Kopiererbauteile innerhalb der Trommel 204 sind an dem gemeinsamen Bügel 242 befestigt. Da es notwendig ist, die Emitterreihe 232 (sowie auch die anderen Bauteile innerhalb des Zylinders 204) gegenuber den Koronadraht 234 fixiert zu halten, während sich der Zylinder 204 drehen kann, sind Mittel vorgesehen, um jene Bauteile in einer festen Position innerhalb des Zylinders zu haltern. Wie aus Figur 10 ersichtlich ist, bestehen diese Mittel in einem Satz von Magneten 252, welche an beabstandeten Orten auf der Länge des Zylinders an dem Bügel 242 befestigt sind. Diese inneren Magneten 252 haben entgegengesetzte Pole N und S, die unmittelbar innerhalb der Zylinderwand gelegen sind und welche unmittelbar gegenüber von Polen entgegengesetzter Polarität S und N äußerer Magnete 254 angeordnet sind, die in dem Gehäuse 212 außerhalb des Zylinders befestigt sind. Entsprechende Sätze inner und äußerer Magneten können nahe dem unteren Teil des Zylinders angeordnet sein, so daß sämtliche Bauteile des Kopierers innerhalb des Zylinders in einer festen Position relativ zu den Kopierer-Bauteilen außerhalb des Zylinders abgestützt sind und sich der Zylinder selbst an seiner Welle 210 in den Zwischenräumen zwischen den inneren und äußeren Magneten frei durchdrehen kann. Da ferner ein hohes Vakuum, d.h., 10&supmin;&sup7; Torr, innerhalb des Zylinders 204 für eine lange Zeitdauer (beispielsweise 5 Jahre) aufrecht erhalten werden soll, sind zur Minimierung der Wartung in hohem Maße wirksame Ferrofluiddichtungen an allen Verbindungen zwischen den drehbaren und stillstehenden Teilen des Zylinders und den Bauteilen innerhalb des Zylinders vorgesehen.
Bei der Herstellung von Farbkopien unter Verwendung des Kopierers 202 wird das Einfärbungsbauteil 228 gedreht, um beispielsweise die Zyan-Farbstoffleiste 228b in eine Stellung gegen den Zylinder hin zu positionieren. Dann wird der Zylinder gedreht, während ein elektrostatisches Bild in der Aufzeichnungsstation 222, wie oben beschrieben, auf aufeinanderfolgende Reihen von Mikrozellen 206 aufgeschrieben wird. Wenn die geladenen Mikrozellen in diesen Reihen die Einfärbungsstation 226 erreichen, so nehmen sie farbempfindlichen Zyanfarbstoff auf und bilden, wie oben beschrieben, ein Farbstoffmuster auf dem Zylinder. Wenn diese eingefärbten Zellen die Übertragungsstation 217 erreichen, wird der darauf befindliche Farbstoff mit dem vorauslaufenden Endabschnitt des Bildes, welches zu drucken ist, auf das Blatt S übertragen, während nachfolgende Abschnitte des elektrostatischen Musters auf dem Zylinder eingefärbt werden und während der hintere Endabschnitt des Musters, welches gedruckt werden soll, in der Station 222 immer noch gerade aufgezeichnet wird.
Nach etwa eindreiviertel Umdrehungen des Zylinders 204 ist das gesamte Muster mit der Zyan-Farbkomponente des Originalbildes auf das Blatt S aufgedruckt worden und darauf festgeschmolzen worden. Nach Wunsch können die Kontakte 238 in die Stellung in Anlage gegen die inneren Platten der Mikrozellen in der Station 217 gedreht werden, um diese Zellen zu entladen und in dieser Stellung einen vollständigen Farbstoffübergang sicher zu stellen. Ferner bleibt die geschirmte Lampe 240 eingeschaltet, so daß die Mikrozellen, welche an dieser Lampe vorbei laufen, automatisch entladen werden, so daß die Zylinderoberfläche hinter der Übertragungsstation zur Aufnahme eines neuen elektrostatischen Bildes bereit ist.
Die Steuereinheit 220 dreht nun die Rotation des Zylinders 204 um, während das Druckbauteil 228 gedreht wird, um die nächste Farbstoffleiste 228b, d.h., Gelb, gegen den Zylinder hin zu positionieren. Während sich der Zylinder umgekehrt dreht, verschiebt er das Papierblatt S nach links in die ursprüngliche Position. Obwohl die bedruckte Seite des Blattes den Zylinder 204 berührt, setzt sich die Druckfarbe, welche vollständig trocken und an der Blattoberfläche festgeschmolzen ist, nicht auf dem Zylinder ab. Die Steuereinrichtung 220 beginnt dann einen zweiten Druckzyklus zum Ausdrucken der gelben Komponente des Originalbildes auf dem Blatt S. Zu diesem Zwekce wird ein neues elektrostatisches Bild entsprechend dieser gelben Komponente in der Aufzeichnungsstation 222 Zellenreihe um Zellenreihe auf dem Zylinder aufgezeichnet und die geladenen Zellen werden in der Einfärbungsstation 226 wie zuvor eingefärbt, während nachfolgende Abschnitte des Originalbildes immer noch in der Station 222 aufgezeichnet werden. Eine fortgesetzte Drehung des Zylinders läßt die eingefärbten Mikrozellen zu der Übertragungsstation 217 vorrücken, wo das gelbe Farbmuster auf das Blatt S übertragen wird. Da die Bewegung des Papierblattes durch die Zahnungen 214 und die Perforationen 216 unmittelbar mit der Bewegung des Zylinders zwangläufig ist, befindet sich das gelbe Bild, das auf das Papierblatt S gedruckt wird, in genauer Deckung mit dem zuvor darauf gedruckten Zyanbild. Die Steuereinheit 220 führt dann einen dritten Druckzyklus aus, indem der Zylinder in seine ursprüngliche Stellung zurückgeführt wird und das Einfärbungsbauteil gedreht wird, um die Magenta-Farbstoffleiste gegenüber dem Zylinder zu positionieren und eine weitere Gruppe von Aufzeichnungs-, Einfärbungs- und Übertragungsvorgängen auszuführen, um die Magentakomponente des Originalbildes auf das Blatt S in genauer Deckung mit der Zyankomponente und der Gelbkomponente zu drucken. Wenn die Farbe Schwarz gedruckt werden soll, so wird ein vierter Druckzyklus ausgeführt, so daß das resultierende gedruckte Bild auf dem Blatt S eine Vierfarbenreproduktion des Originalbildes ist, wobei der Farbgehalt jedes Auflösungselementes der Kopie getreu den Farbgehalt des Originalbildes wiedergibt, genauso wie dies oben in Verbindung mit der Druckmaschine 10 beschrieben worden ist.
Man sieht also, daß die oben dargelegten Ziele unter denen, welche durch die vorstehende Beschreibung offenbar gemacht sind, wirkungsvoll erreicht werden und da bestimmte Änderungen in den obigen Konstruktionen und in dem beschriebenen Druckverfahren ausgeführt werden können, ohne daß von dem Grundgedanken der Erfindung, wie er in den Ansprüchen festgehalten ist, abgewichen wird, soll alle Substanz, die in der obigen Beschreibung enthalten oder in den Zeichnungen gezeigt ist, als beispielsweise und nicht in einem beschränkenden Sinne verstanden werden.

Claims

1. Druckeinrichtung, welche auf einen ankommenden digitalen Datenstrom anspricht, um auf ein Aufzeichnungsmedium (S) ein Farbpunktmuster entsprechend einem Originalbild aufzudrucken, wobei die Einrichtung einen hohlen, drehbar gelagerten, dünnwandigen Zylinder (72) aus dielektrischem Material, eine Vielzahl winziger, unabhängig voneinander aufladbarer Mikro-Kondensatorzellen (94), welche in Spalten rundum den genannten Zylinder (72) und in Reihen längs des Zylinders (72) angeordnet sind, Mittel (24, 48, 98) zur Aktivierung ausgewählter der Mikrozellen entsprechend dem ankommenden Datenstrom, eine Einfärbstation (142) zum Aufbringen einer spannungsempfindlichen Farbe auf die Oberfläche des Zylinders (72) und eine Übertragungsstation (172) zur Übertragung des eingefärbten Bildes auf dem Zylinder (72) auf das Aufzeichnungsmedium (S) enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die Aktivierungsmittel folgendes umfassen:

- eine Reihe (48) von winzigen Elektornenstrahlemittern (48a), welche innerhalb des Zylinders (72) parallel zu dessen Achse und relativ zu ihm drehbar gehaltert sind, so daß, wenn die Reihe (48) und der Zylinder (72) relativ zueinander gedreht werden, die Emitter die Mikrozellen (94) abtasten, und

- Mittel (122) zur Steuerung der von den Emittern (48a) abgegebenen Ladungsmenge in Abhängigkeit von dem ankommenden Datenstrom derart, daß auf die Mikrozellen (94), die zur Aktivierung ausgewählt sind, negative elektrische Ladungen für verschiedene Feldstärken abgelagert werden, welche zu den gewünschten Druckdichten für entsprechende Punkte in dem zu druckenden Muster proportional sind.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Steuermittel (122) die Einschaltzeit der genannten Emitter (48a) entsprechend dem ankommenden Datenstrom steuern.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei welcher die genannten Mikrozellen (94) eine erste Gruppe von beabstandeten, dünnen, elektrisch leitfähigen Platten (94a) umfassen, die an der Innenwand des genannten Zylinders (72) befestigt sind.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, welche weiter einen zweiten entsprechenden Satz von leitfähigen Platten (94b) enthält, die an der Außenwand des genannten Zylinders (72) befestigt sind, wobei jede Platte (94b) in der zweiten Gruppe unmittelbar gegenüber der entsprechenden Platte (94a) in der ersten Gruppe von Platten gelegen ist.

5. Einrichtung nach Anspruch 3 oder 4, bei welcher die Platten (94a) in der ersten Gruppe von Platten in der Innenwand des Zylinders (72) zurückgesetzt angeordnet sind.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei welcher der genannte Zylinder (72) aus Saphir besteht.

7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei welcher die genannten Aktivierungsmittel außerdem eine Quelle (98) positiver Ladung enthalten, die Abstand von der Außenfläche des Zylinder (72) hat, um positive Ladungsträger abzugeben, welche an der Oberläche des Zyinders (72) nur im Bereich derjenigen Mikrozellen (94) anhaften, welche negative Ladungen von den genannten Emittern (48a) empfangen.

8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei welcher die genannte Farbe eine thermoplastische Farbe ist, welche bei einer bestimmten Temperatur schmilzt, und welche weiter Mittel enthält, um die auf der Zylinderoberfläche abgelagerte Farbe zu erhitzen, um sie in einem geschmolzenen Zustand zu halten, bis das eingefärbte Bild von dem Zylinder auf das Aufzeichnungsmedium übertragen wird.

9. Einrichtung nach Anspruch 8, bei welcher die Außenfläche des Zylinders leicht gegenüber der genannten Farbe abweisend ist und die Farbe einen Zweikomponentenfarbe ist, die aus einem elektrisch neutralen thermoplastischen Träger zusammengesetzt ist, welcher bei der genannten bestimmten Temperatur schmilzt und welcher eine Dispersion von spannungsempfindlichen Farbpartikeln enthält.

10. Einrichtung nach Anspruch 9, bei welcher die genannten Farbpartikel thermoplastische Partikel sind, welche bei einer höheren Temperatur als der bestimmten Temperatur schmelzen, und welche Mittel zum Erhitzen der auf dem Zylinder abgelagerten Farbpartikel auf die genannte höhere Temperatur enthält, so daß die genannten Partikel schmelzen und auf der genannten Oberfläche Farbtröpfchen bilden, die darauf das eingefärbte Bild darstellen.

11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, welche weiter Mittel (238) enthält, um die Felder zu beseitigen oder zu ändern, denen die Farbe auf der Oberfläche des Zylinders (72) in der Übertragungsstation (172) ausgesetzt ist, so daß das Absetzen der Farbe auf dem Aufzeichnungsmedium (S) begünstigt wird.

12. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11 mit Mitteln (177) zur Entladung der Mikrozellen (94) auf dem Zylinder (72) nach dem Übertragen der Farbe von den betreffenden Bereichen des Zylinders auf das Aufzeichnungsmedium (S).