SE510278C2 - Toner release matrix for toner jet printing presses and process for making them - Google Patents

Abstract

A toner feeder matrix for a printing apparatus of the type named "toner jet" printing apparatus, and in which a dry colour powder, generally named "toner" (2), is transferred, by a direct method, from a rotating toner feeder roll (1), through toner feeder bores (8) of a fixedly mounted toner feeder matrix (3), which is formed with a flexible printing circuit (9), and down onto an object (5) to be printed, for instance a paper, which is conveyed over a support roll (4), whereupon the colour powder which has deposited on the paper (5) is finally fixed to the paper by means of a heating apparatus (12). The toner feeder matrix (3) comprises a base (13) of a thermoplastic material, which, at the upper surface thereof, is laminated with a thin copper foil, which by an etching process has been formed to electrically conducting rings (9) round the toner feeder bores (8), and which, at the lower surface thereof, is laminated with a thin stabilising copper foil (18), and in which the combined matrix (3, 9, 14) is bent to a curved shape adapted to the shape of the toner feeder roll (1) of the actual printing apparatus, and which in the curved shape has been treated by a press and heating process, whereby the thermoplastic base (13) has been solidified in the said curved shape. The invention also relates to a method of manufacturing a toner feeder matrix of the above mentioned type.

Description

15 20 25 30 35 P-2341 510 278 och släpps ned genom hålet i matrisen. De kopparringar som ärjordade har lägre potential än potentialen på frammatningsrullen, och vid hålen på dessa ringar uppkommer ett elektriskt fält som är motriktat tonernedmatningsfältet, och inga tonerpartiklar leds därför mot dessa hål. Hålen till de jordade ringarna kan därför anses som "stängda". 15 20 25 30 35 P-2341 510 278 and is dropped through the hole in the die. The copper rings that are grounded have a lower potential than the potential of the feed roller, and at the holes on these rings an electric field arises which is opposite to the toner discharge field, and no toner particles are therefore directed towards these holes. The holes for the grounded rings can therefore be considered "closed".

För nedmatning av tonerpartiklar på pappret skapas ett andra elektriskt fält, i tillägg till det nämnda första fältet mellan tonerframmatningsrullen och toner- matrisen, och detta andra, företrädesvis konstant nedåtriktade elektriska fält anordnas mellan matrisen och stödrullen, ovanpå vilken pappret framförs.For feeding toner particles onto the paper, a second electric field is created, in addition to said first field between the toner feed roller and the toner matrix, and this second, preferably constantly downward electric field is arranged between the matrix and the support roller, on top of which the paper is fed.

Matrisen innehåller ett mycket stort antal tonerhål, vilka är mycket små och kan ha en diameter av t ex 100 - 300 pm. Runt varje enskilt sådant hål finns en elektriskt ledande ring av lämplig metall, t ex koppar, nedan kallad "kopparring".The matrix contains a very large number of toner holes, which are very small and can have a diameter of, for example, 100 - 300 μm. Around each such hole there is an electrically conductive ring of suitable metal, for example copper, hereinafter referred to as "copper ring".

Vid en praktisk utföringsform av ett tryckverk av den nämnda typen var tonerpartiklarna av sådan typ att de vid gnidning mot varandra erhöll en negativ laddning, och tonerframmatningsrullen höll en positiv potential av mellan +5V och +i00V, företrädesvis +50V. Tonerpartiklarna hålls därvid kvar mot frammatnings- rullen genom elektrisk och magnetisk attraktion. De av t ex koppar utformade matrishålringarna var anordnade att kunna påläggas en positiv potential, vilken är högre än potentialen på frammatningsrullen, t ex en potential av +300V (öppet hål), respektive att kunna jordas (stängt hål), varvid det elektriska fältet mellan frammatningsrullen och matrisringen vid öppet hål blir +50V =:> +300V = +25OV.In a practical embodiment of a printing plant of the type mentioned, the toner particles were of such a type that when rubbed against each other they received a negative charge, and the toner feed roller held a positive potential of between + 5V and + 100V, preferably + 50V. The toner particles are then retained against the feed roller by electrical and magnetic attraction. The matrix hole rings formed of, for example, copper were arranged to be able to be applied to a positive potential, which is higher than the potential of the feed roller, for example a potential of + 300V (open hole), and to be earthed (closed hole), the electric field between the feed roller and the matrix ring at the open hole become + 50V =:> + 300V = + 25OV.

Stödrullen höll i det aktuella fallen en positiv spänning ungefär lika med +1500V, och det elektriska fältet mellan en strömsatt matrishålring och stödrullen blir därvid +300V => +1500V = +1200V.In the case in question, the support roller maintained a positive voltage approximately equal to + 1500V, and the electric field between a currented matrix hole ring and the support roller thereby becomes + 300V => + 1500V = + 1200V.

Kopparringen i matrisen kan hålla ett avstånd till tonerframmatningsrullen av 0,1 mm (= 100 um), och avståndet mellan matrisen och stödrullen kan vara 0,6 mm (= 600 pm). Fältstyrkan mellan frammatningsrullen och matrisringen blir därvid 2,5V/um, och fältstyrkan mellan matrisringen och stödrullen blir ZV/um. Det är dessa fältstyrkor som driver tonerpartiklarna primärt från frammatningsrullen till matrisen och sekundärt från matrisen till pappret ovanför stödrullen.The copper ring in the matrix can maintain a distance to the toner feed roller of 0.1 mm (= 100 μm), and the distance between the matrix and the support roller can be 0.6 mm (= 600 μm). The field strength between the feed roller and the matrix ring then becomes 2.5 V / um, and the field strength between the matrix ring and the support roller becomes ZV / um. It is these field strengths that drive the toner particles primarily from the feed roll to the die and secondarily from the die to the paper above the support roll.

Funktionen är alltså följande: - färgpulvret (tonern) erhåller en negativ potential genom att toner- partiklarna gnuggas mot varandra; - tonern tillförs till tonerframmatningsrullen, vilken är positivt laddad med viss förutbestämd potential, ofta en mellan +5 och +100 V reglerbar potential, tex +50 V, och färgpulvret fördelas i ett jämnt, lagom tjockt skikt på frammatnings- 960821 lO 15 20 25 30 35 P-234l 510 278 rullen under medverkan av ett doktorblad; tonern hålls fast mot frammatningsrullen genom elektrisk och magnetisk attraktion; - varje hål i matrisen som motsvarar en av en styrenhet, t ex en dator, önskad färgpunkt öppnas genom att matrishålringen påläggs en positiv potential, vilken är högre än potentialen på frammatningsrullen, tex +300 V; hål motsvarande icke färgbärande partier kan jordas och håller därigenom lägre spänning än frammatningsrullen, varvid dessa hål är att betrakta som "stängda" och därvid omöjliggör en genomsläppning av färgpulver; kombinationen av öppnade matrishål skapar det tecken som skall avbildas; - på grund av potentialskillnaden, tex +50 V => + 300 V = +250 V mellan frammatningsrullen och tonermatrisen sugs negativt laddade tonerpartiklar ned från frammatningsrullen mot och genom matrisen, och beroende på potential- skillnaden mellan tonermatrisen och den underliggande stödrullen, tex +300 V :> +1500 V = 1200V, sugs tonerpartiklarna vidare från matrisen och avsätter sig på pappret ovanför stödrullen; ~ pappret med pålagd toner förs slutligen genom en värmeanordning där tonern fixeras på pappret.The function is thus as follows: - the toner acquires a negative potential by rubbing the toner particles against each other; the toner is supplied to the toner feed roller, which is positively charged with a certain predetermined potential, often a controllable potential between +5 and +100 V, eg +50 V, and the toner is distributed in an even, reasonably thick layer on the feed. P-234l 510 278 the roller with the aid of a doctor's blade; the toner is held against the feed roller by electrical and magnetic attraction; each hole in the matrix corresponding to a desired color point of a control unit, eg a computer, is opened by applying a positive potential to the matrix hole ring, which is higher than the potential of the feed roller, eg +300 V; holes corresponding to non-color-bearing portions can be grounded and thereby maintain a lower voltage than the feed roller, these holes being regarded as "closed" and thereby making it impossible to pass through toner; the combination of opened matrix holes creates the character to be imaged; - due to the potential difference, eg +50 V => + 300 V = +250 V between the feed roll and the toner matrix, negatively charged toner particles are sucked down from the feed roll towards and through the matrix, and depending on the potential difference between the toner matrix and the underlying support roll, eg + 300 V:> +1500 V = 1200V, the toner particles are sucked further from the matrix and deposit on the paper above the support roll; ~ the paper with applied toner is finally passed through a heating device where the toner is fixed on the paper.

Grundläggande problem Ett problem vid tryckverk av toner-jettyp år att hålla tonermatrisen i korrekt läge över hela matrisens längd, som för ett normalt A4-tryckverk kan vara 210 mm Fältstyrkan mellan tonerframmatningsrullen och matrisen får inte variera särskilt mycket från matrishål till matrishål, eftersom man annars erhåller en variation i svärtningsgraden över sidan. Det lilla avståndet, t ex 0,1 mm mellan tonerfram- matningsrullen och matrisen är bestämmande för fältstyrkan mellan dessa delar.Basic problems A problem with toner-jet printing plants is to keep the toner matrix in the correct position over the entire length of the matrix, which for a normal A4 printing plant can be 210 mm. The field strength between the toner feed roll and the matrix must not vary much from matrix hole to matrix hole. otherwise obtain a variation in the degree of blackening across the side. The small distance, eg 0.1 mm between the toner feed roller and the matrix, determines the field strength between these parts.

Det innebär med dagens teknik inte några större problem att hålla en potential- skillnad av t ex +50 V => + 300 V = +250 V mellan tonermatningsrullen och matrisen tämligen konstant, men däremot kan det vålla stora problem att hålla det nämnda avståndet om endast cirka 0,1 mm konstant över hela papprets längd, tex 210 mm för A4-format eller 297 mm för AIS-format. Matrisen måste av olika skäl vara mycket tunn, och den har hittills normalt varit tillverkad av ett polyimidmaterial med en maximal tjocklek av 50 um (0,05 mm), vartill kommer tjockleken på kopparringarna och kopparledningarna på ovansidan av matrisen, som kan vara 15-20 um.With current technology, it does not involve any major problems to keep a potential difference of, for example, +50 V => + 300 V = +250 V between the toner feed roller and the matrix fairly constant, but on the other hand it can cause great problems to keep the mentioned distance if only about 0.1 mm constant over the entire length of the paper, eg 210 mm for A4 size or 297 mm for AIS size. The matrix must be very thin for various reasons, and it has hitherto normally been made of a polyimide material with a maximum thickness of 50 μm (0.05 mm), to which is added the thickness of the copper rings and copper wires on the top of the matrix, which may be 15- 20 um.

Avståndet mellan tonerframmatningsrullen och stödrullen är cirka 0,7 mm, och inom detta avstånd skall det inrymmas ett papper med 0,1 mm, ett avstånd till 960821 10 15 20 25 30 35 9-2341 510 278 matrisen av 0,1 mm samt tjockleken på matrisen. Det är viktigt att den toner som hamnar på pappret inte skrapas av mot undersidan på matrisen, trots det lilla avstånd som står till förfogande, dvs ett avstånd av maximalt cirka 0,4 mm, eftersom toner på matrisens undersida i sin tur kan smeta av sig på efterföljande papper För att matrisen skall hållas fast på ett någorlunda stabilt avstånd från tonerframmatningsrullen förekommer idag två olika metoder. Enligt den ena metoden spänns matrisen in hårt i plant läge mellan två fästskenor, så att matrisen spänns som ett "trumskinn"; den andra metoden innebär att matrisen böjs runt skrivzonen i en radie som är något större än tonerframmatningsrullen. Genom böjningen får matrisen en naturlig förstyvning. Denna sistnämnda metod är den hittills bästa lösningen av problemet att ge matrisen en stabil infästning.The distance between the toner feed roller and the support roller is about 0.7 mm, and within this distance a paper of 0.1 mm, a distance to the matrix of 0.1 mm and a thickness of 0,1 mm shall be accommodated 960821 10 15 20 25 30 35 9-2341 510 278 on the matrix. It is important that the toner that ends up on the paper is not scraped off against the underside of the matrix, despite the small distance available, ie a distance of a maximum of about 0.4 mm, as toner on the underside of the matrix can in turn smear on subsequent paper In order for the matrix to be held at a reasonably stable distance from the toner feed roller, there are currently two different methods. According to one method, the matrix is clamped tightly in a flat position between two mounting rails, so that the matrix is clamped like a "drum skin"; the second method involves bending the matrix around the writing zone within a radius slightly larger than the toner feed roller. Due to the bending, the matrix acquires a natural stiffening. This latter method is the best solution so far to the problem of giving the matrix a stable attachment.

Dock föreligger ändå två olika problem även vid denna metod: 1. Eftersom böjmotståndet är annat i den del som innehåller tonerned- släppshålen än i de delar som saknar tonernedsläppshål så är det omöjligt att skapa en exakt jämn radie utan risk att matrisen kommer i kontakt med tonerskiktet på tonermatningsrullen. Det är därför svårt att skapa ett jämnt avstånd mellan matrisen och tonermatningsrullen inom en tolerans av :20 pm, eller bättre. 2. Ett annat problem som påverkar konstanthållningen av det nämnda avståndet mellan tonermatningsrullen och matrisen är att det uppkommer en kraft mellan dessa delar varje gång som en kopparring till ett matrishål spänningssätts, och dessa krafter skapar vibrationer i matrisen, varvid det nämnda avståndet kommer att utsättas för snabba lokala variationer.However, there are still two different problems with this method: 1. Since the bending resistance is different in the part that contains the toner drop holes than in the parts that do not have toner drop holes, it is impossible to create an exact even radius without risk of the matrix coming into contact with the toner layer on the toner feed roller. It is therefore difficult to create an even distance between the die and the toner feed roller within a tolerance of: 20 μm, or better. Another problem affecting the constant holding of said distance between the toner feed roller and the die is that a force arises between these parts each time a copper ring to a die hole is energized, and these forces create vibrations in the die, said distance being exposed. for rapid local variations.

Ett behov har därför förelegat av ett system för att skapa - en mekaniskt optimalt styv och rak tonermatris; - vilken kan hållas på en rakhetstolerans och parallellitet av bättre än 120 pm; - vilken är mindre känslig än tidigare kända matriser för de vibrationer som oundgängligen uppkommer under skrivprocessen; - och vilken kan tillverkas tunnare än vad som hittills varit möjligt.There has therefore been a need for a system for creating - a mechanically optimally rigid and straight toner matrix; which can be maintained at a straightness tolerance and parallelism of better than 120 μm; which is less sensitive than previously known matrices to the vibrations which inevitably arise during the writing process; - and which can be manufactured thinner than has been possible so far.

Lösning av problemet Detta behov kan tillgodoses med hjälp av en matris som först och främst är uppbyggd på ett nytt matrismaterial, vilket kan formas i verktyg till önskat utseende och vilken som helst önskad radie genom värme och tryck i formningsverktyget.Solving the problem This need can be met by means of a matrix which is first and foremost built on a new matrix material, which can be formed into tools to the desired appearance and any desired radius by heat and pressure in the forming tool.

För att man skall kunna stansa hål i matrisen, etsa fram kopparringarna, montera elektriska komponenter mm är det nödvändigt att man med förekom- 960821 10 15 20 25 30 35 P-2341 510 278 mande tillverkningsutrustning håller matrisen plan. Hittills förekommande matriser har varit uppbyggda på ett bärarmaterial av polyimid, som tillhör familjen "härdplaster", vilka inte kan omstruktureras efter det att de första gången formats.In order to be able to punch holes in the matrix, etch the copper rings forward, mount electrical components, etc., it is necessary to keep the matrix flat with any manufacturing equipment. P60 2341 510 278. Matrices which have hitherto been used have been built on a carrier material of polyimide, which belongs to the family of "thermosets", which cannot be restructured after they have been first formed.

Till skillnad häremot kan "termoplaster" omsmältas ett flertal gånger och därmed omformas till önskad ny form. Omformningen av termoplaster kan göras genom att man värmer upp plasten till dess s k glasningstemperatur och utsätter den för mekaniskt tryck vid denna temperatur, varvid plasten intar en ny stabil mekanisk form och glömmer den tidigare formen.In contrast, "thermoplastics" can be remelted several times and thus reshaped into the desired new shape. The transformation of thermoplastics can be done by heating the plastic to its so-called glazing temperature and exposing it to mechanical pressure at this temperature, whereby the plastic takes on a new stable mechanical shape and forgets the previous shape.

Enligt uppfinningen utgår man därför från ett termoplastmaterial som bärare i matrisen. Ett användbart material är Staystick® som tillverkas av Alphametals lnc. i New Jersey, USA. För normalt A4-format är det fullt tillräckligt att använda ett bärarmaterial med en tjocklek av 0,05 mm. På den övre sidan av matrisbäraren lamineras en t ex 0,017 mm tjock kopparfolie. ur vilken man senare etsar fram de kopparringar med elektriska anslutningar som används för att "öppna", respektive "stänga" tonernedsläppshålen; på undersidan av matrisbäraren lamineras en ungefär 0,08 mm tjock kopparfolie. I detta matrismaterial borrar man upp ett stort antal tonernedsläppshål, för en A4-matris med 8 hål/mm, tex 1664 hål; iden övre kopparfolien etsar man fram kopparringar och ledningsmönster, och i den undre kopparplåten etsar man upp hål motsvarande tonernedsläppshålen. Därefter monteras alla elektriska kretsar genom känd teknik. Allt detta arbete sker med matrisen i plant tillstånd, och man kan då arbeta med konventionella tillverknings- maskiner.According to the invention, one therefore starts from a thermoplastic material as a carrier in the matrix. A useful material is Staystick® which is manufactured by Alphametals lnc. in New Jersey, USA. For normal A4 format, it is quite sufficient to use a carrier material with a thickness of 0.05 mm. A copper foil, eg 0.017 mm thick, is laminated on the upper side of the matrix carrier. from which the copper rings with electrical connections used to "open" and "close" the toner drop holes, respectively, are later etched out; an approximately 0.08 mm thick copper foil is laminated on the underside of the matrix carrier. In this matrix material, a large number of toner drop holes are drilled, for an A4 matrix with 8 holes / mm, eg 1664 holes; in the upper copper foil, copper rings and wire patterns are etched out, and in the lower copper plate, holes corresponding to the toner drop holes are etched. Thereafter, all electrical circuits are mounted by known techniques. All this work is done with the matrix in a flat state, and you can then work with conventional manufacturing machines.

Efter denna framställningsprocess placeras matrisen i en pressform, där den böjs till den önskade formen för aktuell skrivenhet. Pressformen är värmd till termoplastens glasningstemperatur, och termoplastbäraren kommer nu att inta en ny böjd form. Minnet av den gamla plana formen försvinner samtidigt. Formningen genom värme och pressning tar endast några få minuter.After this manufacturing process, the matrix is placed in a mold, where it is bent to the desired shape for the current writing unit. The mold is heated to the glazing temperature of the thermoplastic, and the thermoplastic carrier will now assume a new curved shape. The memory of the old flat shape disappears at the same time. The shaping by heat and pressing takes only a few minutes.

Som sista moment i framställningsprocessen kan ett elektriskt isolerande skikt ångas över hela matrisen. Eventuellt kan dessutom ett halvledande skikt sprutas på matrisen för att medge en bortledning av icke önskvärd statisk elektricitet.As a final step in the manufacturing process, an electrically insulating layer can be vaporized over the entire matrix. Optionally, a semiconducting layer may also be sprayed onto the matrix to allow a dissipation of undesirable static electricity.

Denna nu styva och formstabila, böjda matris kan, efter sedvanlig funktionstest, monteras i aktuell skrivenhet, varvid den företrädesvis monteras med krökningsaxeln tvärs mot papprets rörelseriktning.This now rigid and dimensionally stable, curved matrix can, after the usual function test, be mounted in the current writing unit, it being preferably mounted with the axis of curvature across the direction of movement of the paper.

Beskrivning av föredragen utföringsform 960821 lO 15 20 25 30 35 P-2341 510 278 Uppfinningen skall nu beskrivas ytterligare i anslutning till bifogade ritningar, på vilka figur 1 schematiskt och i perspektiv visar grundprincipen för ett tryckverk av toner-jet typ, och figur 2 schematiskt visar ett tvärsnitt genom ett tryckverk av toner-jet typen enligt uppfinningen. Figur 3 visar ett schematiskt snitt genom ett tryckverk, och figur 4 visar i förstorad skala det med punktstreckade linjer inringade partiet i figur 3.Description of the preferred embodiment 960821 10 15 20 25 30 35 P-2341 510 278 The invention will now be further described in connection with the accompanying drawings, in which figur 1 schematically and in perspective shows the basic principle of a toner-jet type printing plant, and figur 2 schematically shows a cross section through a toner-jet type printing plant according to the invention. Figure 3 shows a schematic section through a printing plant, and fi gur 4 shows on an enlarged scale the portion circled with dotted lines in fi gur 3.

I figur 1 visas alltså schematiskt ett tryckverk av toner-jettyp bestående av en tonerframmatningsrulle 1 med ett utanpå rullen liggande skikt 2 av tonerpulver av känd typ, en under frammatningsrullen 1 monterad tonermatris 3, och en under matrisen 3 monterad stödrulle 4 för ett mellan matrisen och stödrullen frammatat tryckobjekt, vilket normalt är ett papper 5. Enligt uppfinningen är tonermatrisen bockad och solidifierad i bågform och är inspänd med bågformsaxeln löpande tvärs mot papprets frammatningsriktning, för en normal A4-skrivenhet över en bredd av cirka 210 mm. I Såsom visas i figur2 är en tonerbehållare 6 anordnad ovanpå den roterbara tonerframmatningsrullen 1, och från denna behållare 6 släpps toner ned på frammatningsrullen 1. Ett doktorblad 7 sprider och fördelar tonern till ett jämnt tonerskikt 2 på frammatningsrullen 1. Frammatningsrullen är pålagd en viss positiv spänning av t ex mellan +5 och +100 V, i det visade fallet en spänning av cirka +50 V. Genom att tonerpartiklarna gnider mot varandra laddas de upp med en negativ polaritet, vilket gör att tonerpartiklarna sugs fast genom elektrisk och magnetisk attraktion mot den positivt laddade frammatningsrullen 1.Figure 1 thus schematically shows a toner jet type printing plant consisting of a toner feed roller 1 with a layer 2 of toner powder of known type lying on top of the roller, a toner matrix 3 mounted below the feed roller 1, and a support roller 4 mounted below the matrix 3 for an intermediate matrix and according to the invention, the toner matrix is bent and solidified in an arcuate shape and is clamped with the arcuate axis running transversely to the feed direction of the paper, for a normal A4 writing unit over a width of about 210 mm. As shown in Fig. 2, a toner container 6 is arranged on top of the rotatable toner feed roller 1, and from this container 6 toner is dropped on the feed roller 1. A doctor blade 7 spreads and distributes the toner to an even toner layer 2 on the feed roller 1. The feed roller is applied a certain positive voltage of, for example, between +5 and +100 V, in the case shown a voltage of about +50 V. By rubbing the toner particles against each other, they are charged with a negative polarity, which means that the toner particles are sucked by electrical and magnetic attraction to the positively charged feed roller 1.

Matrisen 3 är försedd med ett stort antal genomgående hål 8, vilka i elektriskt spänningssatt tillstånd är "öppnade" för igenomsläppning av toner och i icke-spänningssatt (jordat) tillstånd är stängda och omöjliggör en nedsläppning av toner. Hålen kan ha en diameter av 100-300 pm. Runt varje tonerhål 8 finns en elektriskt ledande ring 9, tex av koppar, för styrning av nedsläppet av toner- partiklar. Varje kopparring 9, eller styrrlng, är genom en ledning 10 elektriskt ansluten till ett i figur 2 schematiskt visat styrdon 11 för att alternativt, och styrt av tex en dator, pålägga kopparringen en spänning som är högre än spänningen på frammatningsrullen 1, t ex en spänning av +300V, varvid matrishålet "öppnas", eller att ansluta kopparringen till en spänning som är lägre än spänningen på tonerframmatningsrullen 1, speciellt en spänning av :O V genom att ringen 9 ansluts till jord, varvid matrishålet "stängs". Öppnandet av ett tonermatrishål 8 sker alltså genom att kopparringen 9 ges en potential av t ex +300 V, varvid en potentialskillnad av +300 till +50 V = +250 V 960821 lO 15 20 25 30 35 P-2341 510 278 uppstår mellan tonerframmatningsrullen 1 och matrisen 3. Denna potentialskillnad är så stor att de negativt laddade tonerpartiklarna 2 släpper från tonerfram- matningsrullen 1 och sugs ned mot matrisen 3 och genom de aktuella öppnade matrishålen 8. När kopparringen jordas vänds fältriktningen och det uppstår en uppåtriktad potentialskillnad av +50 V, och tonerpartiklarna sugs tillbaka mot, respektive hålls kvar på tonerframmatningsrullen 1.The matrix 3 is provided with a large number of through holes 8, which in the electrically energized state are "opened" for the transmission of toner and in the non-energized (earthed) state are closed and make it impossible to immerse the toner. The holes can have a diameter of 100-300 pm. Around each toner hole 8 there is an electrically conductive ring 9, for example of copper, for controlling the discharge of toner particles. Each copper ring 9, or control ring, is electrically connected through a line 10 to a control device 11 schematically shown in Figure 2 to alternatively, and controlled by eg a computer, apply a voltage higher than the voltage on the feed roller 1, e.g. voltage of + 300V, whereby the die hole is "opened", or to connect the copper ring to a voltage lower than the voltage on the toner supply roller 1, in particular a voltage of: OV by connecting the ring 9 to ground, whereby the die hole is "closed". The opening of a toner matrix hole 8 thus takes place by giving the copper ring 9 a potential of, for example, +300 V, whereby a potential difference of +300 to +50 V = +250 V 960821 10 15 20 25 30 35 P-2341 510 278 occurs between the toner feed roller 1 and the matrix 3. This potential difference is so large that the negatively charged toner particles 2 release from the toner feed roller 1 and are sucked down towards the matrix 3 and through the currently opened matrix holes 8. When the copper ring is grounded the field direction is reversed and an upward potential difference of +50 V, and the toner particles are sucked back against, respectively retained on the toner feed roller 1.

Stödrullen 4 är konstant pålagd en spänning som är högre än den högsta spänningen på matrisen 3, dvs högre än +300 V, i det visade fallet en spänning av +1000 till 150OV. Vid "öppnade" matrishål 8 uppkommer därigenom en nedåtriktad potentialskillnad av +700 till +120O V, och denna skillnad får tonerpartiklar att från matrisen 3 sugas ned mot stödrullen 4. Tonerpartiklarna avsätter sig därvid på det ovanför stödrullen 4 frammatade pappret 5 som en tonerpunkt. En serie sådana punkter från ett antal matrishål 8 bildar successivt det eller de tecken som skall formas på pappret.The support roller 4 is constantly applied a voltage which is higher than the highest voltage on the matrix 3, i.e. higher than +300 V, in the case shown a voltage of +1000 to 150OV. With "opened" matrix holes 8, a downward potential difference of +700 to + 120O V arises, and this difference causes toner particles to be sucked down from the matrix 3 towards the support roller 4. The toner particles then deposit on the paper 5 fed above the support roller 4 as a toner point. A series of such points from a number of die holes 8 successively form the character or characters to be formed on the paper.

Pappret 5 med de därpå nedsläppta tonerpartiklarna passerar därefter genom en värmeanläggning, tex mellan två stycken värmevalsar 12, där tonerpulvret fixeras på pappret.The paper 5 with the toner particles dropped thereon then passes through a heating system, for example between two heating rollers 12, where the toner powder is fixed on the paper.

De i figur 2 avbildade avstånden mellan de olika delarna är, liksom delarna själva, för överskådlighetens skull starkt överdriva. Avståndet mellan tonerfram- matningsrullen 1 och matrisens 3 kopparringar 9 kan vara t ex 0,1 mm och avståndet mellan matrisens 3 undersida och stödrullen 4 kan vara t ex 0,3 - 0,5 mm.The distances depicted in Figure 2, like the parts themselves, are, for the sake of clarity, greatly exaggerated. The distance between the toner feed roller 1 and the copper rings 9 of the matrix 3 can be, for example, 0.1 mm and the distance between the underside of the matrix 3 and the support roller 4 can be, for example, 0.3 - 0.5 mm.

Enligt uppfinningen är matrisen framställd med en matrisstomme 13 av ett termoplastmaterial, t ex ett material av den typ som marknadsförs under varubeteckningen Staystik® av Alphametals Inc., New Jersey, USA.According to the invention, the matrix is made with a matrix body 13 of a thermoplastic material, for example a material of the type marketed under the trade name Staystik® by Alphametals Inc., New Jersey, USA.

Matrisstommen kan för normalt A4-format ha en tjocklek av 50 um. Termoplast- stommen 13 är på sin ovansida ihoplaminerad med en kopparfolie med en tjocklek av t ex 17 um, vilken vid framställningen av matrisen etsas till att bilda de strömförande kopparringarna 9 och tillhörande anslutningsledningar 10. På sin undersida är termoplastskiktet 13 ihoplaminerat med ett tunt metalliskt stödskikt 14, tex en kopparfolie med en tjocklek av t ex 80 pm. Kopparskiktet 14 är etsat så att det bildar genomgående hål 15 motsvarande varje tonernedsläppshål 8 i matrisen. Hålen 15 i stödskiktet 14 kan vara något större än tonernedsläppshålen 8, och kanterna på hålen 15 kan vara något avfasade.The matrix frame can for normal A4 format have a thickness of 50 μm. The thermoplastic body 13 is laminated on its upper side with a copper foil with a thickness of, for example, 17 μm, which in the production of the matrix is etched to form the current-carrying copper rings 9 and associated connecting lines 10. On its underside, the thermoplastic layer 13 is laminated with a thin metallic support layer 14, for example a copper foil with a thickness of eg 80 μm. The copper layer 14 is etched so as to form through holes 15 corresponding to each toner drop hole 8 in the matrix. The holes 15 in the backing layer 14 may be slightly larger than the toner drop holes 8, and the edges of the holes 15 may be slightly chamfered.

Framställningen av matrisen sker i två grundläggande steg, det första steget med alla delarna släta och plana, och det andra steget genom bockning av 960821 lO 15 20 25 30 P-2341 510 278 matrisen och solidifieringen av densamma i denna bockade form.The matrix is produced in two basic steps, the first step with all the parts smooth and flat, and the second step by bending the matrix and solidifying it in this bent shape.

Steg 1: - man utgår från ett slätt och plant termoplastmaterial som bärare 13 i matrisen; ett användbart material är Staystick® som tillverkas av Aiphametals lnc. i New Jersey, USA. För normalt A4-format är det fullt tillräckligt att använda sig av ett bärarmaterial med en tjocklek av 0,05 mm; - på den övre sidan av matrisbäraren lamineras en t ex 0,017 mm tjock kopparfolie, ur vilken man avser att senare etsa fram de kopparringar med elektriska anslutningar som används för att "öppna", respektive "stänga" tonernedsläppshålen; - på undersidan av matrisbäraren lamineras en ungefär 0,08 mm tjock kopparfolie 14; - i detta matrismaterial 9+13+14 borrar man upp ett stort antal tonernedsläppshål 8, för en A4-matris med 8 hål/mm t ex 1664 hål; - i den övre kopparfolien etsar man fram kopparringar 9 och ledningsmönster 10; - i den undre stöd-kopparplåten 14 etsar man upp hål motsvarande tonernedsläppshålen 8; - därefter monteras alla elektriska kretsar genom känd teknik.Step 1: - one starts from a smooth and flat thermoplastic material as carrier 13 in the matrix; a useful material is Staystick® manufactured by Aiphametals lnc. in New Jersey, USA. For normal A4 format, it is quite sufficient to use a carrier material with a thickness of 0.05 mm; on the upper side of the matrix carrier a laminated copper foil, for example 0.017 mm, is laminated, from which it is intended to later etch out the copper rings with electrical connections used to "open" and "close" the toner drop holes, respectively; - on the underside of the matrix carrier an approximately 0.08 mm thick copper foil 14 is laminated; - in this matrix material 9 + 13 + 14 a large number of toner drop holes 8 are drilled, for an A4 matrix with 8 holes / mm, eg 1664 holes; - in the upper copper foil, copper rings 9 and wire patterns 10 are etched; holes are etched in the lower support copper plate 14 corresponding to the toner drop holes 8; - then all electrical circuits are mounted by known technology.

Steg 2: - efter dessa steg, vilka sker med matrisen i plant tillstånd, varvid man kan arbeta med konventionella tillverkningsmaskiner, placeras matrisen 3 i en pressform, där matrisen böjs till den önskade formen för aktuell skrivenhet; pressformen är värmd till termoplastens 13 glasningstemperatur, och termoplastbäraren kommer nu att inta en ny böjd form; minnet av den gamla plana formen försvinner samtidigt därmed; formningen genom värme och pressning tar endast några få minuter; - som anslutande moment i framställningsprocessen kan ett elektriskt isolerande skikt ångas över hela matrisen; eventuellt kan även ett halvledande skikt sprutas på matrisen för att kunna leda bort icke önskvärd statisk elektricitet.Step 2: - after these steps, which take place with the matrix in a flat state, whereby one can work with conventional manufacturing machines, the matrix 3 is placed in a press mold, where the matrix is bent to the desired shape for the current writing unit; the mold is heated to the glazing temperature of the thermoplastic 13, and the thermoplastic carrier will now assume a new curved shape; the memory of the old planar form disappears at the same time; shaping by heat and pressing takes only a few minutes; as a connecting element in the manufacturing process, an electrically insulating layer can be vaporized over the entire matrix; optionally, even a semiconducting layer can be sprayed on the matrix in order to dissipate unwanted static electricity.

Matrisen är därmed färdig att i sitt solidifierade, rundbockade tillstånd monteras in i tryckverket på det sätt som visas schematiskt på ritningarna. 960821 P-2341 HÄNv|sN|NGss|FFRoR tonerframmatningsrulle tønerskikt tonermatris stödrulle papper tonerbehållare doktorblad tonernedsläppshål GJNOIUI-IÄQJIUA 10 11 12 13 14 15 510 278 kopparring ledning styrdon värmevalsar matrisstomme Iaminatorplåt hål 960821The matrix is thus ready to be assembled into the printing unit in its solidified, round-bent condition in the manner shown schematically in the drawings. 960821 P-2341 HÄNv | sN | NGss | FFRoR toner feed roller toner layer toner matrix support roller paper toner container doctor blade toner drop hole GJNOIUI-IÄQJIUA 10 11 12 13 14 15 510 278 copper ring cable guide hose roller heating mats 21 21

Claims (10)

10 15 20 25 30 35 P. ans. 9603032-5 510 278 P-2241 10 PATENTKRAV10 15 20 25 30 35 P. ans. 9603032-5 510 278 P-2241 10 PATENT CLAIMS 1. Tonernedsläppsmatris för tryckverk av den typ som benämns "toner-jet" tryckverk, och där ett torrt färgpulver, vanligen kallat "toner" (2) genom ett direktförfarande förflyttas från en roterande tonerframmatningsrulle (1), vilken håller en viss förutbestämd, relativt låg positiv potential (företrädesvis +50 V), genom på elektrisk väg öppnings- och stängningsbara tonernedsläppshål (8) i en fast monterad tonernedsläppsmatris (3) i form av en flexibel tryckningskrets (9) och ned till tryckningsobjektet (5), vanligen ett papper, vilket matas fram över en stödrulle (4), som håller en viss bestämd, relativt hög potential (företrädesvis mellan +1000 och +1500V), och där det på pappret (5) avsatta färgpulvret slutligen fixeras på pappret med hjälp av ett värmeorgan (12), kännetecknat av att tonernedsläppsmatrisen (3) består av en stomme (13) av ett terrnoplastmaterial, som på sin ovansida är ihoplaminerat med en tunn kopparfolie, vilken genom etsning bildat strömledande ringar (9) runt tonernedsläppshålen (8), och som på sin undersida är ihoplaminerad med en tunn, stabiliserande kopparfolie (14), och av att den sammansatta matrisen (3) är bockad till bågform avpassad efter tonerframmatningsrullen (1) i det aktuella tryckverket och i bockad form är behandlad genom pressning och värrne-behandling, varvid termoplaststommen (13) blivit formbeständig i den bockade formen.A toner drop matrix for printing works of the type referred to as "toner-jet" printing works, and wherein a dry toner, commonly referred to as "toner" (2) by a direct process for fl is removed from a rotating toner feed roller (1), which holds a certain predetermined, relative low positive potential (preferably +50 V), through electrically openable and closable toner drop holes (8) in a fixedly mounted toner drop matrix (3) in the form of a flexible printing circuit (9) and down to the printing object (5), usually a paper , which is fed over a support roller (4), which holds a certain determined, relatively high potential (preferably between +1000 and + 1500V), and where the toner deposited on the paper (5) is finally fi xxed on the paper by means of a heating means ( 12), characterized in that the toner drop matrix (3) consists of a body (13) of a thermoplastic material, which on its upper side is laminated together with a thin copper foil, which by etching formed current-conducting rings (9) around the toner the release holes (8), and which on their underside are laminated together with a thin, stabilizing copper foil (14), and in that the composite matrix (3) is bent into an arcuate shape adapted to the toner supply roll (1) in the printing unit in question and in bent form treated by pressing and heat treatment, whereby the thermoplastic body (13) has become dimensionally stable in the bent mold. 2. Tonernedsläppsmatris enligt krav 1, kännetecknad av att terrnoplast- stommen (13) i matrisen, för en matris med en längd av cirka 210 mm, har en tjocklek av cirka 50 um, och av att den på undersidan av terrnoplaststommen laminerade kopparfolien (14) har en tjocklek av cirka 80 um.Toner drop matrix according to claim 1, characterized in that the thermoplastic body (13) in the matrix, for a matrix with a length of about 210 mm, has a thickness of about 50 μm, and in that the copper foil (14) laminated on the underside of the thermoplastic body ) has a thickness of about 80 μm. 3. Tonernedsläppsmatris enligt krav 1 eller 2, kännetecknad av att matrisen sammansatt av en termoplaststomme (13), på ovansidan därav anordnade strömförande ringar (9) med elektriska ledningar (10) och på undersidan därav laminerad kopparfolie (14) har ett över matrisen anordnat elektriskt isolerande skikt som ångats över hela matrisen.Toner drop matrix according to claim 1 or 2, characterized in that the matrix composed of a thermoplastic body (13), on its upper side arranged current-carrying rings (9) with electrical wires (10) and on the underside thereof laminated copper foil (14) arranged above the matrix electrically insulating layer steamed over the entire matrix. 4. Tonernedsläppsmatris enligt krav 3, kännetecknad av att hela matrisen har ett halvledande ytskikt som sprutas på matrisen för att kunna leda bort icke önskvärd statisk elektricitet.Toner drop matrix according to claim 3, characterized in that the entire matrix has a semiconducting surface layer which is sprayed on the matrix in order to be able to dissipate undesired static electricity. 5. Förfarande för framställningav en tonemedsläppsmatris enligt något av föregående patentkrav, kännetecknat av matrisen framställs i två steg, nämligen ett första steg i plant tillstånd, varvid matrisen lamineras ihop av ett skikt av en stomme av ett terrnoplastmaterial (13), ett på ovansidan därav anordnat skikt (9) 960821 10 15 20 P-234i 510 278 P. ans. 9603032-5 11 av annat material och ett på undersidan därav anordnat ytterligare skikt (14) av annat material, och ett andra steg, vid vilket den sammansatta matrisen (3) bockas, pressas och värms, varvid termostommen blir formbeständigt i bockad form.A method for producing a tone entraining matrix according to any one of the preceding claims, characterized in that the matrix is produced in two steps, namely a first step in a flat state, the matrix being laminated together by a layer of a body of a thermoplastic material (13), one on top thereof arranged layer (9) 960821 10 15 20 P-234i 510 278 P. ans. 9603032-5 11 of another material and an additional layer (14) of other material arranged on the underside thereof, and a second step, in which the composite matrix (3) is bent, pressed and heated, whereby the thermostat becomes dimensionally stable in bent form. 6. Förfarande enligt krav 5, kännetecknat av att tennoplaststommen (13), för en matris med en längd av cirka 210 mm, ges en tjocklek av cirka 50 pm, och att denna termoplaststomme (13) i det nämnda första steget lamineras ihop med ett på ovansidan anordnat metallskikt, speciellt ett kopparskikt, och av att kopparskiktet etsas till bildande av runt tonernedsläppshålen (8) i matrisen gående kopparringar (9) med strömanslutningar (10), och där kopparskiktet har en tjocklek av cirka 17 um.Method according to claim 5, characterized in that the tin-plastic body (13), for a matrix with a length of about 210 mm, is given a thickness of about 50 μm, and that this thermoplastic body (13) in the said first step is laminated together with a on top arranged metal layer, especially a copper layer, and by etching the copper layer to form the copper ring holes (8) in the matrix (9) with current connections (10) running around the toner, and where the copper layer has a thickness of about 17 μm. 7. Förfarande enligt krav 6, kännetecknat av att termoplaststommen (13) på sin undersida lamineras ihop med ett stabiliserande kopparskikt (14) med en tjocklek av cirka 80 pm, i vilket hål (15) etsas motsvarande hålen i de övre kopparríngarna (9).Method according to claim 6, characterized in that the thermoplastic body (13) is laminated on its underside together with a stabilizing copper layer (14) with a thickness of about 80 μm, in which holes (15) are etched corresponding to the holes in the upper copper rings (9) . 8. Förfarande enligt krav 5, kännetecknad av att matrisen bestående av stommen av termoplastmaterial (13), överfolien (9) och underfolien (14) genom- borras med ett stort antal genomgående hål (8) för nedsläppning av toner.Method according to claim 5, characterized in that the matrix consisting of the body of thermoplastic material (13), the top foil (9) and the bottom foil (14) is pierced with a large number of through holes (8) for dropping toner. 9. Förfarande enligt något av kraven 5 - 8, kännetecknat av att den av stomme (13) och lamineringsskikt (9, 14) bestående matrisen ångbeläggs med ett tunt isolerande skikt.Method according to one of Claims 5 to 8, characterized in that the matrix consisting of body (13) and lamination layer (9, 14) is vapor-coated with a thin insulating layer. 10. Förfarande enligt krav 9, kännetecknat av att matrisen i sin helhet sprutbeläggs med ett halvledande skikt för att leda bort icke önskvärd statisk elektricitet. 960821Method according to claim 9, characterized in that the matrix as a whole is spray-coated with a semiconducting layer to dissipate undesired static electricity. 960821