Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum elektrostatischen Zeilendrucken und einen Zeilendrucker zur Durchführung des Verfahrens.
Aus den US-Patenten Nr. 3 625 604 und 3 647 291 sind elektrostatische Drucker und Verfahren bekannt in denen ein mehrlagiger, gelochter Schirm vorgesehen ist, welcher in wenigstens einigen Ausführungsformen eine leitende Schicht und eine isolierende Schicht aufweist, auf welcher ein elektrostatisches Bild erzeugt werden kann, um den Fluss von geladenen Pigmentfarbstoffteilchen oder anderer Druckerteilchen durch die Öffnungen des Schirmes zu beeinflussen. Der Schirm, welcher vorzugsweise aus mindestens einer Isolierschicht und einer leitenden Schicht besteht, erlaubt den Aufbau einer Ladung auf den gegenüberliegenden Seiten der Isolierschicht um selektiv elektrische Sperr- und Durchlassfelder (vom negativen über Null zum positiven) in den Öffnungen des Schirmes zu erzeugen.
So kann die Ladung selektiv aufgebaut werden, um den Durchgang von geladenen Teilchen durch bestimmte Öffnungen vollständig zu blockieren, den Durchgang von geladenen Teilchen durch andere Öffnungen zu beschleunigen und die Dichte des Teilchenstromes durch andere Öffnungen über einen kontinuierlichen Bereich zwischen Dichte 0 und dem verstärkten Wert zu steuern, wodurch ein entsprechend dem zu reproduzierenden Bild beeinflusster Fluss von Pigmentfarbstoffteilchen erzeugt wird.
Der beeinflusste Fluss von Pigmentfarbstoffteilchen oder anderen geladenen Teilchen wird mittels eines elektrostatischen Transportfeldes über einen Luftspalt auf eine Druckunterlage übertragen. Das Bild kann nachher entsprechend bekannten Techniken fixiert werden.
Die Verfahren und Vorrichtungen dieser Patente erfordern also, dass ein elektrostatisches Bild entsprechend dem ganzen zu reproduzierenden Bild auf einem Schirm erzeugt wird, das mit Farbstoff versehen werden muss, was zu Ansammlungen desselben in der Kopiervorrichtung führen kann.
Die Aufgabe der Erfindung ist es ein Verfahren zum elektrostatischen Zeilendrucken bereitzustellen, welches Faksimileübertragen, Kopieren, Drucken, Aufzeichnen von Rechnerausgabedaten und ähnlichen Anwendungen schneller als mechanische Zeilendrucker bei verminderter Geräuschentwicklung erledigen kann, wobei das zu reproduzierende Bild nicht als ganzes reproduziert zu werden braucht und bei dem ausserdem die den bekannten Verfahren anhaftende Nachteile vermieden werden. Desweitern ist es die Aufgabe der Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens bereitzustellen.
Erfindungsgemäss wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass elektrische Potentiale zwischen jedes einer Vielzahl benachbarter elektrisch leitender Segmente, welche entlang einer Linie angeordnet sind, und einer gegenüberliegenden durchgehenden Schicht elektrisch leitenden Materials, welche durch eine Isolierstoffschicht von den elektrisch leitenden Segmenten getrennt ist, angelegt werden, wobei jedes der elektrisch leitenden Segmente von jedem anderen elektrisch leitenden Segment elektrisch isoliert ist, um entlang dieser Linie eine Vielzahl Spannungsunterschiede ausgewählter Grösse und Richtung und damit eine Vielzahl elektrischer Felder ausgewählter Stärke und Orientierung zwischen den elektrisch leitenden Segmenten und der durchgehenden elektrisch leitenden Schicht zu erzeugen,
dass ein Strom geladener Teilchen von ihrer Quelle im wesentlichen entlang dem Bereich zwischen den elektrisch leitenden Segmenten und der durchgehenden leitenden Schicht und darüber hinaus geleitet wird, um die Dichte des Teilchenstromes in Überinstimmung mit dem an die elektrisch leitenden Segmente angelegten Potentialmuster zu modulieren und, dass eine Druckunterlage in dem modulierten Teilchenstrom angeordnet ist.
Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist gekennzeichnet durch eine Vorrichtung zur Beeinflussung eines
Flusses geladener Teilchen mit einer vom Teilchenfluss durchsetzten Öffnung oder einer reihenförmigen vom Teilchen fluss durchsetzten Anordnung von Öffnungen, Mittel zum individuellen und selektiven Adressieren einer Vielzahl von ausgewählten Bereichen der Öffnung oder Öffnungen, wodurch eine Vielzahl elektrischer Felder in der Öffnung oder der reihenförmigen Anordnung von Öffnungen erzeugbar ist,
Mittel zum Erzeugen eines auf die Öffnung oder die reihenför mige Anordnung von Öffnungen gerichteten durch die elektrischen Felder zu beeinflussenden Flusses geladener
Teilchen,
eine im Teilchenfluss zur Aufnahme des durch die elektrischen Felder beeinflussten Teilchenflusses angeordnete
Druckunterlage und Mittel zum Erzeugen einer Relativ bewegung zwischen der Öffnung oder der reihenförmigen
Anordnung von Öffnungen und der Druck unterlage.
Die Erfindung wird nun an Hand der beiliegenden Zeich nungen beispielsweise beschrieben. Darin sind:
Figur 1 eine Frontansicht eines Teiles einer Vorrichtung zum Beeinflussen eines Flusses geladener Teilchen;
Figur 2 eine Seitenansicht im Schnitt entlang der Linie 2-2 der Vorrichtung der Figur 1, in Richtung der Pfeile gesehen;
Figur 3 eine schematische Darstellung des elektrostatischen
Zeilendruckers;
Figur 4A eine schematische Darstellung eines weiteren
Zeilendruckers, welcher Koronaentladungspunkte benutzt;
Figur 4B eine Ansicht des Teilchenmodulators, in der die
Lage der Koronaentladungspunkte bezüglich der Öffnungen der Vorrichtung dargestellt ist;
Figur SA eine schematische Darstellung eines weiteren
Zeilendruckers, welcher einen Koronaentladungsdraht benutzt;
;
Figur SB eine Ansicht des Teilchenmodulators, in welchem die Lage des Koronaentladungsdrahtes bezüglich der Öffnun gen der Vorrichtung gezeigt ist;
Figur 6 eine Ansicht einer optisch adressierbaren Vorrich tung zum Beeinflussen eines Flusses geladener Teilchen in einem elektrostatischen Zeilendrucker;
Figur 7 eine Ansicht einer anderen Vorrichtung zum
Beeinflussen eines Flusses geladener Teilchen, welche parallel versetzte Zeilen von Öffnungen aufweist;
Figur 8 eine Ansicht einer weiteren Vorrichtung zum
Beeinflussen eines Flusses geladener Teilchen mit einem länglichen Schlitz;
Figur 9 und 9A perspektivische Darstellungen je einer
Vorrichtung zum Beeinflussen eines Flusses geladener Teil chen, in welcher Ringe zur Steuerung des Teilchenstromes durch eine Zeile von Löchern benutzt werden;
und
Figuren 10 und 11 schematische Darstellungen von zwei verschiedenen optisch adressierbaren Vorrichtungen zum , Beeinflussen eines Flusses geladener Teilchen.
Beim Betrieb eines elektrostatischen Zeilendruckers nach der Erfindung werden ausgewählte Potentiale an Segmente, welche an Öffnungen, die eine Zeile bilden, ausstossen nach einem den zu druckenden Zeilen entsprechenden Muster angelegt. Gleichzeitig wird eine durchlaufende leitende Schicht auf einem in wesentlichen konstanten Potential gehalten. Die sich daraus ergebende Ladungsverteilung erzeugt elektrische
Felder in den Öffnungen. Diese Ladung kann nicht nur dazu benutzt werden, um Sperrfelder in den Öffnungen zu erzeugen, sondern auch um in den Öffnungen Durchlassfelder aufzubau en, welche die Teilchen durch die Öffnungen beschleunigen.
Mit Hilfe der Durchlassfelder, wie auch der Sperrfelder wird die Qualität und Steuerbarkeit beim kontaktlosen Drucken verbessert. Das Durchlassfeld erweitert die Öffnungen ; elektrisch über ihre wirkliche Grösse hinaus durch eine Art Trichterwirkung in jeder Öffnung auf die Teilchen, sodass ein
Teilchenstrom erzeugt wird, dessen Querschnitt an der
Ausgangsseite der Vorrichtung zunimmt. Vergrösserungsfelder werden dadurch erzeugt, dass in einer Offnung ein Feld mit einer den Feldern in den gesperrten Öffnungen entgegengesetzten Richtung und Polarität erzeugt wird.
Weiss-grauschwarz-Drucken ist deshalb möglich durch Verändern der an die leitenden Segmente angelegten Potentiale bezüglich des konstanten an der durchlaufenden elektrischen Schicht anliegenden Potentials, von einem negativen Wert zu einem positiven Wert, und umgekehrt, entsprechend der Ladung der Teilchen. Positives oder negatives Drucken kann durch Umpolen der angelegten Spannungen bewirkt werden. Ein elektrisches Feld wird zwischen Elektroden erzeugt, um die geladenen Teilchen durch die Öffnungen zu leiten, und die Stärke dieses Feldes wird so eingestellt, dass sie nicht ausreicht, um die elektrischen Felder, welche in den Öffnungen zum vollständigen Sperren des Teilchenflusses erzeugt werden, zu überwinden.
Dazu werden die Dicke der Isolierschicht und der Durchmesser der Öffnungen derart ausgewählt, dass ein zufriedenstellendes Dicke/Durchmesser-Verhältnis entsteht, um ein vollständig blockierendes Feld in der Öffnung zu erzeugen. Die leitenden Schichten dienen desweitern dazu die in den Öffnungen erzeugten Felder abzuschirmen und neigen dazu die Ladung der geladenen Druckerteilchen, welche auf dem leitenden Teil der Vorrichtung abgesetzt ist, zu verbrauchen.
In den Figuren 1 und 2 ist eine Vorrichtung 10 zum Beeinflussen eines Flusses geladener Teilchen dargestellt, welche aus einer zentralen Isolierschicht 11 aus einem dielektrischen Material, wie etwa Plastik, Keramik oder Glas besteht.
Auf der einen Seite der Isolierschicht 11 ist eine durchlaufende, leitende Schicht 12 aufgebracht, welche aus einer dünnen Metallschicht oder einem anderen guten Leiter besteht. Auf der anderen Seite der Isolierschicht 12 ist eine unterteilte, leitende Schicht 14 aufgebracht, welche aus mehreren, voneinander getrennten und isolierten leitenden Segmenten 14 besteht. Eine Zeile von Öffnungen oder Löchern 15 ist durch die mehrlagige Vorrichtung 10 geformt und die Öffnungen 15 und leitenden Segmente 14 sind derart gestaltet, dass ein leitendes Segment 14 je eine Öffnung 15 umgibt.
Um die Lichtbogenbildung zwischen den leitenden Segmenten zu verhindern, kann die Isolierschicht zwischen die Segmente hineinragen oder eine Schicht aus Isolierstoff kann über der ganzen Oberfläche der unterteilten Schicht leitenden Materials aufgebracht werden, und die Zwischenräume 16 zwischen zwei Segmenten ausfüllen.
Für Faksimiledruck, beim Kopieren, Drucken und als Rechnerausgabegerät, ist eine Auflösung von 20 bis 30 Zeilen pro cm, was 20 bis 30 Löchern pro cm entspricht, annehmbar.
Beim Herstellen einer solchen Vorrichtung mit dieser Auflösung kann der mehrlagige Körper durch Walzen oder Niederschlagen gebildet werden, wonach die Löcher dann gebohrt werden. Für höhrere Auflösungen, wie etwa 200 bis 400 Zeilen pro cm und mehr, können die Dünnfilmätztechnik und die Laserbohrtechnik beim Herstellen der mehrlagigen gelochten Vorrichtung angewandt werden. Ein Lochdurchmesser in der Grössenordnung von etwa 125 bis 385 y, bei einer Dicke der Isolierschicht von ungefähr 0,5 bis 3-fachen Lochdurchmesser, hat sich als zufriedenstellend herausgestellt. Die Dicke der dünnen Filme ist nicht kritisch. Bei diesen Abmessungen ist eine Spannung von ein paar 100 Volt zwischen den leitenden Schichten ausreichend, um die Sperr- und Durchlassfelder in den Öffnungen zu erzeugen, welche notwendig sind, um den Teilchenstrom durch die Löcher zu beeinflussen.
Als allgemeine Regel gilt, je grösser die Öffnung, je höher die erforderliche Spannung; So erfordert z. B. eine Öffnung von 125 y Durch- messer eine Spannung von ungefähr 50 Volt zwischen der durchlaufenden und der unterteilten Schicht, während ein Lochdurchmesser von 254 { eine Spannung von ungefähr 300 Volt erfordert um zufriedenstellende Sperr- und Durchlassfelder zu liefern. Bei jedem dieser Beispiele ist ein elektrisches sFeld angelegt, um die geladenen Teilchen durch die Vorrichtung zu beschleunigen. Die Feldstärke dieses Feldes kann z. B.
2000 Volt/cm betragen. Wenn man Tinteteilchen, entweder nass oder trocken, einsetzt, ist es wünschenswert einen Teilchendurchmesser von ungefähr 1/, des Lochdurchmessers zu nehmen, jedoch werden auch zufriedenstellende Resultate mit anderen Teilchengrössen erreicht.
Ein elektrostatischer Zeilendrucker, welcher die in den Figuren 1 und 2 dargestellten Vorrichtung benutzt, ist schematisch in der Figur 3 dargestellt. Bei diesem Drucker liefert eine längliche Pigmentfarbstoffzufuhreinrichtung 20 geladene Pigmentfarbstoffteilchen nach bekannten Prinzipien, und zwischen der Pigmentfarbstoffzufuhreinrichtung 20 und einer Elektrode 21 ist ein elektrisches Feld angelegt, dessen Polarität so gewählt ist, dass die geladenen Pigmentfarbstoffteilchen in Richtung der Elektrode 21 beschleunigt werden. Im Weg des Pigmentfarbstoffstromes befindet sich die Vorrichtung 10 zum Beeinflussen eines Flusses geladener Teilchen, die an Hand der Figuren 1 und 2 beschrieben worden ist.
Mehrere Zuleitungen 22, in ihrer Zahl der Anzahl von Segmenten in der unterteilten leitenden Schicht 14 entsprechend, sind jeweils an ein entsprechendes Segment 14 dieser unterteilten leitenden Schicht angeschlossen. Ein einzelner Draht 23 ist an die durchlaufende leitende Schicht 12 angeschlossen, um derselben ein festes Potential, z. B. das Massenpotential zuzuführen. Die Leitungen 22 sind an eine Adressierquelle angeschlossen, welche z. B. eine logische Schaltung sein kann, um zu ermöglichen, dass der
Zeilendrucker als Rechnerausgabegerät für Schrift und Kurven arbeiten kann. Die Länge der Pigmentfarbstoffzufuhreinrichtung 20 entspricht der Länge der Vorrichtung zum Beeinflussen des Flusses geladener Teilchen und derjenigen der zu druckenden Zeilen.
Die geladenen Teilchen, welche aus der Öffnung 24 der Pigmentfarbstoffzufuhreinrichtung 20 heraustreten, werden in Richtung der Elektrode 21 beschleunigt. Der lineare Teilchenstrom wird beim Durchlaufen der Löcherzeile
15 in seiner Dichte beeinflusst, und dieser beeinflusste Teil chenstrom läuft dann weiter in Richtung der Elektrode 21. Im
Weg des beeinflussten Teilchenstromes befindet sich eine
Druckunterlage 25, welche mittels einer nicht dargestellten Vorrichtung an der Löcherzeile in Längsrichtung vorbeibewegt wird. Auch kann die Löcherzeile bezüglich der Druckunterlage bewegt werden.
Ausgewählte elektrische Potentiale werden an die Segmente 14 entlang der Löcherreihe mit Hilfe der Drähte
22 mit einer mit der Relativgeschwindigkeit der Druckunterla ge korrelierten Geschwindigkeit angelegt, sodass der in seiner Dichte beeinflusste Pigmentfarbstoffteilchenstrom kontinuier lich oder sequentiell der Druckunterlage entsprechend den zu druckenden Zeilen zugeführt wird. Die Pigmentfarbstoff teilchen, welche auf die Druckunterlage auftreffen, und daran haften bleiben, werden danach fixiert, z.B. durch Erwärmen nach bekannten Techniken.
Das Adressieren der Öffnungen 15 kann über die Leitungen 22 durch direktes Parallelschalten zu einer Ausgabevorrichtung, welche eine ganze Zeile gleichzeitig überträgt, erreicht werden. Sequentielles Adressieren kann dadurch erreicht werden, dass jede Leitung an je einen Abgriff einer mit Abgriffen versehenen Verzögerungsleitung angeschlossen wird, wodurch eine kontinuierliche Eingabe von einer einzigen Quelle möglich ist, die ein fernsehähnliches Bild erzeugt, während dem die Druckunterlage 25 am Teilchenmodulator vorbeibewegt wird. Alternativ kann ein Ring oder Hülse (mit angeschlossenem Leiter) einen Teil jeder Öffnung innen oder aussen einfassen und die Segmente darstellen, wodurch ein noch näheres Aneinanderrücken der Löcher möglich ist.
Desweiteren können die Öffnungen aus an einem Ende mit einem Ring versehenen isolierenden Hülsen bestehen, welche in der Nähe von oder in einer leitenden Platte, einem Gitter oder einer Matrize auf Abstand voneinander angeordnet sind, weil es der geschichtete Isolatoraufbau ist, welcher die doppellagige Ladung mit ausgewählten Ladungswerten und Polaritäten ermöglicht, die ihrerseits die elektrischen Felder erzeugen.
Anstatt einen Tintenteilchenstrom direkt zu beeinflussen, wobei die Teilchen entweder trocken oder nass sein können, kann die Vorrichtung der Erfindung auch dazu benutzt werden, einen Ionenstrom zu modulieren, der auf eine dielektrische Druck unterlage oder eine Unterlage mit einer Isolierschicht, die ein latentes elektrostatisches Bild aufnehmen kann, auftreffen soll. In den Figuren 4A und 4B ist eine Reihe Koronaentladungspunkte 30 mit dem die Öffnungen 15 aufweisenden Teilchenmodulator so ausgerichtet, dass jeder Koronaentladungspunkt mit einer Öffnung 15 des Teilchenmodulators 10 ausgerichtet ist.
Das elektrische Feld, das zwischen dem Koronaentladungspunkt 30 und der Elektrode 31 angelegt ist, erzeugt einen Ionenstrom in Richtung auf die Elektrode 31, welcher entsprechend den an den Segmenten der unterteilten leitenden Schicht 14 der Vorrichtung 10 angelegten Potentiale beeinflusst wird. Der beeinflusste Ionenstrom wandert weiter in Richtung auf die Elektrode 31 und trifft auf eine Druckunterlage oder Substratfläche 32, welche bezüglich des Teilchenstromes bewegt wird. Die Druckunterlage oder Substrat 32 muss ein dielektrisches Material sein oder eine dielektrische Schicht umfassen, worauf Ionen auftreffen können, um das latente elektrostatische Bild zu erzeugen. Die Zeile für Zeile erzeugten latenten elektrostatischen Bilder auf der Druckunterlage 32 werden danach durch Bestäuben oder eine andere bekannte Technik entwickelt und fixiert.
Das in den Figuren 5A und 5B dargestellte elektrostatische Zeilendrucksystem ist ähnlich dem in den Fig. 4A und 4B aufgebaut, nur dass ein Koronaentladungsdraht 35 die Zeile der Koronaentladungspunkte 30 ersetzt. Die Vorteile, die dadurch entstehen, dass Ionen zum Formen des Bildes benutzt werden, sind der einfachere Aufbau und die Beseitigung der Schwierigkeit, welche durch die Pigmentfarbstoffteilchenansammlung im Modulator entsteht. Andere Aspekte des elektrostatischen Druckens mit Hilfe eines beeinflussten Ionenstromes sind in den US-Patentschriften Nr. 3 645 614 und Nr. 3 582 206 beschrieben.
Zum Drucken auf nicht dielektrischen Materialien, zum Drucken auf unregelmässigen Oberflächen und zum mehrfachen Überdrucken ohne zwischengeschaltetes Fixieren und Trocknen können sofort druckende Pigmentfarbstoffe, wie etwa trockene, pulverförmige Pigmentfarbstoffe, oder Aerosole benutzt werden.
Die Vorrichtung zum Beeinflussen eines Flusses geladener Teilchen kann über die in Fig. 6 dargestellte Anordnung optisch adressiert werden. Entsprechend dieser Anordnung ist jedes leitende Segment 14 der unterteilten leitenden Schicht über einen elektrischen Leiter mit einer lichtempfindlichen Zelle 40 verbunden, die mit ihrem zweiten Anschlusspol an Masse 41 oder an eine geeignete feste Spannungsquelle angeschlossen ist, was weiter unten beschrieben wird. Gleichzeitig ist eine elektrische Spannungsquelle mittels einer Leitung 42 über Widerstände 43 an jedes Segment 14 der unterteilten leitenden Schicht angeschlossen.
Die lichtempfindliche Zelle 40 kahn adressiert werden, indem man ein Bild kontinuierlich oder Zeile für Zeile über die Reihe der lichtempfindlichen Zellen bewegt. Sequentielles Abtasten mittels einer einzigen modulierten Lichtquelle entlang der Reihe der lichtempfindlichen Zellen kann auch benutzt werden. In jedem der drei Beispiele kann die Bild- oder Lichtquelle bezüglich der Löcherzeile bewegt werden, oder die Löcherzeile kann bezüglich der Bild- oder Lichtquelle bewegt werden. In einem anderen Beispiel werden optische Fasern benutzt, die jede lichtempfindliche Zelle 40 einzeln adressieren. Das an jedem einzelne Segment anliegende Potential ist somit eine Funktion des und proportional dem auf die dem Segment zugeordneten lichtempfindliche Zelle fallenden Lichte. Andere optisch ansprechende Anordnungen zum Anlegen ausgewählter Potentiale an die Segmente können auch benutzt werden.
Um innerhalb der Öffnungen 15 der Vorrichtung durchlassende elektrische Felder zum Beschleunigen und Ausweiten des Tilchenstromes, welcher durch die Löcher fliesst, zusätzlich zu den blockierenden elektrischen Feldern zum Unterbinden des Durchlasses von Teilchen durch die Löcher zu erzeugen, müssen Felder entgegengesetzter Richtungen und Polarität innerhalb der Öffnungen erzeugt werden. Um dies im elektrostatischen Zeilendrucker nach der Figur 3 zu erreichen, kann die durchlaufende elektrisch leitende Schicht 12 auf Masse liegen, während über die Zuleitungen 22 den Segmenten elektrische Potentiale zugeführt werden, welche von negativen zur positiven Werten veränderbar sind, je nachdem ob Sperroder Durchlassfelder erforderlich sind.
Zusätzlich kann die durchlaufende, elektrisch leitende Schicht 12 auf einem von Null verschiedenen festen Potential gehalten werden, und die über die Zuleitungen 22 den leitenden Segmenten der unterteilten, leitenden Schicht 14 zugeführten Potentiale können sich zwischen einem Wert unterhalb des festen Potentials und einem Wert oberhalb desselben verändern. Um sowohl Sperr- als auch Durchlassfelder für die optisch adressierbare Vorrichtung zum Beeinflussen eines Teilchenflusses der Figur 6 zu erzeugen, ist die Leitung 41 der lichtempfindlichen Zellen 40 an ein elektrisches Potential angeschlossen, dessen Polarität derjenigen der Spannungsquelle an der Zuleitung 42 entgegengesetzt ist. Auch kann die an die durchlaufende leitende Schicht angelegte Spannung einstellbar sein.
Dadurch kann sowohl die Polarität, als auch die Stärke des Feldes entsprechend dem auf die lichtempfindlichen Zellen 40 fallenden Licht verändert werden. Die Umkehrung der Polarität und Feldrichtung in den Löchern erlaubt vom positiven zum negativen Drucken überzuwechseln und umgekehrt.
Um den Abstand zwischen den Löchern der Vorrichtung zum Beeinflussen eines Teilchenflusses zu verringern, und das Drucken besser zu steuern, können zwei Löcherzeilen vorgesehen sein, welche gegeneinander verschoben sind, wie es in der Figur 7 dargestellt ist. In dieser Figur ist ein Teil einer Vorrichtung 50 zum Beeinflussen des Teilchenflusses dargestellt, welche aus einer Schicht aus isolierendem Material und einer durchlaufenden elektrisch leitenden Schicht auf der einen Seite des isolierenden Materials besteht. Auf der gegenüberliegenden Seite der Isolierschicht sind zwei Reihen leitender Segmente 51, 52 angeordnet, welche die unterteilte leitende Schicht bilden. Die beiden Zeilen der Segmente 51 und 52 entsprechen den beiden Zeilen der Löcher 53 und 54 in der mehrlagigen Vorrichtung. Jedes der Segmente 51 und 52 ist gegenüber jedem anderen Segment elektrisch isoliert.
Desweiteren ist jedes der Segmente 51 um eine Öffnung 53 geformt, während jedes Segment 52 um eine Öffnung 54 gebildet ist. Die Löcherzeilen 53 und 54 sind derart gegeneinander verschoben, dass die Kanten eines Loches 53 mit den Kanten der nächsten Löcher 54 ausgerichtet sind, oder dieselben überlappen. Mit Hilfe der gegeneinander verschobenen Löcherzeilen 53 und 54 kann die gesamte Fläche hinter der Vorrichtung zum Beeinflussen eines Teilchenflusses bedeckt und die Steuerung des Druckens auf einer Druckunterlage, welche sich bezüglich der Vorrichtung bewegt, erreicht werden.
Es sind auch noch andere als die beschriebenen Ausführungsformen der Vorrichtung zum Beeinflussen eines Stromes geladener Teilchen möglich. So können die leitenden Schichten auf beiden Seiten der Isolierschicht unterteilt sein, wobei ausgewählte Potentiale als Funktion des zu bedruckenden Materials an die Segmente der unterteilten Schicht auf der einen Seite angeschlossen werden können, und im allgemeinen feste Potentiale an die unterteilte Schicht auf der anderen Seite angelegt werden. Desweitern muss nicht jedes Segment eine Öffnung umschliessen, sondern es kann dieselbe teilweise umgeben oder aus getrennten Teilen aufgebaut sein, die an gegenüberliegenden Kanten der Öffnungen stossen.
Ein weiteres Beispiel ist in der Figur 8 dargestellt. Anstelle einer Lochreihe ist ein länglicher Schlitz 60 in der mehrlagigen Vorrichtung 61 vorgesehen um die Teilchen durchzulassen.
Mindestens eine der leitenden Schichten auf einer Seite der Vorrichtung 61 ist unterteilt, wobei Teile jedes Segmentes 62 bis an die sich gegenüberliegenden Kanten des Schlitzes heranreichen um mehrere getrennt steuerbare elektrische Felder im Schlitz entlang derselben zu erzeugen. Wie in den vorangehenden Beispielen, wird ein festes Potential an die leitende Schicht auf der anderen Seite der Vorrichtung 61 angelegt, während ausgewählte Potentiale als Funktion eines zu reproduzierenden Bildes an die leitenden Segmente 62 entlang des Schlitzes 60 angeschlossen werden. Durch diese Konstruktion kann eine Reihe getrennt steuerbarer elektrischer Felder nebeneinander im Schlitz zur Beeinflussung eines linienförmigen Stromes geladener Teilchen, welche durch die längliche Öffnung hindurchtreten, erzeugt werden.
Die leitenden Schichten auf beiden Seiten der Vorrichtung 61 können entlang des Schlitzes 60 unterteilt sein, oder es kann eine Schicht unterteilt und die andere jedoch durchlaufend sein.
Die Figur 9 zeigt eine Vorrichtung 70 zum beeinflussen eines Flusses geladener Teilchen, welche aus einer Isolierstoffschicht 71 besteht, auf deren einen Seite eine Schicht 72 eines leitenden Materials, wie etwa ein Metall, aufgebracht ist. Eine Reihe von Löchern 73 ist durch die Schichten 71 und 72, etwa durch Bohren, hergestellt. In jeder Öffnung 73 ist eine Isolierstoffhülse 74 eingepasst, welche sich durch das Loch erstreckt wobei ein Bordrand aus Metall oder einem anderen leitenden Material an einem Ende der Hülse 74 auf der Isolierschicht 71 der Vorrichtung 70 aufliegt. Je ein elektrischer Leiter 76 ist an jeden Bordrand 75 angeschlossen.
Auswählbare Potentiale können an jedem Bordrand 75 entlang der Lochreihe 73 angelegt werden, während das Masse- oder ein gemeinsames Potential an die Metallschicht 72 angelegt ist, um den Pigmentfarbstoffteilchenstrom, welcher durch die Löcher 73 hindurchströmt, selektiv zu beeinflussen. Positives und negatives Drucken kann durch Verändern der an jedem Metallbordrand 75 angelegten Potentiale, von Plus nach Minus bezüglich des gemeinsamen Potentials an der Metallschicht 72, erreicht werden.
In der Vorrichtung der Figur 9A ist jede Hülse 74 aus Isolierstoff, welche den Bordrand 75 aus Metall oder einem leitenden Material an seinem einen Ende trägt, mit seinem anderen Ende an einem Metallblatt 77, welches eine Reihe Löcher 78 aufweist, festgemacht. Jede Isolierstoffhülse 74 ist über einem Loch 78 angeordnet, um eine Öffnung zu bilden durch die der Pigmentfarbstoff hindurchströmt. Der Pigmentfarbstoffteilchenstrom wird beeinflusst, indem auswählbare Potentiale an die Zuleitungen 76, welche an die leitenden Bordränder 78 angeschlossen sind, gelegt werden, während die Masse oder ein gemeinsames Potential an der Metallplatte 77 anliegt.
Die in der Figur 10 dargestellte Ausführungsform der Erfindung ist derjenigen der Figur 6 ähnlich, und umfasst eine Vorrichtung 80 zum Beeinflussen eines Flusses geladener Teilchen, mit einer Isolierstoffschicht 81 und einer Reihe Löcher 82 in derselben. Auf einer Seite der Isolierstoffschicht 81 ist jedes Loch 82 von einem leitenden Segment 83 umgeben, wobei die einzelnen Segmente 83 gegeneinander isoliert sind und jedes der Segmente 83 ist an ein lichtempfindliches Element 84 angeschlossen. In der Vorrichtung 80 der Figur 10 ist jedoch jedes Element 83 über ein lichtempfindliches Element 84 an eine Spannungsleitung 85 angeschlossen.
Jedes der lichtempfindlichen Elemente 84 arbeitet als Reihenwiderstand mit der an die Leitung 85 angeschlossenen Spannungsquelle um dadurch jedem der Segmente ein ausgewähltes Potential als Funktion des auf das zugehörige lichtempfindliche Element 84 fallenden Lichtes zuzuführen. Ein gemeinsames oder Massepotential liegt an einer Metallschicht oder anderen leitenden Schicht auf der anderen Seite der Isolierschicht 81 an.
Eine weitere optisch gesteuerte Vorrichtung 90 zum Beeinflussen eines Flusses geladener Teilchen, welche positives und negatives Drucken erlaubt, ist in der Figur 11 dargestellt.
Wie in den vorangegangenen Beispielen besteht die Vorrichtung 90 aus einer Isolierschicht 91, in der eine Reihe Löcher 92 geformt ist, wobei jedes Loch auf der einen Seite der Isolierstoffschicht 91 von einem Segment 93 aus Metall oder einem anderen leitenden Material umgeben ist. Alle Segmente 93 sind gegeneinander elektrisch isoliert. In dieserAusführungsform sind jedoch die Segmente 93 über ein erstes lichtempfindliches Element 94 an eine erste Spannungszuleitung 95 angeschlossen und über ein zweites lichtempfindliches Element an eine zweite Spannungszuleitung 97. Die lichtempfindlichen Elemente 94 und 96, welche an jedes Segment 93 angeschlossen sind, sind optisch gegeneinander durch Lichtabschirmungen 97 isoliert.
Die gegenüberliegende Seite der Isolierstoffschicht 91 ist mit einer Schicht aus Metall oder einem anderen leitenden Material bedeckt und an ein gemeinsames oder Massepotential angeschlossen. Die Spannungszufuhrleitung 95 kann an eine Spannungsquelle angeschlossen sein, welche z.B. positiv bezüglich des gemeinsamen Potentials an der Metallschicht auf der gegenüberliegenden Seite der Isolierstoffschicht 91 ist. Ein Sperrfeld oder ein Durchlassfeld kann innerhalb jeder Öffnung 92 in Abhängigkeit von dem auf das lichtempfindliche Element 94 oder 96 fallenden Lichte an jedem Segment 93 aufgebaut werden. Somit sind sowohl die Stärke, als auch die Polarität der in den Öffnungen 92 erzeugten Felder optisch steuerbar.
In den beschriebenen Beispielen wurde gesagt, dass die leitenden Segmente die Öffnungen umgeben. Dies soll jedoch nicht bedeuten, dass die Segmente vollständig um jede Öffnung herumlaufen müssen, denn dieselben können sowohl diese nur teilweise umschliessen als auch nur bis in den Randbereich der Öffnung vorstossen. Desweiteren bedeutet die Relativbewegung zwischen der Vorrichtung zum Beeinflussen eines Flusses geladener Teilchen und Druckunterlage, dass die Druckunterlage an der Vorrichtung vorbeibewegt werden kann, sowie auch, dass die Druckunterlage feststeht und die Vorrichtung an derselben vorbeibewegt wird.
PATENTANSPRUCH 1
Verfahren zum elektrostatischen Zeilendrucken, dadurch gekennzeichnet, dass elektrische Potentiale zwischen jedes einer Vielzahl benachbarter elektrisch leitender Segmente, welche entlang einer Linie angeordnet sind, und einer gegen überliegenden durchgehenden Schicht elektrisch leitenden Materials, welche durch eine Isolierstoffschicht von den elektrisch leitenden Segmenten getrennt ist, angelegt werden, wobei jedes der elektrisch leitenden Segmente von jedem anderen elektrisch leitenden Segment elektrisch isoliert ist, um entlang dieser Linie eine Vielzahl Spannungsunterschiede ausgewählter Grösse und Richtung und damit eine Vielzahl elektrischer Felder ausgewählter Stärke und Orientierung zwischen den elektrisch leitenden Segmenten und der durchgehenden elektrisch leitenden Schicht zu erzeugen,
dass ein Strom geladener Teilchen von ihrer Quelle im wesentlichen entlang dem Bereich zwischen den elektrisch leitenden Segmenten und der durchgehenden leitenden Schicht und darüber hinaus geleitet wird, um die Dichte des Teilchenstromes in Übereinstimmung mit dem an die elektrisch leitenden Segmente angelegten Potentialmuster zu modulieren, und, dass eine Druckunterlage in dem modulierten Teilchenstrom angeordnet ist.
**WARNUNG** Ende DESC Feld konnte Anfang CLMS uberlappen**.
The invention relates to a method for electrostatic line printing and a line printer for performing the method.
Electrostatic printers and methods are known from US Pat. Nos. 3,625,604 and 3,647,291 in which a multilayer, perforated screen is provided which, in at least some embodiments, has a conductive layer and an insulating layer on which an electrostatic image is produced can be used to affect the flow of charged pigment particles or other printer particles through the openings of the screen. The screen, which preferably consists of at least one insulating layer and one conductive layer, allows a charge to build up on the opposite sides of the insulating layer in order to selectively generate electrical blocking and transmission fields (from negative to zero to positive) in the openings of the screen.
Thus, the charge can be selectively built up to completely block the passage of charged particles through certain openings, accelerate the passage of charged particles through other openings, and the density of the particle flow through other openings over a continuous range between density 0 and the enhanced value to control, whereby a corresponding to the image to be reproduced influenced flow of pigment particles is generated.
The influenced flow of pigment particles or other charged particles is transferred to a printing substrate via an air gap by means of an electrostatic transport field. The image can then be fixed according to known techniques.
The methods and apparatus of these patents thus require that an electrostatic image corresponding to the entire image to be reproduced be formed on a screen which must be provided with dye, which can lead to accumulations of the same in the copier.
The object of the invention is to provide a method for electrostatic line printing, which facsimile transmission, copying, printing, recording of computer output data and similar applications can be done faster than mechanical line printers with reduced noise, the image to be reproduced need not be reproduced as a whole and with in addition, the disadvantages inherent in the known processes are avoided. A further object of the invention is to provide a device for carrying out the method.
According to the invention, the object is achieved in that electrical potentials are applied between each of a plurality of adjacent electrically conductive segments, which are arranged along a line, and an opposing, continuous layer of electrically conductive material which is separated from the electrically conductive segments by an insulating material layer, wherein each of the electrically conductive segments is electrically insulated from every other electrically conductive segment in order to generate a plurality of voltage differences of selected size and direction and thus a plurality of electric fields of selected strength and orientation between the electrically conductive segments and the continuous electrically conductive layer along this line ,
that a stream of charged particles is directed from their source substantially along the area between the electrically conductive segments and the continuous conductive layer and beyond to modulate the density of the particle stream in accordance with the potential pattern applied to the electrically conductive segments; and that a printing pad is arranged in the modulated particle flow.
The device for carrying out the method is characterized by a device for influencing a
Charged particle flow with a particle flow penetrated opening or a row-shaped particle flow-penetrated arrangement of openings, means for individually and selectively addressing a plurality of selected areas of the opening or openings, thereby creating a plurality of electric fields in the opening or the row-shaped arrangement of openings is producible,
Means for generating a flow of charged charged towards the opening or the row-shaped arrangement of openings to be influenced by the electric fields
Particle,
one arranged in the particle flow to absorb the particle flow influenced by the electric fields
Printing pad and means for generating a relative movement between the opening or the row-shaped one
Arrangement of openings and the pressure pad.
The invention will now be described with reference to the accompanying drawings, for example. In it are:
FIG. 1 shows a front view of part of a device for influencing a flow of charged particles;
FIG. 2 shows a side view in section along the line 2-2 of the device of FIG. 1, seen in the direction of the arrows;
Figure 3 is a schematic representation of the electrostatic
Line printer;
Figure 4A is a schematic representation of another
Line printer using corona discharge points;
Figure 4B is a view of the particle modulator in which the
Position of the corona discharge points with respect to the openings of the device is shown;
Figure SA is a schematic representation of another
Line printer using a corona discharge wire;
;
FIG. SB shows a view of the particle modulator in which the position of the corona discharge wire with respect to the openings of the device is shown;
FIG. 6 is a view of an optically addressable device for influencing a flow of charged particles in an electrostatic line printer;
Figure 7 is a view of another device for
Influencing a flow of charged particles having parallel offset rows of openings;
Figure 8 is a view of a further device for
Influencing a flow of charged particles with an elongated slot;
FIGS. 9 and 9A perspective representations each one
Apparatus for influencing a flow of charged particles in which rings are used to control the flow of particles through a row of holes;
and
FIGS. 10 and 11 are schematic representations of two different optically addressable devices for influencing a flow of charged particles.
When operating an electrostatic line printer according to the invention, selected potentials are applied to segments which eject at openings which form a line according to a pattern corresponding to the lines to be printed. At the same time, a continuous conductive layer is kept at an essentially constant potential. The resulting charge distribution generates electric
Fields in the openings. This charge can be used not only to generate barrier fields in the openings, but also to build up passage fields in the openings, which accelerate the particles through the openings.
With the help of the pass fields as well as the blocking fields, the quality and controllability of contactless printing is improved. The passage field expands the openings; electrically beyond their real size through a kind of funnel effect in each opening on the particles, so that a
Particle flow is generated whose cross-section at the
Output side of the device increases. Magnification fields are generated in that a field is generated in an opening with a direction and polarity opposite to the fields in the blocked openings.
White-gray-black printing is therefore possible by changing the potentials applied to the conductive segments with respect to the constant potential applied to the electrical layer passing through, from a negative value to a positive value, and vice versa, according to the charge of the particles. Positive or negative printing can be achieved by reversing the polarity of the applied voltages. An electric field is created between electrodes to guide the charged particles through the openings, and the strength of this field is adjusted so that it is insufficient to generate the electric fields generated in the openings to completely block the flow of particles overcome.
For this purpose, the thickness of the insulating layer and the diameter of the openings are selected in such a way that a satisfactory thickness / diameter ratio is created in order to generate a completely blocking field in the opening. The conductive layers also serve to shield the fields generated in the openings and tend to use up the charge of the charged printer particles which is deposited on the conductive part of the device.
In FIGS. 1 and 2, a device 10 for influencing a flow of charged particles is shown which consists of a central insulating layer 11 made of a dielectric material such as plastic, ceramic or glass.
On one side of the insulating layer 11, a continuous, conductive layer 12 is applied, which consists of a thin metal layer or another good conductor. On the other side of the insulating layer 12, a subdivided, conductive layer 14 is applied, which consists of several conductive segments 14 that are isolated from one another. A row of openings or holes 15 is formed through the multi-layer device 10 and the openings 15 and conductive segments 14 are designed such that a conductive segment 14 each surrounds an opening 15.
To prevent arcing between the conductive segments, the insulating layer can protrude between the segments or a layer of insulating material can be applied over the entire surface of the subdivided layer of conductive material, filling the spaces 16 between two segments.
For facsimile printing, copying, printing and as a computer output device, a resolution of 20 to 30 lines per cm, which corresponds to 20 to 30 holes per cm, is acceptable.
In making such a device with this resolution, the multilayer body can be formed by rolling or deposition, after which the holes are then drilled. For higher resolutions, such as 200 to 400 lines per cm and more, the thin film etching technique and the laser drilling technique can be used in making the multilayer perforated device. A hole diameter in the order of magnitude of approximately 125 to 385 y, with a thickness of the insulating layer of approximately 0.5 to 3 times the hole diameter, has proven to be satisfactory. The thickness of the thin films is not critical. With these dimensions, a voltage of a few hundred volts between the conductive layers is sufficient to generate the blocking and transmission fields in the openings which are necessary to influence the particle flow through the holes.
As a general rule, the larger the opening, the higher the voltage required; So requires z. For example, an opening of 125 y diameter requires a voltage of about 50 volts between the continuous and subdivided layers, while a hole diameter of 254 {requires a voltage of about 300 volts to provide satisfactory blocking and transmission fields. In each of these examples, an electric field is applied to accelerate the charged particles through the device. The field strength of this field can be, for. B.
2000 volts / cm. When using ink particles, either wet or dry, it is desirable to have a particle diameter of about 1/1 the hole diameter, but satisfactory results are obtained with other particle sizes.
An electrostatic line printer using the apparatus shown in FIGS. 1 and 2 is shown schematically in FIG. In this printer, an elongated pigment feed device 20 supplies charged pigment particles according to known principles, and an electric field is applied between the pigment feed device 20 and an electrode 21, the polarity of which is selected so that the charged pigment particles are accelerated in the direction of the electrode 21. The device 10 for influencing a flow of charged particles, which has been described with reference to FIGS. 1 and 2, is located in the path of the flow of pigment.
A plurality of leads 22, the number of which corresponds to the number of segments in the subdivided conductive layer 14, are each connected to a corresponding segment 14 of this subdivided conductive layer. A single wire 23 is connected to the continuous conductive layer 12 to give the same a fixed potential, e.g. B. to supply the mass potential. The lines 22 are connected to an addressing source which, for. B. may be a logic circuit to enable the
Line printer can work as a computer output device for writing and curves. The length of the pigment feed device 20 corresponds to the length of the device for influencing the flow of charged particles and that of the lines to be printed.
The charged particles emerging from the opening 24 of the pigment supply device 20 are accelerated toward the electrode 21. The linear particle flow is when passing through the row of holes
15 influenced in its density, and this influenced particle flow then continues in the direction of the electrode 21. Im
Path of the influenced particle flow is one
Printing pad 25, which is moved past the row of holes in the longitudinal direction by means of a device (not shown). The line of holes can also be moved with respect to the printing substrate.
Selected electrical potentials are applied to the segments 14 along the row of holes with the aid of the wires
22 is applied at a speed correlated with the relative speed of the printing substrate, so that the pigment particle flow, which is influenced in its density, is fed continuously or sequentially to the printing substrate in accordance with the lines to be printed. The pigment particles which hit the printing substrate and adhere to it are then fixed, e.g. by heating according to known techniques.
The addressing of the openings 15 can be achieved via the lines 22 by direct parallel connection to an output device which transmits an entire line at the same time. Sequential addressing can be achieved by connecting each line to a tap of a tapped delay line, allowing continuous input from a single source that creates a television-like image as the printing pad 25 is moved past the particle modulator. Alternatively, a ring or sleeve (with a connected conductor) can enclose part of each opening inside or outside and represent the segments, whereby the holes can be moved even closer together.
Furthermore, the openings may consist of one end of a ringed insulating sleeves which are spaced near or in a conductive plate, grid or die because it is the layered insulator structure that carries the double layer charge allows selected charge values and polarities, which in turn generate the electric fields.
Instead of directly influencing an ink particle flow, which particles can be either dry or wet, the device of the invention can also be used to modulate an ion flow which is applied to a dielectric printing pad or a pad with an insulating layer which has a latent electrostatic image can absorb, should hit. In FIGS. 4A and 4B, a series of corona discharge points 30 are aligned with the particle modulator having the openings 15 such that each corona discharge point is aligned with an opening 15 of the particle modulator 10.
The electric field applied between the corona discharge point 30 and the electrode 31 generates an ion current in the direction of the electrode 31 which is influenced according to the potentials applied to the segments of the divided conductive layer 14 of the device 10. The influenced ion current migrates further in the direction of the electrode 31 and hits a printing pad or substrate surface 32 which is moved with respect to the particle flow. The pad or substrate 32 must be a dielectric material or include a dielectric layer upon which ions can impinge to create the electrostatic latent image. The latent electrostatic images produced line by line on the printing substrate 32 are then developed and fixed by dusting or another known technique.
The electrostatic line printing system shown in FIGS. 5A and 5B is constructed similarly to that in FIGS. 4A and 4B, except that a corona discharge wire 35 replaces the line of corona discharge points 30. The advantages of using ions to shape the image are simpler construction and the elimination of the difficulty caused by pigment particle build-up in the modulator. Other aspects of biased ion current electrostatic printing are described in U.S. Patents No. 3,645,614 and No. 3,582,206.
For printing on non-dielectric materials, for printing on irregular surfaces and for multiple overprinting without intermediate fixing and drying, instant printing pigments, such as dry, powdery pigments, or aerosols can be used.
The device for influencing a flow of charged particles can be optically addressed via the arrangement shown in FIG. 6. According to this arrangement, each conductive segment 14 of the divided conductive layer is connected via an electrical conductor to a photosensitive cell 40, the second terminal of which is connected to ground 41 or to a suitable fixed voltage source, which will be described below. At the same time, an electrical voltage source is connected by means of a line 42 through resistors 43 to each segment 14 of the divided conductive layer.
The photosensitive cell 40 can be addressed by moving an image continuously or row by row over the row of photosensitive cells. Sequential scanning with a single modulated light source along the row of photosensitive cells can also be used. In each of the three examples, the image or light source can be moved with respect to the row of holes, or the row of holes can be moved with respect to the image or light source. In another example, optical fibers are used which address each photosensitive cell 40 individually. The potential applied to each individual segment is thus a function of and proportional to the light falling on the light-sensitive cell assigned to the segment. Other visually appealing arrangements for applying selected potentials to the segments can also be used.
In order to generate permeable electric fields within the openings 15 of the device to accelerate and expand the Tilchenstromes which flows through the holes, in addition to the blocking electric fields to prevent the passage of particles through the holes, fields of opposite directions and polarity must be generated within the openings be generated. In order to achieve this in the electrostatic line printer according to FIG. 3, the continuous electrically conductive layer 12 can be grounded, while electrical potentials are supplied to the segments via the leads 22, which can be changed from negative to positive values, depending on whether blocking or transmission fields are required are.
In addition, the continuous, electrically conductive layer 12 can be kept at a fixed potential other than zero, and the potentials fed via the leads 22 to the conductive segments of the subdivided conductive layer 14 can be between a value below the fixed potential and a value above it change. In order to generate both blocking and transmission fields for the optically addressable device for influencing a particle flow in FIG. 6, the line 41 of the light-sensitive cells 40 is connected to an electrical potential whose polarity is opposite to that of the voltage source on the supply line 42. The voltage applied to the continuous conductive layer can also be adjustable.
As a result, both the polarity and the strength of the field can be changed in accordance with the light falling on the light-sensitive cells 40. The reversal of polarity and field direction in the holes allows to switch from positive to negative printing and vice versa.
In order to reduce the distance between the holes of the device for influencing a particle flow, and to better control the printing, two rows of holes can be provided which are shifted relative to one another, as shown in FIG. In this figure, part of a device 50 for influencing the particle flow is shown, which consists of a layer of insulating material and a continuous electrically conductive layer on one side of the insulating material. On the opposite side of the insulating layer, two rows of conductive segments 51, 52 are arranged, which form the divided conductive layer. The two rows of segments 51 and 52 correspond to the two rows of holes 53 and 54 in the multilayer device. Each of the segments 51 and 52 is electrically isolated from every other segment.
Furthermore, each of the segments 51 is formed around an opening 53, while each segment 52 is formed around an opening 54. The rows of holes 53 and 54 are shifted relative to one another in such a way that the edges of one hole 53 are aligned with the edges of the next holes 54 or overlap them. With the aid of the mutually displaced rows of holes 53 and 54, the entire area behind the device for influencing a particle flow can be covered and the printing can be controlled on a printing substrate which moves with respect to the device.
Other than the described embodiments of the device for influencing a flow of charged particles are also possible. Thus, the conductive layers on either side of the insulating layer can be divided, with selected potentials as a function of the material to be printed being connected to the segments of the divided layer on one side and generally fixed potentials applied to the divided layer on the other side will. Furthermore, each segment does not have to enclose an opening, but rather it can partially surround it or be made up of separate parts that abut opposite edges of the openings.
Another example is shown in FIG. Instead of a row of holes, an elongated slot 60 is provided in the multilayer device 61 in order to let the particles through.
At least one of the conductive layers on one side of the device 61 is divided, with parts of each segment 62 reaching up to the opposite edges of the slot in order to generate a plurality of separately controllable electrical fields in the slot along the same. As in the previous examples, a fixed potential is applied to the conductive layer on the other side of the device 61 while selected potentials are applied to the conductive segments 62 along the slot 60 as a function of an image to be reproduced. With this construction, a number of separately controllable electrical fields can be generated next to one another in the slit to influence a linear flow of charged particles which pass through the elongated opening.
The conductive layers on either side of the device 61 may be divided along the slot 60, or one layer may be divided and the other continuous.
FIG. 9 shows a device 70 for influencing a flow of charged particles, which consists of a layer of insulating material 71, on one side of which a layer 72 of a conductive material, such as a metal, is applied. A series of holes 73 are made through layers 71 and 72, such as by drilling. An insulating material sleeve 74 is fitted into each opening 73 and extends through the hole, a rim made of metal or another conductive material at one end of the sleeve 74 resting on the insulating layer 71 of the device 70. One electrical conductor 76 is connected to each board edge 75.
Selectable potentials can be applied to each rim 75 along the row of holes 73, while the ground or a common potential is applied to the metal layer 72 in order to selectively influence the flow of pigment particles flowing through the holes 73. Positive and negative printing can be achieved by changing the potentials applied to each metal rim 75, from plus to minus with respect to the common potential at the metal layer 72.
In the device of FIG. 9A, each sleeve 74 made of insulating material, which carries the rim 75 made of metal or a conductive material at one end, is fastened with its other end to a metal sheet 77 which has a series of holes 78. Each insulating sleeve 74 is positioned over a hole 78 to form an opening through which the pigment will flow. The pigment dye particle flow is influenced in that selectable potentials are applied to the leads 76, which are connected to the conductive board edges 78, while the ground or a common potential is applied to the metal plate 77.
The embodiment of the invention shown in FIG. 10 is similar to that of FIG. 6 and comprises a device 80 for influencing a flow of charged particles, with an insulating material layer 81 and a series of holes 82 in the same. On one side of the insulating material layer 81, each hole 82 is surrounded by a conductive segment 83, the individual segments 83 being insulated from one another and each of the segments 83 being connected to a light-sensitive element 84. In the device 80 of FIG. 10, however, each element 83 is connected to a voltage line 85 via a light-sensitive element 84.
Each of the light-sensitive elements 84 operates as a series resistor with the voltage source connected to the line 85, thereby supplying each of the segments with a selected potential as a function of the light falling on the associated light-sensitive element 84. A common or ground potential is applied to a metal layer or other conductive layer on the other side of the insulating layer 81.
A further optically controlled device 90 for influencing a flow of charged particles, which allows positive and negative printing, is shown in FIG.
As in the previous examples, the device 90 consists of an insulating layer 91 in which a series of holes 92 are formed, each hole on one side of the insulating material layer 91 being surrounded by a segment 93 of metal or other conductive material. All segments 93 are electrically isolated from one another. In this embodiment, however, the segments 93 are connected to a first voltage lead 95 via a first photosensitive element 94 and to a second voltage lead 97 via a second photosensitive element. The photosensitive elements 94 and 96, which are connected to each segment 93, are optically through each other Light shields 97 isolated.
The opposite side of the insulating material layer 91 is covered with a layer of metal or some other conductive material and is connected to a common or ground potential. The voltage supply line 95 can be connected to a voltage source, e.g. is positive with respect to the common potential at the metal layer on the opposite side of the insulating material layer 91. A blocking field or a transmission field can be established within each opening 92 depending on the light falling on the photosensitive element 94 or 96 at each segment 93. Both the strength and the polarity of the fields generated in the openings 92 can thus be controlled optically.
In the examples described, the conductive segments were said to surround the openings. However, this is not intended to mean that the segments have to run completely around each opening, because they can only partially enclose this or only advance into the edge region of the opening. Furthermore, the relative movement between the device for influencing a flow of charged particles and the printing substrate means that the printing substrate can be moved past the device, and also that the printing substrate is stationary and the device is being moved past the same.
PATENT CLAIM 1
Method for electrostatic line printing, characterized in that electrical potentials are applied between each of a plurality of adjacent electrically conductive segments, which are arranged along a line, and an opposite continuous layer of electrically conductive material which is separated from the electrically conductive segments by an insulating material layer each of the electrically conductive segments is electrically isolated from every other electrically conductive segment in order to produce along this line a large number of voltage differences of selected size and direction and thus a large number of electrical fields of selected strength and orientation between the electrically conductive segments and the continuous electrically conductive layer to create,
that a stream of charged particles is directed from their source substantially along the area between the electrically conductive segments and the continuous conductive layer and beyond to modulate the density of the particle stream in accordance with the potential pattern applied to the electrically conductive segments, and, that a printing pad is arranged in the modulated particle flow.
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