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Dokumentenidentifikation DE10044908A1 05.04.2001
Titel Anordnung zum bildmässigen Aufladen der Oberfläche eines Aufzeichnungsmaterials
Anmelder Heidelberger Druckmaschinen AG, 69115 Heidelberg, DE
Erfinder Metzler, Patrick, 24214 Gettorf, DE;
Bartscher, Gerhard, Dr., 24107 Kiel, DE
DE-Anmeldedatum 12.09.2000
DE-Aktenzeichen 10044908
Offenlegungstag 05.04.2001
Veröffentlichungstag im Patentblatt 05.04.2001
IPC-Hauptklasse B41J 2/395
IPC-Nebenklasse G03G 15/05   
Zusammenfassung Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Anordnung zum bildmäßigen Aufladen der Oberfläche eines Aufzeichnungsmaterials zu entwickeln, bei der eine hohe Lebensdauer des Aufzeichnungsmaterials gewährleistet ist.
Die Erfindung besteht darin, daß bei einer Anordnung zum bildmäßigen Aufladen der Oberfläche eines Aufzeichnungsmaterials, bestehend aus Influenzelektroden, die zum influenzierten Aufladen von auf der Oberfläche ausgebildeten, voneinander isolierten Ladungsinseln selektiv mit einer Spannungsquelle verbindbar sind, jede Ladungsinsel eine Ladung aufnehmende Deckschicht (3) aufweist, wobei unter der Deckschicht (3) mindestens eine Zwischenschicht (4, 5) mit einer Potentialsprung-Sperrschicht ausgebildet ist, wobei unter der Zwischenschicht (4, 5) ein leitender Schichtträger (2) angeordnet ist, der mit einem Pol der Spannungsquelle (11) verbunden ist, und wobei beim Gegenüberliegen einer Influenzelektrode (9) und einer Ladungsinsel (13) die Potentialsprung-Sperrschicht und die Spannungsquelle (11) auf Durchlaß gepolt sind.
Die Erfindung ist bei elektrografischen Druckern anwendbar.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine elektrografische Anordnung zum bildmäßigen Aufladen der Oberfläche eines Aufzeichnungsmaterials nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

In DE 28 43 182 A1 ist ein elektrostatischer Drucker beschrieben, bei dem auf der Mantelfläche einer Trommel ein Mosaik aus elektrisch aufladbaren Flächen ausgebildet ist, die über jeweils einen Schalter mit einer Aufladestation elektrisch in Verbindung stehen. Die Aufladestation besteht aus einer Steuerplatte, die im wesentlichen die Größe und Form einer einzelnen Fläche aufweist. Beim Aufladen bilden eine einzelne Fläche und die Steuerplatte einen Kondensator, der über den Schalter mit einer Gleichspannung geladen wird. Beim Öffnen des Schalters bleibt die Ladung auf der Fläche für eine gewisse Zeit erhalten. Als Schalter können Halbleiterschalter zum Einsatz kommen. Nachteilig bei derartigen Anordnungen ist, daß für jede aufladbare Fläche ein Schalter vorgesehen werden muß, was material- und kostenaufwendig ist.

Des weiteren sind Lösungen bekannt, bei denen ein Bildaufzeichnungszylinder auf seiner Mantelfläche mit elektrisch leitenden, voneinander isolierten Ladungsinseln ausgeführt ist. Die Ladungsinseln sind rasterförmig ausgebildet, so daß sich in Umfangsrichtung des Bildaufzeichnungszylinders Spuren ergeben, denen jeweils ein mechanisch berührendes Kontaktelement zugeordnet ist. Die auf der Oberfläche der Ladungsinseln entlang gleitenden Kontaktelemente sind unabhängig voneinander mit einer Spannungsquelle verbindbar, so daß eine definierte Ladungsmenge auf eine bestimmte Ladungsinsel fließen kann. Verläßt der Gleitkontakt die Ladungsinsel, dann verbleibt ein Teil der Ladung auf der Ladungsinsel zurück. Die fingerförmig ausgebildeten Kontaktelemente sind verschleißbehaftet und mechanisch instabil. Um eine möglichst hohe Bildauflösung zu erhalten, müssen die Kontaktelemente und die Ladungsinselspuren in Seitenrichtung des Zylinders dicht nebeneinander angeordnet sein, was Isolationsprobleme und Probleme bei der Ausführung der elektrischen Verbindungen mit sich bringt.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Anordnung zum bildmäßigen Aufladen der Oberfläche eines Aufzeichnungsmaterials zu entwickeln, bei der eine hohe Lebensdauer des Aufzeichnungsmaterials gewährleistet ist.

Die Aufgabe wird mit einer Anordnung gelöst, welche die Merkmale nach Anspruch 1 aufweist. Das Aufzeichnungsmaterial mit den Ladungsinseln kann auf einem Zylinder angeordnet sein. Als Schichtträger kann eine Stahltrommel vorgesehen werden, auf die zwei unterschiedlich dotierte Halbleiterschichten aufgebracht sind. Auf diese Schichten werden die Ladungsinseln in Form von Elektroden oder elektrisch leitenden Platten erzeugt, die gegeneinander elektrisch isoliert sind. Die Menge der Ladung, die auf einer Ladungsinsel influenziert wird, kann durch den Betrag der Spannung gesteuert werden, wodurch das Schreiben von Graustufen möglich ist. Die Aufladung der Ladungsinseln geschieht kontaktlos, wodurch das Aufzeichnungsmaterial nahezu nicht verschleißt.

Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbeispieles noch näher erläutert werden. Die Fig. 1 zeigt eine mit der erfindungsgemäßen Anordnung ausgestattete Druckvorrichtung. Die Druckvorrichtung umfaßt einen Bildzylinder 1 mit einem metallischen Kern 2. Auf dem Kern 2 sind eine Vielzahl von matrixförmigen Ladungsinseln erzeugt. Jede Ladungsinsel enthält eine elektrisch leitende Deckschicht 3, eine n-dotierte Halbleiterschicht 4 und ein p-dotierte Halbleiterschicht 5. Die Ladungsinseln sind durch elektrisch nicht leitende Stege 6 von einander isoliert. Die Stege 6 reichen von der Mantelfläche des Bildzylinders 1 bis zum innenliegenden Kern 2. Zum bildmäßigen Aufladen der Deckschicht 3 der Ladungsinsel ist ein Schreibkopf 7 vorgesehen. Der Schreibkopf 7 besteht aus einem in Richtung der Mantellinien über die Breite des Bildzylinders 1 liegenden isolierenden Tragkörper 8. An dem Tragkörper 8 sind Influenzelektroden befestigt, die in Richtung der Mantellinien den Abstand der Ladungsinseln aufweisen. Die Influenzelektroden 9 besitzen in Umfangsrichtung des Bildzylinders 1 im wesentlichen die Länge einer Ladungsinsel. Jede Influenzelektrode 9 ist separat über ein Schaltelement 10 mit dem negativen Pol einer Gleichspannungsquelle 11 verbindbar. Der 2. Pol der Gleichspannungsquelle 11 liegt auf Erdpotential 12 mit dem auch der Kern 2 des Bildzylinders 1 verbunden ist. Der Betrag der Gleichspannung ist einstellbar. Durch Steuern der Gleichspannung auf definierte Werte können Graustufen im Druckbild erzeugt werden. In Drehrichtung 13 des Bildzylinders 1 folgt dem Schreibkopf 7 eine herkömmliche Entwicklungsvorrichtung 14 mit einem Tonervorratsbehälter 15 und einer Tonerübertragungswalze 16 mit einem Rakel 17. An der Stelle, wo der Bildzylinder 1 den Bedruckstoff 18 berührt, ist eine elektrostatische Tonerübertragungsstation 19 vorgesehen. Der Tonerübertragungsstation 19 nachgeordnet ist in Förderrichtung 20 des Bedruckstoffes 18 eine Wärmefixierstation 21 vorgesehen. Dem Schreibkopf 7 liegt eine Reinigungs- und Erdungseinheit 22 vorgeordnet.

Das Erzeugen eines Ladungsbildes auf den Ladungsinseln geschieht während der Bildzylinder 1 in Pfeilrichtung 3 rotiert. Durch die Wirkung der Reinigungs- und Erdungseinheit 22 befinden sich die Ladungsinseln in geerdetem Zustand. Soll entsprechend einem Druckbild eine Ladungsinsel Ladung aufnehmen, dann wird das Schaltelement 10 bei der in Fig. 1 gezeigten Drehstellung des Bildzylinders 1 geschlossen. Dadurch wird bei Gegenüberlage der betreffenden Influenzelektroden 9 zu einer aufzuladenden Deckschicht 3 in dieser Deckschicht 3 Ladung influenziert. Der Strom fließt hierbei von dem leitfähigen Kern 2 durch die Halbleiterschichten 5 und 4 zur Deckschicht 3. Die. Kapazität der Potentialsprung-Sperrschicht und der Paarung von Influenzelektrode und Deckschicht 3 bilden einen kapazitiven Spannungsteiler. Der Abstand der Influenzelektrode 9 von der Deckschicht 3 beträgt nur wenige µm. Der negative Pol der Spannungsquelle 11 liegt auf einem Potential von wenigen 100 Volt. Wenn beim Weiterdrehen des Bildzylinders die Deckschicht 3 den Einflußbereich der Influenzelektrode 9 verläßt, dann verbleibt die eingebrachte Ladung auf der Deckschicht 3. Ein Zurückfließen der Ladung wird durch die Sperrwirkung der zwischen den Halbleiterschichten 4, 5 ausgebildeten Potentialsprung-Sperrschicht verhindert. Der Sperrstrom ist so gering, daß bis zur Übertragung von Toner auf den Bedruckstoff 18 keine nennenswerten Ladungsverlust auftreten. Als Halbleitermaterial für die Halbleiterschichten 4, 5 kann vorteilhaft Silizium eingesetzt werden. Liste der verwendeten Bezugszeichen 1 Bildzylinder

2 Kern

3 Deckschicht

4 Halbleiterschicht

S Halbleiterschicht

6 Steg

7 Schreibkopf

8 Tragkörper

9 Influenzelektrode

10 Schaltelement

11 Gleichspannungsquelle

12 Erdpotential

13 Drehrichtung

14 Entwicklungsvorrichtung

15 Tonervorratsbehälter

16 Tonerübertragungswalze

17 Rakel

18 Bedruckstoff

19 Tonerübertragungsstation

20 Förderrichtung

21 Wärmefixierstation

22 Reinigungs- und Erdungseinheit


Anspruch[de]
  1. 1. Anordnung zum bildmäßigen Aufladen der Oberfläche eines Aufzeichnungsmaterials, bestehend aus Influenzelektroden, die zum influenzierten Aufladen von auf der Oberfläche ausgebildeten, von einander isolierten Ladungsinseln selektiv mit einer Spannungsquelle verbindbar sind, dadurch gekennzeichnet,
    1. - daß jede Ladungsinsel eine Ladung aufnehmende Deckschicht (3) aufweist, wobei unter der Deckschicht (3) mindestens eine Zwischenschicht (4, 5) mit einer Potentialsprung-Sperrschicht ausgebildet ist,
    2. - daß unter der Zwischenschicht (4, 5) ein leitender Schichtträger (2) angeordnet ist, der mit einem Pol der Spannungsquelle (11) verbunden ist,
    3. - und daß beim Gegenüberliegen einer Influenzelektrode (9) und einer Ladungsinsel (3) die Potentialsprung-Sperrschicht und die Spannungsquelle (11) auf Durchlaß gepolt sind.
  2. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungsquelle (11) dem Betrag nach einstellbar ist.
  3. 3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenschicht (4, S) aus einem Halbleiterkörper mit einer Verarmungsschicht und einer Anreicherungsschicht besteht.
  4. 4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die p-dotierte Verarmungsschicht (5) dem Schichtträger (2) und die n-dotierte Anreicherungsschicht (4) der Deckschicht (3) zugewandt liegt.






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