Procédé de reproduction électrographique et appareil pour sa mise en #uvre La présente invention a pour objets un procédé de reproduction électrographique et un appareil pour la mise en #uvre de ce procédé.
Les appareils de reproduction conventionnels impli quent l'usage d'éléments mécaniques poux produire une copie. Ces éléments s'usent et présentent une vitesse d'écriture limitée par leur inertie.
Les appareils de reproduction xérographiques et photographiques présentent une vitesse de reproduction quelque peu supérieure à celle des appareils de repro duction mécaniques mais nécessitent un tube à rayon cathodique spécial, et sont relativement peu sensibles. L'enregistrement photographique demande un temps relativement long et ne peut fournir une copie bon mar ché et de dimensions standard.
L'invention a pour but de fournir un procédé et un appareil palliant les inconvénients.
Le procédé que comprend l'invention est caractérisé en ce qu'on forme un modèle à reproduire d'une conduc tivité électrique différente de celle du milieu entourant le modèle, on dispose le modèle ainsi formé entre une source d'ions et un milieu d'enregistrement, et on appli que un potentiel créateur d'effet de couronne à la source d'ions pour produire un courant d'ions à travers le mo dèle sur le milieu d'enregistrement.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, des mises en #uvre du procédé objet de l'invention et des variantes la fig. 1 est une vue schématique d'une première mise en #uvre ; la fig. 2 est une vue en plan de grilles que comprend cette mise en #uvre ; la fig. 3 est une vue schématique d'une grille; la fig. 4 est une vue schématique d'une deuxième mise en #uvre ; la fig. 5 est une vue schématique d'une variante cor respondant à la fig. 1 ;
la fig. 6A illustre schématiquement les principes de fonctionnement de la .mise en #uvre de la fig. 1 ; la fig. 6B est un diagramme relatif à la fig. <B>6A;</B> la fig. 6C est un diagramme relatif à la fig. 6B la fig. 7A illustre schématiquement les principes de fonctionnement de la mise en #uvre de .la fig. 1 ; la fig. 7B est un diagramme relatif à la fig. 7A ;
la fig. 7C est un diagramme relatif à @la fig. 7B ; la fig. 8 est une vue schématique d'une troisième mise en aeuvre, et la fig. 9 est une vue schématique d'une variante cor respondant à la fig. 8.
La fig. 1 montre un appareil de reproduction dans lequel la modulation d'un courant d'ions est accomplie en interposant entre une source d'ions et un milieu d'en registrement une grille comprenant une électrode conduc trice ayant la forme du caractère à reproduire. L'élec trode peut être polarisée de façon à attirer ou à repous ser les ions, comme on va le voir plus en détail en réfé rence aux fig. 6 et 7.
Une pile 700 est formée d'électrodes 702 et 704 cons tituées par des fils formés de façon à représenter des chiffres arabes. Bien qu'on puisse utiliser un grand nom bre d'électrodes dans la pile 700, deux seulement ont été représentées pour plus de clarté. Les électrodes 702 et 704 sont placées entre une électrode 706 de décharge par effluve et une feuille enregistreuse 708 comportant une surface isolante 710. La feuille 708 peut être, par exemple, en papier recouvert de polypropylène. Les électrodes 702 et 704 sont mises à terre ou à un poten tiel de polarisation par des interrupteurs 712 et 714, res pectivement.
En fonctionnement, l'interrupteur 712 ou 714, qui correspond à un caractère à reproduire, est fermé et l'électrode de décharge 706 est excitée au moyen d'un interrupteur 716. L'électrode à la terre ou polarisée, 702 par exemple, module le courant de décharge dans un rayon caractéristique, produisant ainsi une image de charges électrostatiques, correspondant à l'électrode 702, sur la feuille 708. Une ombre du modèle de charges électrostatiques, relativement large, est laissée sur la feuille enregistreuse 708 par l'électrode mise à terre. L'électrode 704, qui n'est pas mise à terre, n'a pratique ment aucune action de blocage et ne produit pas d'om bre.
La feuille 708 est alors retirée et l'image de charges électrostatiques est développée par xérographie avec un produit de virage présentant la même polarité de charge que l'image de charges électrostatiques. Une électrode d'excitation 718 est disposée en arrière de la feuille enre gistreuse 708 pour produire le champ électrique néces saire.
Si l'on veut reproduire une page, ou bien (1) la pile 700 peut être déplacée en travers de la page en un mou vement de balayage pour reproduire une ligne, caractère par caractère. comme dans une machine à écrire, ou bien (2) une rangée de grilles peut être utilisée avec une série d'électrodes afin de reproduire une ligne à la fois. Dans ce cas, le papier doit être déplacé devant les grilles sans inversion de sens car une ligne est enregistrée élee- trostatiquement sur la feuille enregistreuse 708.
Les inter rupteurs 712, 714 peuvent être chacun constitués par un composant électronique capable de supporter 300 volts environ avec des courants de fuite extrêmement faibles, par exemple des tubes à vide, certains transistors, des interrupteurs à relais ou des photoconducteurs à haute impédance. Si des résistances sont ajoutées au circuit, entre les électrodes 702 et 704 et la source 720 de décharge par effluve, ou si l'on emploie une source de potentiel alternatif, on peut avoir besoin de dispositifs de commutation à faible impédance. Ces résistances abais sent l'impédance du circuit et servent aussi à minimiser les effets de la conductivité des divers supports mécani ques des électrodes 702 et 704.
La fig. 2 montre un appareil pour reproduire ligne par ligne, employant une matrice complète de grille avec une série d'électrodes. Le milieu enregistreur est déplacé devant la matrice de reproduction afin qu'une ligne de reproduction après l'autre soit électrostatiquement enre gistrée sur le milieu enregistreur. Ce milieu passe ensuite immédiatement dans la station de développement et, si nécessaire, dans une station de fixation. La fig. 2 montre un tableau 730 sur lequel sont montés les composants électriques pour un caractère alphanumérique particulier.
Près d'une extrémité du tableau 730 est ménagée une ouverture rectangulaire 732 dans laquelle des électrodes 734 représentant des caractères sont disposées, chacune correspondant à un emplacement de caractère particulier du milieu enregistreur disposé au-dessous du tableau. Des conducteurs électriques 736 sont mis à terre ou à un potentiel approprié par un interrupteur 738 et un conduc teur électrique 740. Les interrupteurs 738 peuvent être des cellules photoélectriques et la commutation est assu rée par la lumière. La fig. 2 ne montre que l'un des élé ments de circuit du tableau d'une rangée complète néces saire pour reproduire une ligne d'un seul coup. La fig. 2 représente une rangée de cellules photoélectriques pour le caractère 5 .
Dans un dispositif complet, les élé ments du circuit supplémentaires, un pour chaque carac tère alphanumérique, sont superposés et isolés les uns des autres.
La fig. 3 montre un groupe 800 de segments d'élec trodes qui peut être utilisé à la place de la pile 700 d'électrodes-caractères individuelles que montre la fig. 1. Chaque segment d'électrode comporte une connexion électrique et est connecté aux segments voisins par des pièces isolantes 802. L'emploi d'un tel groupe de seg ments d'électrodes est plus avantageux, pour certaines applications, que l'emploi d'une électrode séparée pour chaque lettre de l'alphabet et pour chaque chiffre de 0 à 9.
Pour reproduire la lettre N, par exemple, à l'aide du groupe 800, les segments 804, 806, 808, 810, 812 et 814 sont excités en fermant les interrupteurs dans les lignes électriques correspondantes<B>816,</B> 818, 820, 822, 824 et 826 pour mettre les segments soit à terre soit à un potentiel de polarisation.
La fi-. 4 montre une mise en oeuvre pour reproduire une ligne de caractères alphanumériques. La commuta tion est assurée par la lumière au moyen d'une matrice 850 de cellules photoélectriques dans laquelle les cellu les 852 (dont quelques-unes seulement sont représentées) sont disposées selon un arrangement X-Y. La direc tion X correspond à l'espacement des caractères à repro duire et la direction Y correspond aux caractères alpha numériques particuliers à reproduire. La matrice peut comprendre, par exemple, 36 cellules photoélectriques dans la direction Y et environ 66 dans la direction X.
La commutation lumineuse peut être obtenue, par exem ple, au moyen d'un faisceau lumineux mobile, tel que celui qui sort d'un tube à rayon cathodique, par exem ple, ou en illuminant de façon uniforme une carte per forée 854. La reproduction est faite par une matrice linéaire 857 de grilles, cette matrice étant semblable à celle montrée à la fig. 2. les grilles individuelles étant du type représenté à la fig. 3. Une grille correspond à chaque caractère dans la ligne à reproduire. En variante, la matrice de grilles 850 pourrait être connectée à une seule grille qui se déplacerait ou balaierait en travers du milieu enregistreur pour reproduire un caractère à la fois.
Quand une cellule photoélectrique de la matrice 850 est illuminée, un caractère correspondant à la position de cette cellule dans la direction Y est reproduit dans un emplacement correspondant à la position de la cellule dans la direction X. Quand une cellule est illuminée, un signal électrique est transmis par des lignes électriques 858 (dont quelques-unes seulement sont représentées) à un décodeur ou matrice de commutation 856 qui excite les segments d'électrodes appropriés de la grille appro priée dans une matrice 857. Divers types de matrices de commutation peuvent être utilisés pour réaliser la ma trice 856, par exemple à diodes conventionnelle. Un cou rant d'ions est formé par une électrode 864 à haut poten tiel.
Une électrode d'excitation 864 est disposée de l'autre côté de la matrice 857 par rapport à l'électrode de dé charge 860 pour diriger le courant d'ions à travers la matrice 857. Un milieu enregistreur 866, comportant une surface isolante, est disposé à proximité de la matrice 857 par l'électrode d'excitation 864. Le milieu enregis treur 866 est tiré d'un rouleau 868 par des rouleaux d'entraînement devant la station de charge. à travers une station de développement 870, une station de fixage 872 et un mécanisme de coupe de feuille 874.
On peut avoir de nombreuses variations dans la dis position des matrices de cellules photoélectriques, y compris des circuits logiques impliquant des séries d'élé ments. Pour reproduire une ligne, on utilise le modèle lumineux approprié pour exposer les cellules, puis une impulsion d'un courant de décharge par effluve pour enregistrer la ligne sur la feuille enregistreuse diéleetri- que. Le modèle lumineux peut être simultané, par exem ple dans le cas d'exposition à travers une carte perforée, ou successif, par exemple dans le cas d'une sortie d'un tube à rayon cathodique, pourvu que l'impulsion de décharge soit utilisée dans le temps de réponse du photo conducteur.
Dans le cas d'une exposition successive, le niveau d'exposition peut être plus élevé pour les cellules exposées les premières afin de tenir compte de la période de retard plus longue avant la reproduction. Si l'on uti lise un courant de décharge suffisamment. élevé, la limi tation de la vitesse de reproduction est donnée par le temps de réponse du photoconducteur.
On a trouvé des temps de réponse d'une milliseconde ou moins pour le sulfure de cadmium ou le sélénium qui se trouvent tous deux dans les impédances appropriées. Cela correspond à des vitesses de reproduction de 1000 lignes/sec. Si l'on utilise le standard de 120 caractères par ligne dans l'unité d'impression d'un calculateur, cela correspond à une cadence du calculateur d'un mégacycle en supposant que la reproduction totale soit demandée. La limitation de vitesse dans de nombreuses opérations d'un calcula teur est imposée par la reproduction relativement lente. Cette forme d'exécution produit des copies rapides à obtenir et de dimension normale.
Si l'on veut obtenir la reproduction à partir de cartes perforées, la limitation de la vitesse est imposée par le transport mécanique des cartes. Une grande vitesse de reproduction est recherchée dans les opérations de télétypes quand de nombreuses stations partagent un seul canal sur une base de partage de temps, par exemple dans un service de télégrammes de 90 minutes au moyen d'un seul satellite. Un grand nombre d'avantages évidents sont obtenus grâce à la simplicité du dispositif et par le fait qu'il n'y a aucune partie mobile dans les éléments de reproduction. L'usure de ces éléments est négligeable par contraste avec le transport du milieu enregistreur puisque rien, à part l'air, ne touche les éléments de reproduction.
En imprimant la ligne par sections, il est possible de maintenir un cou rant régulier d'informations depuis la source jusqu'à l'appareil de reproduction.
La fig. 5 montre une mise en oeuvre qui utilise des cellules photoélectriques présentant une excellente mé moire d'exposition sous de forts champs électriques, cette mémoire s'effaçant et les cellules devenant isolantes rapi dement une fois que le champ est supprimé. On a remar qué cet effet dans certaines poudres de sulfure de cad mium ; il était connu auparavant pour des poudres de sélénure de cadmium.
Si on utilise de tels photoconduc teurs dans une matrice similaire à celle décrite en réfé rence à la fig. 2, avec des électrodes auxiliaires, on obtient un arrangement pour chaque emplacement de caractère semblable à celui représenté à la fig. 5. Ce dispositif comprend une électrode 750 de décharge par effluve, une feuille enregistreuse diélectrique 752 dispo sée sur une électrode d'excitation 754, une électrode 756 constituant un caractère et une électrode 758 constituant un autre caractère. Une source de tension 760 est con nectée à l'électrode de décharge 750 par un interrupteur 762.
Ce dispositif comprend une grille métallique 764 au-dessus des électrodes de caractères et une grille métal lique 766 au-dessous de ces électrodes dans la trajectoire du courant de décharge depuis L'électrode 750 vers la feuille enregistreuse 752.
Quand on veut illuminer <B>la</B> cellule photoélectri- que, <B>769</B> par exemple, pour reproduire le caractère 758 on ouvre un interrupteur 768 et on produit la décharge. Un interrupteur 770 est fermé pour empêcher l'enregistrement prématuré d'une image électrostatique. Tant que la décharge se produit et que l'interrupteur 768 est ouvert, la cellule photoélectrique mémorise toute exposition qui est faite bien qu'elle :présente réellement un léger affaiblissement de photoconductivité avec le temps.
Après que la cellule ou les cellules appropriées ont été exposées, correspondant à la mise en place d'une ligne de :types, l'interrupteur inférieur 770 est momenta nément ouvert pour enregistrer l'image électrostatique. Après la reproduction de la ligne, les interrupteurs 768 et 770 des grilles 764 et 766 respectivement sont fermés. éliminant le champ en travers des cellules et effâçant la mémoire d'exposition. Si la ligne est reproduite par seg ments, on peut utiliser une entrée continue.
Le sulfure de cadmium couramment disponible présente une<I>pé-</I> riode d'effacement d'environ 0,1 sec ou moins et une mémoire de plus de 30 sec. Cette matière particulière présente aussi une certaine utilité en réduisant les varia tions du temps de reproduction dues aux variations du transport des cartes perforées représentant les caractères, plusieurs cartes pouvant être utilisées à la fois pour for mer un seul caractère. L'unité de mémorisation photo conductrice est l'une des rares unités de mémorisation qui puissent commander continuellement un courant d'énergie et décider de tout niveau fractionnel au lieu de choisir simplement le niveau maximum ou le niveau nul.
Cette caractéristique peut être utile aussi dans des unités de mémorisation analogiques.
L'image de charges électrostatiques formée par le dis positif qui vient d'être décrit est produite par un épuise ment local de la charge par attraction sur une électrode de caractère, comme le montre la fig. 6. La fig. 6A mon tre une partie d'une électrode de caractère 780 et une feuille enregistreuse diélectrique 782 supportée par une électrode d'excitation 784. Les flèches 786 représentent le courant de décharge. La fig. 6A montre qu'il existe un épuisement de la charge par attraction des ions sur l'électrode 780, la charge étant envoyée à :la terre à tra vers l'interrupteur fermé.
La courbe 790 de la fig. 6B représente la densité de charge résultant de la charge obtenue selon la fig. 6A. La courbe 792 de la fig. 38C représente le dépôt de produit de virage correspondant sur l'image de charges électrostatiques de la fig. 6B. La fig. 7 montre qu'une image développée plus nette et de plus forte densité peut être obtenue si on utilise une répulsion des charges au lieu d'une attraction pour for mer l'image de charges électrostatiques.
Dans le cas de l'attraction, on produit seulement une fonction variant doucement de la densité de charge car le dépôt du révé lateur dépend de la vitesse de changement de la densité de charge avec la distance dans le plan du papier. Il en résulte une image développée d'une densité relativement faible et d'une nature diffuse, comme le montre la fig. 6C.
Si un potentiel repoussant les charges est appliqué à l'électrode de caractère 794 (fig. 7A), il se produit un dessin d'une densité de charge minimum entourée des deux côtés par une densité maximum, comme le montre la courbe 796 de la fig. 7B. L'augmentation résultante de la dérivée de la densité de charge par rapport à la distance favorise le dépôt du produit de virage sur le bord du caractère et permet un arrêt brusque du dépôt comme le montre la courbe 798 de la fig. 7C. II en résulte un caractère défini nettement.
Le caractère formé par répulsion maintient mieux sa netteté dans la sépara tion augmentée entre l'électrode et le papier enregistreur. On produit des lignes propres et nettement définies dont la largeur est d'environ<B>10%</B> de l'espacement papier- électrode. Un circuit diviseur de tension est utile pour commander la grille de répulsion depuis l'alimentation de la décharge.
Il existe plusieurs combinaisons de blo cage des photoconducteurs (ayant une mémoire en pré sence d'un champ électrostatique, comme le sulfure de cadmium et le sélénure de cadmium) et de déblocage des photoconducteurs (par exemple: sélénium et certaines formes de sulfure de cadmium), qui peuvent être utili sées pour constituer une mémoire afin de mettre optique- ment en place une matrice de lignes d'éléments de repro duction. En outre, tout dispositif commutateur d'une impédance relativement élevée peut être utilisé pour com mander les électrodes.
Dans ce cas, l'impédance est assurée dans le circuit par la résistance de chute de ten sion utilisée depuis la source de décharge; une alimen tation séparée ou une charge thermique peut permettre un circuit à faible impédance. Comparativement au pro cédé d'attraction d'impression électrographique, on uti lise un circuit d'impédance très inférieure, minimisant les constantes de temps RC. Comme le courant est repoussé des éléments d'écriture, au lieu d'être attiré, la densité de courant moyenne sur la surface de l'électrode de caractère est abaissée et par conséquent toute tendance à la corrosion est également abaissée.
L'espacement aug menté entre l'élément de reproduction et la feuille enre- ,,istreuse permet un assemblage plus simple et moins cri tique quant aux dimensions de la tête de reproduction.
II faut noter que ce dispositif de reproduction de caractère n'est pas limité à l'emploi dans la reproduc tion de caractères alphanumériques. Une électrode con ductrice peut avoir la forme d'une image entière à enre- cristrer et être utilisée comme modèle de reproduction. Comme décrit plus haut, l'électrode peut être mise à la terre ou connectée à un potentiel de polarisation attractif ou répulsif.
Dans les deux formes d'exécution suivantes, une grille est partiellement recouverte d'un isolant, les .surfaces iso lées de la grille formant une image positive ou négative du dessin de charges produit sur le milieu d'enregistre ment.
La fig. 8 montre une mise en oeuvre particulièrement adaptée à la duplication. La fig. 8 comprend une grille 600 qui est analogue aux grilles photoconductrices décri tes précédemment, en ce sens qu'elle est conductrice en correspondance avec un positif ou un négatif d'un carac tère à reproduire. La grille 600 comprend un noyau 602 électriquement conducteur et un revêtement 604, réparti conformément à une image, d'une matière isolante. Le revetemen.t isolant 604 peut être vaporisé ou peint sur la grille 602. Cependant, l'image isolante doit couvrir com plètement toute la surface conductrice de la grille dans la région de l'image.
L'image isolante 604 peut être posi tive ou négative, et comme l'image électrostatique à pro duire à partir de ce modèle de reproduction peut être développée xérographiquement avec des particules de virage chargées présentant la même polarité de charge ou la polarité opposée à celle ayant formé l'image électro statique, une grande souplesse est assurée par le pro cédé. Dans la production d'une grille 600, on peut utili- er une grille quia déjà un côté recouvert d'un isolant, de manière à vaporiser ou peindre seulement un côté, ce qui assure que la grille est complètement recouverte ,sans les surfaces isolantes.
La grille 600 est utilisée de la même façon que les grilles photoconductrices décrites précédemment. La grille 600 est placée à proximité d'une feuille d'enregistrement 606. Un courant d'ions est alors dirigé vers la feuille enregistreuse 606 et à travers la grille 600 à partir d'une source d'ions constituée par une électrode 608 de décharge par effluve connectée à une source à haute tension 610 par l'intermédiaire d'un interrupteur 612. Une électrode d'excitation 614 mise à la terre est disposée immédiatement en arrière de la feuille enregistreuse 606 pour assurer le champ électri que nécessaire. La grille 600 présente une image de con ductivité permanente.
Ce dispositif peut être utilisé dans le même appareil que celui utilisant les dispositifs décrits précédemment, en remplaçant simplement la grille photoconductrice par la grille 600. Ce dispositif peut être utilisé avec des grilles supplémentaires, par exem ple comme les dispositifs de la fig. 5. En outre, en utili sant deux ou plus de deux grilles portant la même image mais produite en utilisant des filtres de séparation de couleurs, les reproductions colorées peuvent être produi tes en utilisant des stades successifs de charge et de déve loppement avec des révélateurs colorés appropriés.
Toute grille peut "être utilisée dans ce procédé aussi long temps qu'elle conserve une image de conductivité qui est fonctionnellement permanente (c'est-à-dire aussi long temps que dure la copie) ; ainsi, on peut utiliser toutes grilles photosensibles, thermosensibles, etc., et celles qui montrent un changement permanent fonctionnel de con ductivité après excitation.
La fig. 9 montre un autre dispositif dans lequel des modèles qui ont été précédemment formés sur une grille sont imprimés sur une feuille enregistreuse rouverte d'un isolant.
Le dispositif de la fig. 9 comprend une succession de grilles conductrices 950 à 960 parallèles et coextensives disposées entre une électrode 970 de décharge par effluve connectée à une source de tension 908 et une feuille enregistreuse 962 montée sur un support conduc teur 964. Chacune des grilles 950 à 960 est connectée à un réseau diviseur de tension 966 et peut être court- circuitée à la grille suivante au-dessus ou au-dessous par l'un d'une série d'interrupteurs 971 à 975.
Un modèle en matière isolante correspondant à un caractère à reproduire est déposé sur chacune des grilles 950 à 958. Soit la surface du caractère, soit la surface du fond peut être recouverte selon le cas, comme cela res sort clairement de la description qui suit. Le modèle sur chacune des grilles 950 à 958 n'a pas besoin d'être con tinu ; il peut consister en un nombre quelconque de sur faces isolées. Le champ provenant de ce modèle de char ges repousse les ions depuis la surface recouverte de chacune des grilles 950 à 958, les forçant à passer à tra vers ces grilles et à charger la feuille enregistreuse 962.
Le potentiel de polarisation sur les grilles 950 à 958 est réglé pour permettre aux ions dans la surface non recou verte des grilles 950 à 958 de passer à travers colles-ci; ce potentiel a peu d'effet sur les ions qui passent à travers les Grilles 950 à 958 dans les surfaces recouvertes. La feuille 962 est ainsi chargée uniformément.
Quand on veut reproduire le caractère figurant sur la grille 950, par exemple, l'interrupteur 971 entre cette grille et la grille suivante de potentiel inférieur est fermé. On ne peut déceler aucune action dans les surfaces de la feuille enregistreuse 962 qui sont commandées par le modèle isolant sur la grille supérieure 950. Dans les sur faces dans lesquelles aucune des grilles n'est recouverte, il existe une zone libre de champ entre les deux grilles puisque la différence de potentiel a été rendue nulle. Tous les ions sont alors obligés de revenir à la première grille 950 à partir de laquelle il existe un courant s'écou lant dans le sol à travers un réseau 966.
Comme il existe un champ dans les surfaces dans lesquelles la première grille 950 n'est pas couverte mais la seconde grille 952 l'est, il existe une tendance des parties du modèle sur la seconde grille 952 à se reproduire. Comme l'effet de la seconde grille 952 sur le courant d'ions dans ces surfaces est très inférieur (un dixième environ) à celui de la grille supérieure 950, il se produit une image fantôme qui peut être éliminée en formant le revêtement isolant sur la seconde grille 952 d'une matière présentant une conduc tivité suffisante pour que cette charge soit éliminée dans le sol aussi rapidement qu'elle s'est déposée.
Afin de reproduire à partir de la seconde grille 952, tous les interrupteurs sont laissés ouverts sauf celui entre la seconde grille 952 et la troisième grille 954. Les ions passent alors à travers toutes les surfaces de la première grille avec une égale facilité et l'action de la seconde grille 952 devient sous tous les aspects la même que l'action de la première grille 950 dans l'exemple ci-des sus. Le principe peut être étendu tour à tour à toutes les grilles portant un caractère.
Si l'on désire reproduire à partir de plusieurs grilles simultanément, la surface de fond de chaque grille est recouverte et la surface du caractère est non couverte. Dans ce cas, le modèle sur la feuille enregistreuse est un composé des modèles sur toutes les grilles qui ont été court-circuitées sur la grille suivante de potentiel infé rieur. Quand la décharge est produite, la surface de fond de la feuille enregistreuse est chargée et la surface non chargée correspond au modèle résultant de la superposi tion des surfaces de caractères des grilles à partir des quelles on assure la reproduction. Cette surface est alors développée par inversion, c'est-à-dire avec un produit de virage présentant la même polarité de charge que l'image de charge.
On a trouvé que l'espacement opti mum entre les grilles est approximativement égal à deux fois la dimension de l'ouverture .des grilles.
Une grille d'excitation 960 peut être utilisée pour minimiser l'effet sur le courant d'ions de la charge déjà présente sur la feuille 962. On relâche ainsi la tolérance sur la distance grille-récepteur. En l'absence d'une grille d'excitation, la grille inférieure est court-circuitée au sol afin de reproduire le caractère qu'elle porte.
En utilisant une électrode dirigée pendant le dévelop pement, par exemple une brosse magnétique, on favorise le remplissage du modèle croisé produit par le support écran des caractères à reproduire. Comme dans les dis positifs déjà décrits dans lesquels une grille se trouve dans le champ de décharge, le potentiel de chaque grille doit être réglé empiriquement afin de minimiser son effet sur le champ.
Method of Electrographic Reproduction and Apparatus for Carrying Out It The present invention relates to a method of electrographic reproduction and an apparatus for carrying out this method.
Conventional reproduction devices involve the use of mechanical elements to produce a copy. These elements wear out and have a writing speed limited by their inertia.
Xerographic and photographic reproducers have a somewhat faster reproduction speed than mechanical reproducers but require a special cathode ray tube, and are relatively insensitive. Photographic recording takes a relatively long time and cannot provide an inexpensive copy of standard dimensions.
The object of the invention is to provide a method and an apparatus which overcomes the drawbacks.
The method which the invention comprises is characterized in that a model is formed to be reproduced with an electrical conductivity different from that of the medium surrounding the model, the model thus formed is placed between an ion source and a medium of recording, and a corona-creating potential is applied to the ion source to produce an ion current through the template on the recording medium.
The appended drawing represents, by way of example, implementations of the method which is the subject of the invention and of the variants in FIG. 1 is a schematic view of a first implementation; fig. 2 is a plan view of the grids included in this implementation; fig. 3 is a schematic view of a grid; fig. 4 is a schematic view of a second implementation; fig. 5 is a schematic view of a variant corresponding to FIG. 1;
fig. 6A schematically illustrates the operating principles of the implementation of FIG. 1; fig. 6B is a diagram relating to FIG. <B> 6A; </B> fig. 6C is a diagram relating to FIG. 6B FIG. 7A schematically illustrates the operating principles of the implementation of .la fig. 1; fig. 7B is a diagram relating to FIG. 7A;
fig. 7C is a diagram relating to @la fig. 7B; fig. 8 is a schematic view of a third implementation, and FIG. 9 is a schematic view of a variant corresponding to FIG. 8.
Fig. 1 shows a reproduction apparatus in which modulation of an ion current is accomplished by interposing between an ion source and a recording medium a gate comprising a conductive electrode having the shape of the character to be reproduced. The elec trode can be polarized so as to attract or repel the ions, as will be seen in more detail with reference to FIGS. 6 and 7.
A stack 700 is formed of electrodes 702 and 704 formed by wires formed to represent Arabic numerals. Although a large number of electrodes can be used in stack 700, only two have been shown for clarity. The electrodes 702 and 704 are placed between a corona discharge electrode 706 and a recording sheet 708 having an insulating surface 710. The sheet 708 may be, for example, of paper covered with polypropylene. Electrodes 702 and 704 are grounded or at bias potential by switches 712 and 714, respectively.
In operation, the switch 712 or 714, which corresponds to a character to be reproduced, is closed and the discharge electrode 706 is energized by means of a switch 716. The electrode grounded or polarized, 702 for example, modulates the discharge current in a characteristic radius, thereby producing an image of electrostatic charges, corresponding to electrode 702, on sheet 708. A relatively large shadow of the electrostatic charge pattern is left on record sheet 708 by the electrode grounded. Electrode 704, which is ungrounded, has virtually no blocking action and does not produce shadow.
The sheet 708 is then removed and the electrostatic charge image is developed by xerography with a toning product having the same charge polarity as the electrostatic charge image. An excitation electrode 718 is disposed behind the recording sheet 708 to produce the necessary electric field.
If it is desired to reproduce a page, either (1) stack 700 can be moved across the page in a scanning motion to reproduce a line, character by character. like in a typewriter, or (2) a row of grids can be used with a series of electrodes to duplicate one row at a time. In this case, the paper must be moved past the grids without reversal of direction because a line is recorded electronically on the register sheet 708.
The switches 712, 714 can each be constituted by an electronic component capable of withstanding about 300 volts with extremely low leakage currents, for example vacuum tubes, certain transistors, relay switches or high impedance photoconductors. If resistors are added to the circuit, between electrodes 702 and 704 and corona discharge source 720, or if an alternating potential source is employed, low impedance switching devices may be required. These resistors lower the impedance of the circuit and also serve to minimize the effects of the conductivity of the various mechanical supports of the electrodes 702 and 704.
Fig. 2 shows an apparatus for line-by-line reproduction, employing a complete grid array with a series of electrodes. The recording medium is moved past the reproduction matrix so that one reproduction line after another is electrostatically recorded on the recording medium. This medium then passes immediately to the development station and, if necessary, to a fixation station. Fig. 2 shows a table 730 on which the electrical components for a particular alphanumeric character are mounted.
Near one end of the array 730 is provided a rectangular opening 732 in which electrodes 734 representing characters are disposed, each corresponding to a particular character location of the recording medium disposed below the array. Electrical conductors 736 are grounded or at an appropriate potential by a switch 738 and an electrical conductor 740. The switches 738 can be photocells and the switching is provided by light. Fig. 2 shows only one of the circuit elements of a full row array needed to reproduce a row at once. Fig. 2 represents a row of photocells for character 5.
In a complete device, the additional circuit elements, one for each alphanumeric character, are superimposed and isolated from each other.
Fig. 3 shows a group 800 of electrode segments which can be used in place of the stack 700 of individual character electrodes shown in FIG. 1. Each electrode segment has an electrical connection and is connected to neighboring segments by insulating parts 802. The use of such a group of electrode segments is more advantageous, for certain applications, than the use of 'a separate electrode for each letter of the alphabet and for each digit from 0 to 9.
To reproduce the letter N, for example, using group 800, segments 804, 806, 808, 810, 812 and 814 are energized by closing the switches in the corresponding power lines <B> 816, </B> 818, 820, 822, 824 and 826 to either ground the segments or to a bias potential.
The fi-. 4 shows an implementation for reproducing a line of alphanumeric characters. Switching is effected by light by means of a matrix 850 of photoelectric cells in which the cells 852 (of which only a few are shown) are arranged in an X-Y arrangement. The X direction corresponds to the spacing of the characters to be reproduced and the Y direction corresponds to the particular alpha numeric characters to be reproduced. The array may include, for example, 36 photocells in the Y direction and about 66 in the X direction.
Light switching can be achieved, for example, by means of a moving light beam, such as that which emerges from a cathode ray tube, for example, or by uniformly illuminating a drilled card 854. The reproduction is made by a linear matrix 857 of grids, this matrix being similar to that shown in FIG. 2. the individual grids being of the type shown in FIG. 3. A grid corresponds to each character in the line to be reproduced. Alternatively, grid array 850 could be connected to a single grid which would move or sweep across the recording medium to reproduce one character at a time.
When a photoelectric cell of the array 850 is illuminated, a character corresponding to the position of that cell in the Y direction is reproduced in a location corresponding to the position of the cell in the X direction. When a cell is illuminated, an electrical signal is transmitted over power lines 858 (only a few of which are shown) to a decoder or switch matrix 856 which energizes the appropriate electrode segments of the appropriate grid in a matrix 857. Various types of switch matrices can be used. used to make the 856 matrix, for example with conventional diodes. An ion current is formed by a high potential electrode 864.
An excitation electrode 864 is disposed on the other side of the array 857 from the discharge electrode 860 to direct the current of ions through the array 857. A recording medium 866, having an insulating surface, is disposed near the die 857 by the excitation electrode 864. The recording medium 866 is drawn from a roll 868 by drive rollers in front of the charging station. through a developing station 870, a fixing station 872 and a sheet cutting mechanism 874.
There can be many variations in the arrangement of photocell arrays, including logic circuits involving series of elements. To reproduce a line, the appropriate light pattern is used to expose the cells and then a pulse of a corona discharge current to record the line on the diesel recorder sheet. The light pattern can be simultaneous, for example in the case of exposure through a punched card, or successive, for example in the case of an output from a cathode ray tube, provided that the discharge pulse is used in the response time of the photo driver.
In the case of a successive exposure, the exposure level may be higher for the cells exposed first to take account of the longer delay period before reproduction. If sufficient discharge current is used. high, the limitation of the reproduction speed is given by the response time of the photoconductor.
Response times of one millisecond or less have been found for cadmium sulfide or selenium both of which are in the appropriate impedances. This corresponds to reproduction speeds of 1000 lines / sec. If the standard of 120 characters per line is used in the print unit of a computer, this corresponds to a computer rate of one megacycle assuming full reproduction is requested. The speed limitation in many operations of a computer is imposed by the relatively slow reproduction. This embodiment produces copies that are quick to obtain and of normal size.
If the reproduction is to be obtained from punched cards, the speed limitation is imposed by the mechanical transport of the cards. High reproduction speed is sought in teletype operations when many stations share a single channel on a timeshare basis, for example in a 90 minute telegram service using a single satellite. A large number of obvious advantages are obtained by the simplicity of the device and by the fact that there are no moving parts in the reproduction elements. The wear of these elements is negligible in contrast to the transport of the recording medium since nothing, except air, touches the reproduction elements.
By printing the line in sections, it is possible to maintain a steady flow of information from the source to the reproduction device.
Fig. 5 shows an implementation which uses photoelectric cells exhibiting excellent exposure memory under strong electric fields, this memory being erased and the cells becoming insulating rapidly once the field is removed. This effect has been observed in certain cadmium sulphide powders; it was previously known for cadmium selenide powders.
If such photoconductors are used in a matrix similar to that described with reference to FIG. 2, with auxiliary electrodes, an arrangement is obtained for each location of a character similar to that shown in fig. 5. This device comprises a corona discharge electrode 750, a dielectric recorder sheet 752 disposed on an excitation electrode 754, an electrode 756 constituting a character and an electrode 758 constituting another character. A voltage source 760 is connected to the discharge electrode 750 by a switch 762.
This device comprises a metal grid 764 above the character electrodes and a metal grid 766 below these electrodes in the path of the discharge current from the electrode 750 to the recorder sheet 752.
When we want to illuminate <B> the </B> photoelectric cell, <B> 769 </B> for example, to reproduce the character 758 we open a switch 768 and we produce the discharge. A switch 770 is closed to prevent premature recording of an electrostatic image. As long as discharge occurs and switch 768 is open, the photocell stores any exposure that is made although it does show a slight decrease in photoconductivity over time.
After the appropriate cell or cells have been exposed, corresponding to the placement of a line of types, the lower switch 770 is momentarily open to record the electrostatic image. After the line is reproduced, switches 768 and 770 of gates 764 and 766 respectively are closed. eliminating field across cells and erasing show memory. If the line is reproduced in segments, a continuous entry can be used.
Commonly available cadmium sulfide exhibits an <I> erase period of about 0.1 sec or less and a memory of over 30 sec. This particular material also has some utility in reducing variations in reproduction time due to variations in the transport of punched cards representing characters, since several cards can be used at a time to form a single character. The photoconductive storage unit is one of the few storage units that can continuously control a current of energy and decide on any fractional level instead of simply choosing maximum level or zero level.
This feature can also be useful in analog storage units.
The image of electrostatic charges formed by the positive device which has just been described is produced by a local exhaustion of the charge by attraction on a character electrode, as shown in FIG. 6. FIG. 6A shows part of a character electrode 780 and a dielectric recorder sheet 782 supported by an excitation electrode 784. Arrows 786 represent the discharge current. Fig. 6A shows that there is a depletion of the charge by attraction of the ions on the electrode 780, the charge being sent to: earth through the closed switch.
The curve 790 of FIG. 6B represents the charge density resulting from the charge obtained according to FIG. 6A. The curve 792 of FIG. 38C represents the deposit of the corresponding toning product on the image of electrostatic charges in FIG. 6B. Fig. 7 shows that a sharper, higher density developed image can be obtained if charge repellency is used instead of attraction to form the image of electrostatic charges.
In the case of attraction, only a smoothly varying function of the charge density is produced because the deposition of the developer depends on the rate of change of the charge density with the distance in the plane of the paper. This results in a developed image of relatively low density and diffuse in nature, as shown in fig. 6C.
If a charge repelling potential is applied to the character electrode 794 (Fig. 7A), a pattern of a minimum charge density surrounded on both sides by a maximum density occurs, as shown by curve 796 of the diagram. fig. 7B. The resulting increase in the derivative of charge density over distance promotes deposition of the toning product on the character edge and enables the deposition to stop abruptly as shown by curve 798 of FIG. 7C. This results in a clearly defined character.
The repulsive character maintains its sharpness better in the increased separation between the electrode and the recording paper. Clean, sharply defined lines are produced approximately <B> 10% </B> of the paper-electrode spacing width. A voltage divider circuit is useful for controlling the repulsion gate from the supply to the landfill.
There are several combinations of blocking photoconductors (having memory in the presence of an electrostatic field, such as cadmium sulfide and cadmium selenide) and unblocking photoconductors (for example: selenium and some forms of cadmium sulfide). ), which can be used to constitute a memory in order to optically set up a matrix of rows of reproduction elements. In addition, any switching device of relatively high impedance can be used to control the electrodes.
In this case, the impedance is ensured in the circuit by the voltage drop resistor used from the discharge source; a separate power supply or thermal load can allow a low impedance circuit. Compared to the electrographic printing attraction process, a much lower impedance circuit is used, minimizing RC time constants. As the current is repelled from the writing elements, instead of being attracted, the average current density on the surface of the character electrode is lowered and therefore any tendency towards corrosion is also lowered.
The increased spacing between the reproduction element and the recorder sheet allows for easier and less critical assembly with respect to the dimensions of the reproduction head.
It should be noted that this character reproduction device is not limited to use in the reproduction of alphanumeric characters. A conductive electrode can have the shape of an entire image to be recorded and be used as a reproduction model. As described above, the electrode can be grounded or connected to an attractive or repulsive bias potential.
In the following two embodiments, a grid is partially covered with an insulator, the isolated surfaces of the grid forming a positive or negative image of the pattern of charges produced on the recording medium.
Fig. 8 shows an implementation particularly suitable for duplication. Fig. 8 comprises a grid 600 which is analogous to the photoconductive grids described above, in that it is conductive in correspondence with a positive or a negative of a character to be reproduced. Gate 600 includes an electrically conductive core 602 and an image-distributed coating 604 of insulating material. The insulating coating 604 can be sprayed or painted over the grid 602. However, the insulating image must completely cover the entire conductive surface of the grid in the region of the image.
The insulating image 604 can be positive or negative, and since the electrostatic image to be produced from this reproduction model can be xerographically developed with charged toning particles having the same charge polarity or the opposite polarity to that. having formed the electrostatic image, great flexibility is ensured by the process. In the production of a 600 grid, one can use a grid which already has one side covered with insulation, so as to spray or paint only one side, which ensures that the grid is completely covered, without the insulating surfaces. .
The grid 600 is used in the same way as the photoconductive grids described above. The grid 600 is placed near a recording sheet 606. A current of ions is then directed to the recording sheet 606 and through the grid 600 from an ion source constituted by an electrode 608 of. corona discharge connected to a high voltage source 610 through a switch 612. A grounded excitation electrode 614 is disposed immediately behind the recorder sheet 606 to provide the necessary electric field. The grid 600 presents an image of permanent conductivity.
This device can be used in the same apparatus as that using the devices described above, by simply replacing the photoconductive grid by the grid 600. This device can be used with additional grids, for example like the devices of FIG. 5. Further, by using two or more grids bearing the same image but produced using color separation filters, color reproductions can be produced using successive stages of loading and development with developers. appropriate colors.
Any grid can "be used in this process as long as it maintains an image of conductivity which is functionally permanent (i.e. as long as the copy lasts); thus, any photosensitive grids can be used, temperature sensitive, etc., and those which show a permanent functional change in conductivity after excitation.
Fig. 9 shows another device in which patterns which were previously formed on a grid are printed on a recording sheet reopened with an insulation.
The device of FIG. 9 comprises a succession of conductive grids 950 to 960 parallel and coextensive arranged between a corona discharge electrode 970 connected to a voltage source 908 and a recording sheet 962 mounted on a conductive support 964. Each of the grids 950 to 960 is connected to a voltage divider network 966 and can be shorted to the next grid above or below by one of a series of switches 971 to 975.
A model of insulating material corresponding to a character to be reproduced is deposited on each of the grids 950 to 958. Either the surface of the character, or the surface of the background may be covered as appropriate, as is clearly apparent from the description which follows. The pattern on each of the 950 to 958 grids does not need to be continuous; it can consist of any number of isolated surfaces. The field from this pattern of charges repels ions from the covered surface of each of the grids 950 to 958, forcing them to pass through these grids and load the record sheet 962.
The polarization potential on gates 950 to 958 is adjusted to allow ions in the uncovered surface of gates 950 to 958 to pass through adhesives; this potential has little effect on the ions which pass through Grids 950 to 958 in the coated surfaces. The sheet 962 is thus loaded uniformly.
When it is desired to reproduce the character appearing on the gate 950, for example, the switch 971 between this gate and the following gate of lower potential is closed. No action can be detected in the surfaces of the register sheet 962 which are controlled by the insulating model on the upper grid 950. In the surfaces in which none of the grids are covered, there is a free field area between the grids. two grids since the potential difference has been made zero. All the ions are then forced to return to the first gate 950 from which there is a current flowing in the ground through an array 966.
Since there is a field in the surfaces in which the first grid 950 is not covered but the second grid 952 is, there is a tendency for parts of the model on the second grid 952 to reproduce. Since the effect of the second gate 952 on the ion current in these surfaces is much less (about one tenth) than that of the upper gate 950, a ghost image occurs which can be eliminated by forming the insulating coating on it. the second grid 952 of a material having sufficient conductivity for this charge to be removed in the soil as quickly as it is deposited.
In order to replicate from the second gate 952, all switches are left open except the one between the second gate 952 and the third gate 954. The ions then pass through all the surfaces of the first gate with equal ease and the The action of the second gate 952 becomes in all respects the same as the action of the first gate 950 in the example above. The principle can be extended in turn to all the grids carrying a character.
If it is desired to reproduce from several grids simultaneously, the bottom surface of each grid is covered and the character surface is uncovered. In this case, the pattern on the record sheet is a composite of the patterns on all the grids which were shorted on the next lower potential grid. When the discharge is produced, the bottom surface of the recording sheet is loaded and the unloaded surface corresponds to the pattern resulting from the superimposition of the character surfaces of the grids from which it is reproduced. This surface is then developed by inversion, that is to say with a toning product having the same charge polarity as the charge image.
The optimum spacing between the grids has been found to be approximately twice the size of the opening in the grids.
An excitation grid 960 can be used to minimize the effect on the ion current of the charge already present on the sheet 962. This loosens the tolerance on the gate-to-receiver distance. In the absence of an excitation grid, the lower grid is shorted to the ground in order to reproduce the character it carries.
By using an electrode directed during the development, for example a magnetic brush, the filling of the crossed model produced by the screen support of the characters to be reproduced is promoted. As in the positive devices already described in which a gate is in the discharge field, the potential of each gate must be adjusted empirically in order to minimize its effect on the field.