DE1054468B - Elektrostatisches Druckverfahren - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf elektrostatische Druckverfahren und ist auf deren Verbesserung gerichtet.

Für einen elektrostatischen Druck wird eine Ladung auf Papier oder einem anderen dielektrischen Material in einem bestimmten Muster erzeugt, die hernach durch Bestäuben des Papiers mit einem dielektrischen Puder sichtbar gemacht wird, dessen Körner entgegengesetze Ladungen tragen. Der Puder haftet an den aufgeladenen Flächen, nicht aber an den nicht aufgeladenen, und macht das verborgene Ladungsbild sichtbar. Der Puder kann dann durch Wärme, Druck oder auf eine andere Weise ständig auf dem Papier gesichert werden.

Es sind verschiedene Verfahren vorgeschlagen worden, um eine elektrostatische Ladung auf Papier aufzubringen. Bei einem wird eine Metallplatte mit Selen überzogen und dann gleichförmig aufgeladen. Selen als lichtelektrischer Halbleiter nimmt die Oberflächenladungen an den Stellen, an denen das Licht auftrifft, ab. Es bleibt ein Ladungsmuster zurück, das dem optischen Bild entspricht und dann mit Ladungspuder bestäubt wird. Das entstehende Puderbild wird wie beim Offsetdruck auf Papier übertragen. Im Gegensatz hierzu kann das Papier selbst mit dem lichtelektrischen Leiter überzogen und die Bildübertragung dann vermieden werden. Ein. weiteres elektrostatisches Übertragungsverfahren besteht darin, die Ladung direkt auf das Papier von den Enden einer Reihe von Drähten zu übertragen, wobei die Spannung an jedem Draht durch einen gesonderten elektrostatischen Schalter gesteuert wird. Das Papier wird an den Drähten im rechten Winkel zu ihnen vorbeigezogen, und die Ladungsmuster werden duTch Pulsieren der .Spannung in den Drähten in geeigneter Reihenfolge erzeugt.

Zwar ergeben diese Verfahren zufriedenstellende Ergebnisse, jedoch lassen sie hinsichtlich der Arbeitsgeschwindigkeit, der Einfachheit der erforderlichen Apparatur und der Wirtschaftlichkeit und. der Kosten der Apparatur noch einiges zu wünschen übrig.

DieErfindung ist daher auf ein neues, sehr schnelles elektrostatisches Drucksystem gerichtet. Gegenstand der Erfindung ist ferner, ein neues und einfaches elektrostatisches Drucksystem zu schaffen. Gegenstandder Erfindung ist es ferner, ein neues und zweckmäßiges Verfahren sowie eine derartige Vorrichtung für einen elektrischen Druck zu schaffen, die wirtschaftlicher als die bisherigen Systeme sind.

Diese und andere Gegenstände der Erfindung werden durch eine Anordnung erreicht, bei der eine neue Kathodenstrahlröhre verwendet wird. Diese Röhre hat einen Leuchtschirm, in dem sich zahlreiche in Abstand und isoliert voneinander in einer Reihe

Anmelder:
A. B. Dick Company, Niles, Iii. (V. St. A.)

Vertreter: Dipl.-Ing. K.-A. Brose₁ Patentanwalt,
Pullach bei München, Wiener Str. 1/2

Beansprudite Priorität: V. St. v. Amerika vom 10. Mai 1957

John L. Tregay₁ Broadview, 111. (V. St. Α.),
ist als Erfinder genannt worden

angeordnete Drähte befinden, die aus dem Leuchtschirm herausragen, so daß sie eine Reihe von Drahtpunkten an der Außenseite des Leucfetschirmes ergeben.

Ein Leiter oder eine Grundebene erstreckt sich neben der Drahtpunktreihe und ist so weit davon entfernt, daß dazwischen Papier oder ein anderer, dielektrischer Schriftträger Platz hat. Der Leiter ist mit der Kathodenstrahl erzeugungseinrichtung, einer Kathodenstrahlröhre, so gekoppelt, daß die Kathode der Röhre das Potential der Netzspannung hat und der Leiter geerdet ist. Elektronen, die vom der Kathode der Röhre ausgehen, werden auf den Teil eines Drahtes geleitet, der sich in der Röhre befindet. Das Potential des Drahtes wird dadurch zum Kathodenpotential erhöht, bis eine Entladung zwischen dem Drahtpunkt und dem Leiter erfolgt. Wenn Papier zwischen den Leiter und den Drahtpunkt eingelegt wird, so geht die Entladung durch das Papier und hinterläßt eine elektrostatische Ladung von praktisch dem gleichen Durchmesser wie dem des Drahtpunktes auf dem Papier. -

Dadurch, daß das Papier quer zu der Drahtpunktreihe bewegt wird und die Kathodenstrahlen in bestimmter Weise auf die mit diesen Punkten verbundenen Drähte geleitet werden, die innerhalb der

809'739/89

Kathodenstrahlröhre liegen, ist es möglich, auf das Papier ein Muster von elektrostatischen Ladungen aufzubingen, das den gewünschten Buchstaben oder die Zahl oder sogar ein Bild oder eine Figur hat. Es ist eine Einrichtung vorgesehen, um die elektrostatische Ladung durch Bestäuben des Papiers mit einem dielektrischen Puder weiterzuentwickeln, der an den aufgeladenen Flächen anhaftet, nicht aber an den nicht aufgeladenen. Der Puder wird dann durch Wärme, Druck oder auf andere geeignete Weise dauerhaft mit dem Papier verbunden. Beim Abdrucken mit Hilfe der Röhre wird ein Original abgetastet, entweder durch eine mechanische Abtastvorrichtung oder durch eine Fernsehkamera. Abtastung, Intensität und senkrechte Abtastgeschwindigkeitssignale werden von dort hergeleitet, die zur Steuerung der elektrostatischen Druckröhre zur Erzeugung von Kopi en verwendet werden können, und zwar praktisch ebenso schnell, wie der Abtastvorgang erfolgen kann. Das Papier, das vor der Drahtspitzenreihe entlangläuft, ist in seiner Geschwindigkeit synchronisiert, so daß es sich mit der Geschwindigkeit der senkrechten Abtastung bewegt. Die Abtastsignale werden zur Steuerung des Ausmaßes der Kathodenstrahlablenkung benutzt, wenn sie wiederholt über die Drähte in der Kathodenstrahlbündelröhre streicht. Die Intensitätssignale werden zur Steuerung der Intensität des Kathodenstrahlbündels in der Röhre verwendet. Auf diese Weise kann das elektrostatische Schreiben erfolgen.

Die neuen Merkmale, die für die Erfindung kennzeichnend sind, sind in den Ansprüchen zum Ausdruck gebracht worden. Die Erfindung selbst sowohl iiinsichtlich ihres Systems und ihrer Wirkungsweise ist ebenso wie weitere Einzelheiten und Vorteile davon aus der Beschreibung im Zusammenhang mit den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigt

Fig. 1 ein schematisches Blockschaltbild einer Anordnung zum elektrostatischen Schreiben nach der Erfindung,

Fig. 2 einen Querschnitt durch eine elektrostatische Druckröhre nach der Erfindung,

Fig. 3 eine Stirnansicht eines Leuchtschirmes nach der Erfindung und

Fig. 4 A, 4 B und 4 C Schnitte der Anordnung der Leuchtschirmdrähte nach der Erfindung.

Fig. 1 zeigt schematisch ein Verfahren und eine Vorrichtung zum elektrostatischen Drucken nach der Erfindung. Ein Originalschriftstück 10 kann durch eine geeignete mechanische oder Fernsehabtast- oder Kameravorrichtung 12 aufgenommen werden. Das Abtasten erfolgt nicht wie beim Fernsehen mit wechselnden Zeilen, sondern durch aufeinanderfolgende Zeilen. Der Ausgang der Fernsehkamera besteht aus Synchronisiersignalen und Bildhelligkeitssignalen (Videosignalen) die das Schriftstück wiedergeben. Ein Bildverstärker 14 verstärkt die Bildsignale und führt sie dem Steuergitter einer elektrostatischen Druckröhre 16 zu, um die Intensität des Kathodenstrahlbündels, die dort erzeugt wird, zu steuern. Die waagerechten Synchronisiersignale werden dem Abtastkreisverstärker 18 zugeführt, dessen Ausgang auf das Ablenkjoch 20 geleitet wird, um das Kathodenstrahlbündel über die Fläche der Röhre 16 synchron mit der Ablenkung über dem Originalschriftstück, das abgetastet wird, abzulenken. Ein dielektrischer Schriftträger 22, beispielsweise Papier, wird an der Fläche der Röhre vorbeigeführt mit einer Geschwindigkeit, die durch die Geschwindigkeit der senkrechten Abtastung des Originalschriftstücks 10 bestimmt

wird. Das Papier wird an der Röhre durch zwei Walzen 22 a vorbeigezogen, die durch einen Motor 23 angetrieben werden. Der Motor 23 wird von dem Ausgang eines senkrechten Synchronisierverstärkers 24 angetrieben. Der Eingang zu diesem Verstärker sind die senkrechten Synchronisiersignale der Abtastvorrichtung 12. Bei mechanischen Abtastern kann der gleiche Motor, der das abzutastende Schriftstück in der der senkrechten Richtung entsprechenden Weise

ίο bewegt, zum Antrieb des Papiers benutzt werden. Diese Verfahren sind in der Reproduktionstechnik bekannt und werden daher hier nicht weiter erläutert. Das Papier am Schirm der Röhre 16 erhält elektrostatische Ladungen in einem Punktmuster, das dem entspricht, was auf dem Originalschriftstück zu sehen ist. Nachdem das Papier am Schirm der elektrostatischen Druckröhre aufgeladen worden ist, läuft es durch einen bekannten elektrostatischen Entwickler und Fixierapparat 25 und wird dann zu weiteren Verwendung entnommen.

Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch die neue elektrostatische Druckröhre, wie sie bei dieser Ausführungsform der Erfindung benutzt wird. Die Röhre ist eine Kathodenstrahlröhre mit einem üblichen Kathodenstrahlerzeuger 30 mit Kathode 29 an einem Ende des Röhrenkolbens 32. Eine Bündelungsspule 33 bündelt den Elektronenstrahl auf den Schirm. Der Bildverstärker 14 bringt die Elektronenstrahl-Steuersignale in bekannter Weise auf das Steuergitter 31 der Röhre, um die Intensität des Kathodenstrahlbündels zu steuern. Der Ausgang des Abtastkreisverstärkers wird auf die üblichen Ablenkspulen 34 geleitet, um das Elektronenbündel über eine Reihe einzelner Drähte 26 abzulenken, die sich in dem Schirm der Röhre befinden. Der Röhrenschirm wird durch eine Frontplatte 38 aus Metall abgedichtet, die vorzugsweise aus Aluminium besteht. In dieser Frontplatte befindet sich ein Schlitz, in dem zahlreiche Drähte 36 isoliert voneinander angeordnet sind.

Für die Röhre ist eine Betriebsstromquelle 39 vorgesehen, wobei die negative Spannung der Kathode zugeführt wird und die positive" Spannung an Erde liegt. Die Frontplatte der Röhre und eine leitende Stange oder Grundebene 40, die sich entlang der Reihe von Drähten 36 erstreckt, die den Röhrenschirm durchragen, sind ebenfalls geerdet. Daher besteht eine Kopplung zwischen der Grundebene und der Kathode durch die Betriebsstromquelle. Das Papier 22 läuft an dem Leiter 40 vorbei und berührt entweder die Drähte oder ist vorzugsweise von ihnen etwa 0,01 mm entfernt. Es wird deshalb vorgezogen, das Papier von den Drahtspitzen entfernt zu halten, weil verhindert werden soll, daß das Papier durch Reibung an dem Röhrenschirm bzw. der Frontplatte aufgeladen wird, wenn es mit hoher Geschwindigkeit an den Drahtspitzen entlanggezogen wird.

Fig. 3 zeigt eine Stirnansicht des Schirmes der elektrostatischen Druckröhre. Sie zeigt die Metallfrontplate 38 mit einem Schlitz, in dem sich zahlreiche Drähte 36 isoliert voneinander befinden. Die Drahtspitzen durchragen die Frontplatte. Sie sind in einer Reihe angeordnet, und vorzugsweise sind so* viel Drähte vorgesehen, wie zum Abdruck einer Schriftzeichenreihe, die auf dem Originalschriftstück abgetastet wird, erforderlich sind.

Obgleich jedes bekannte Verfahren zum Anbringen der Drähte verwendet werden kann, so daß die Drahtspitzen die Außenseite des Schirmes der Kathodenstrahlröhre in einer Reihe durchragen, ist ein bevor zugtes Verfahren zum Befestigen einer Reihe von

Claims (2)

1 Spitzen in Fig. 4 A, 4 B und 4 C dargestellt. Wie aus Fig. 4 A hervorgeht, werden zunächst zwei Glasstäbe 40, 42 zusammengespannt, beispielsweise in einer Drehbank. Darauf wird ein feiner Wolframdraht 44 um beide Stäbe mit dem gewünschten Abstand gewickelt. Die beste Schärfe wird erzielt, wenn der Abstand zwischen der Mitte der Drähte das l,31fache des Drahtdurchmessers beträgt. Der Draht, der bei einer Ausführungsform der Erfindung benutzt wurde, hatte einen Durchmesser von 0,025 mm. Für jeden gewünschten Drahtpunkt in der fertigen Kathodenstrahlröhre dient eine Windung auf den beiden Glasstäben. Dann werden wie aus Fig. 4 B hervorgeht, zwei weitere Glasstäbe 46, 48, wie es dargestellt ist, geschliffen und der Glasstab 46 mit seiner flachen Seite an den Glasstab 42 gelegt, um dazwischen die Drahtwindungen einzuspannen. Die flache Seite des Glasstabes 48 wird sowohl an den Stab 40 als auch an den Glasstab 42 angelegt und klemmt ebenfalls den Draht zwischen sich und den beiden Glasstäben ein. Ein Bindemittel (sealing compount) wird angewandt, um die Stangen in der Klemmlage zu halten, worauf das Ganze bei erhöhten Temperaturen ausgehärtet wird. Das überschüssige Glas wird entsprechend den gestrichelten Linien in Fig. 4 B abgeschliffen, so daß die in Fig. 4 C dargestellten Teile zurückbleiben. Eine Fläche 50, die die Druckfläche darstellt, erhält man mit den Spitzen der Drähte 44 zwischen den Resten der Glasstäbe 46 und 42. Der Glasstab 48 und die Kante des Glasstabes 42 an der anderen Seite des Drahtes werden so weggeschliffen, daß diese Drahtenden unter der Druckfläche 50 bleiben. Diese Enden werden verdeckt, wenn das Ganze in den Schlitz der Frontplatte der Röhre eingekittet wird, die Vorzugsweise aus Aluminium besteht. Der Elektronenstrahl bestreicht die Drähte, wie es durch den Pfeil angedeutet ist. Die Ladung wird in folgender Weise auf das Papier aufgebracht: Angesichts der zuvor beschriebenen Drahtanordnung ist jeder Draht gegen Erde und die anderen isoliert. Jeder Draht, auf den der Kathodenstahl nicht auftrifft, beginnt sich zum Kathodenpotential aufzuladen. Wenn das Potential des Drahtes einen Schwellwert in bezug auf die Grundebene erreicht hat, erfolgt eine Entladung zwischen dem Draht und Erde. Wenn ein dielektrischer Schriftträger sich zwischen dem Drahtende und der leitenden Stange befindet, so besteht eine Ladungsstelle unter dem Draht auf dem dielektrischen Medium bzw. Schriftträger. Da sich das Papier mit sehr hoher Geschwindigkeit bewegt, wurden die besten Ergebnisse erzielt, wenn die Seite des Papiers, die sich an dem geerdeten Leiter befindet, leitend gemacht wird, obgleich dies für ein gutes Ergebnis nicht nötig ist. Hierdurch wird jede elektrostatische Ladung ausgeschlossen, die infolge Reibung des Papiers an den Abgabe- und Aufnahmerollen und anderen erforderlichen Führungseinrichtungen entsteht. Wie bereits erwähnt, kann das Kathodenstrahlbündel wiederholt über die Drähte streichen innerhalb der elektrostatischen Druckröhre synchron mit dem Abtaster auf den Linien des Originalschriftstücks 10. Das Papier wird mit einer Gesdrwindigkeit vorgezogen, die durch die Geschwindigkeit bestimmt wird, mit der der Abtaster das Schriftstück in senkrechter Richtung bestreicht. Die Bild- oder Intensitätssignale steuern das Kathodenstrahlbündel in der elektrostatischen Druckröhre. Daher können diese Bildsignale veranlaßt werden, den Strahl auf einen be- 468 sonderen Draht zu bringen, dessen Lage dem Teil des Buchstaben oder Bildes entspricht, das zu der Zeit auf dem Original abgetastet wird, und den Strahl abzuschalten oder abzulenken oder zu vermindern, so daß der Draht in der vorbestimmten Verweilzeit nicht aufgeladen wird, bei einem besonderen Draht, der einer Stelle des Originals entspricht, die nicht beschriftet ist. Daher werden die Buchstaben, wenn das Papier an den Drahtspitzen vorbeigezogen wird, die an dem Originalschriftstück abgetastet werden, als elektrostatisches Ladungsmuster reproduziert. Durch Verwendung einer bekannten elektrostatischen Entwicklungseinrichtung kann die Kopie in kontinuierlicher Weise ebenso schnell hergestellt werden, wie sie durch die elektrostatische Schreibröhre zugeführt wird. Angesichts der Tatsache, daß eine einzige Reihe von Drähten verwendet wird, ist die einzige Ablenkung des Schreibkathodenstrahles, die erforderlich ist, diejenige entlang den Drähten, was einer horizontalen Ablenkung des Abtasters entspricht. Die andere erforderliche koordinierte Bewegung erhält man durch Bewegung des Papiers außerhalb der Röhre, die in einfacher Weise erfolgt. Die senkrechten Ablenkungswindungen haben dementsprechend nur eine Gleichstromvorspannung, um das Kathodenstrahlbündel auf die Drähte auszurichten. Obgleich eine Fernsehkameraröhre als Erläuterung des Abtasters, der verwendet werden kann, beschrieben wurde, können auch im Rahmen der Erfindung mechanische Abtaster wie bei der Faksimile-Reproduktion verwendet werden. Es ist nur erforderlich, daß die Abtastgeschwindigkeitsinformation zur Synchronisierung der Geschwindigkeit des dielektrischen Schriftträgers zur Verfügung steht und daß Abtast- und Intensitätssignale zur Ablenkung des Strahles über die Drähte und zur gleichzeitigen Modulierung des Strahles vorhanden sind, um ein elektrostatisches Muster zu erzeugen, das der Schrift oder dem Zweitonbild auf dem Originialschriftbild entspricht. Es ist auch nicht notwendig, eine elektrostatische Druckröhre als Kopiergerät zu verwenden, da durch Verwendung gegenwärtiger Informationsbehandlungsverfahren die Möglichkeit besteht, Daten als codierte Informationen auf Papier oder Magnetbändern zu speichern. Diese Informationen können dann in Ablenkungs- und Intensitätssignale für die elektrostatische Druckröhre übertragen werden, wodurch die codierte Information in verständliche menschliche Sprache mit hoher Geschwindigkeit direkt vom Band übertragen werden kann. Auf diese Weise kann die elektrostatische Druckröhre auch als Ausgangsdrucker für eine Informationsbehandlungsmaschine verwendet werden. Es wurde ein neues und zweckmäßiges Verfahren nebst Vorrichtung für elektrostatisches Drucken beschrieben, das weniger Apparate als bisher benötigt und das mit der sehr hohen Geschwindigkeit der Kathodenstrahlröhre arbeitet. Patentansprüche:

1. Elektrostatisches Druckverfahren mit Hilfe einer Kathodenstrahlröhre, deren. Stirnwand isoliert voneinander eingebettete Drahtenden zur Erzeugung von Ladungsbildern durch Elektronenstrahlen durchragen, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kathodenstrahlröhre verwendet wird, bei der die

Drahtenden in einer Reihe angeordnet sind und das Papierband kontinuierlich im rechten Winkel an der Drahtspitzenreihe entlangbewegt wird.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathodenstrahlröhre in der Stirnwand

isoliert voneinander eingebettete, durchragende, in einer einzigen Reihe angeordnete Drahtenden und ein Steuergitter zur Steuerung der Intensität des Strahles aufweist sowie eine Einrichtung zur Richtung des StraJhles und zur Ablenkung des Strahles über die Drähte.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

© 809 789/39 3.59