DE1280282B - Nachrichtendrucker zum zeilenweisen Aufzeichnen von Schriftzeichen mit einer xerographischen Trommel - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. α.:

H04m

Deutsche Kl.: 21 al - 32/04

Nummer: 1280282

Aktenzeichen: P 12 80 282.3-31 (R 41397)

Anmeldetag: 25. August 1965

Auslegetag: 17. Oktober 1968

Die Erfindung betrifft einen Nachrichtendrucker, bei dem auf einer photoempfindlichen Schicht Zeile für Zeile belichtet wird. Insbesondere befaßt sich die Erfindung mit einer Einrichtung, die es gestattet, zunächst achsferne, d.h. in Abstand von der optisehen Achse gelegene Typen in einer Zeile auf der photoempfindlichen Schicht abzubilden.

Nachrichtendrucker empfangen ein elektrisches Signal, welches in ein Schriftzeichen auf einem Kopierpapier umgesetzt werden soll. Bei dem erfindungsgemäßen Gerät geschieht dies in der Weise, daß die elektrischen Signale in Lichtbilder umgesetzt werden durch Beleuchten verschiedener Typen einer Typenplatte. Die Typenplatte ist in Spalten angeordnet und jede Spalte enthält sämtliche Typen, die überhaupt gedruckt werden sollen.

Aus der USA.-Patentschrift 2 725 786 ist bereits ein Gerät bekannt, bei dem einen gewissen Abstand zur optischen Achse aufweisende Typen in einer einzigen die optische Achse enthaltenden Zeile abgebil- ao det werden können. Bei diesem bekannten Gerät werden Stanzlöcher einer HoUerithkarte in eine Zeile abgebildet, um die Karte so leichter lesen zu können. Dazu ist in den optischen Weg ein Glasblock eingeschaltet, der als Lichtleitelement dient. Der Glasblock ist jedoch relativ groß und nimmt daher viel Platz in Anspruch. Da aus optischen Gründen von den in den Glasblock eintretenden Lichtstrahlen ein Lichtweg vorbestimmter Länge zurückgelegt werden muß, damit alle mit Abstand zur optischen Achse einfallenden Lichtstrahlen auch wieder in die optische Achse zurückgeführt werden, sind die nachteiligen, relativ großen Abmessungen des Glasblocks bedingt. Außerdem ist das aus optischen Gründen erforderliche Verhältnis von Länge zu Dicke des Glasblocks so, daß es bereits schwierig wird, die Planparallelität der Flächen zu erhalten.

Bei Schnelldruckern und Faksimilegeräten ist auch die Verwendung von Lichtleitfasern bekannt, um im Abstand zur optischen Achse auftretende Zeichen in eine die optische Achse enthaltende Zeile zurückzuführen. Eine solche Anordnung einer Vielzahl von Lichtleitfasern, für deren Abmessungen die gleichen bereits für den bekannten Glasblock genannten Bedingungen gelten, ist jedoch sehr aufwendig und führt ebenfalls zu unangenehm großen Abmessungen eines solchen Druckers.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein raumsparenderes Gerät zu schaffen. Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine in den Lichtweg zwischen der Typenplatte und der xerographischen Trommel eingeschaltete plan-Nachrichtendrucker zum zeilenweisen
Aufzeichnen von Schriftzeichen
mit einer xerographischen Trommel

Anmelder:

Rank Xerox Limited, London

Vertreter:

Dipl.-Ing. F. Weickmann,

Dipl.-Ing. H. Weickmann

und Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke, Patentanwälte,

8000 München 27, Möhlstr. 22

Als Erfinder benannt:
Gordon Philip Taillie,
Rochester, N. Y. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 1. September 1964
(393 698)

parallele Glasplatte durch Versilberung der Kantflächen von den Lichtstrahlen in verschiedenen Richtungen durchlaufen wird.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform weist die planparallele Glasplatte eine erste Kantfläche gegenüber der Oberfläche der xerographischen Trommel und eine zweite Kantfläche gegenüber der Typenplatte auf.

Ferner ist vorzugsweise eine Projektionslinse zwischen der Typenplatte und der Glasplatte angeordnet, welche das von den jeweils beleuchteten Schriftzeichen einfallende Lichtstrahlenbündel auf die anliegende Kantfläche zwischen den parallelen Reflexionsflächen der Glasplatte unter solchem Winkel wirft, daß die Lichtstrahlen an den parallelen Reflexionsflächen der Glasplatte Totalreflexion erleiden.

Der Lichtweg in der Glasplatte wird derart bemessen, daß an der xerographischen Platte eine Fokussierung eintritt.

Die Figuren erläutern die Erfindung. Es stellt dar

Fig. 1 das Schema eines erfindungsgemäßen Nachrichtendruckers,

F i g. 2 perspektivische Ansicht einer Ausführungsform eines erfindungsgemäß eingesetzten Lichtleiters, F i g. 3 eine Ansicht einer Typenplatte,

809 627/1081

3 4

F i g. 4 die räumliche Anordnung der Bilder bei der Das Entwicklermaterial wird von einem Behälter

üblichen Projektionsoptik, am Boden des Entwicklergehäuses 24 an die Platten-

F i g. 5 und 6 alternative Ausführungsformen des oberfläche mittels eines Förderers 26 angeliefert und Lichtleiters. wird über die Trommeloberfläche gestreut, von der

In F i g. 1 ist eine Ausführungsform eines Nach- 5 es zum Boden des Entwicklergehäuses zurückfällt; richtendruckers beispielshalber dargestellt. Dieser die Trägerteilchen tragen das Tonermaterial zum Be-Nachrichtendrucker umfaßt eine xerographische hälter bis zur Trommel. Bei Berührung mit den nicht Trommel 10, d. h. eine Trommel mit einer leitenden aufgeladenen Bildteilflächen haftet das Tonermaterial Unterlage und darüber einer photoleitenden Be- an der Trommeloberfläche an, während es in den Schichtung. Weiter umfaßt der Drucker eine Ka- io nicht belichteten und deshalb noch beladenen Teilthodenstrahlröhre 12 zur Erzeugung eines fliegenden flächen durch die dort vorhandene Ladung ab-Lichtflecks; vor der Kathodenstrahlröhre ist eine gestoßen wird und in den Behälter zurückfällt. Es Relaislinse 13 angeordnet. Eine Feldlinse 15 ist vor bildet sich also ein Pulverbild, entsprechend der einer undurchlässigen Typenplatte 14 angeordnet, die früheren Belichtung. Die Trommel gelangt mit dem transparente Schriftzeichen tragt. Eine Projektions- 15 das Pulverbild tragenden Flächenelement dann in linse 18 findet sich im Lichtweg vor der Typenplatte eine Übertragungsstation D, in der Papier oder ver-14. Dann folgt eine Typenplazierungsplatte 16, näm- gleichbares Material 28, von einer Rolle 30 komlich eine lichtleitende Platte, welche die Lichtbilder mend, über eine Papierführungsrolle 32 zugeführt darstellenden Strahlenbündel von der Linse 18 zu der wird und in Kontakt mit der xerographischen Tromxerographischen Trommel 10 weiterleitet. Eine Ein- 20 mel gelangt. Ein der Übertragung des Pulverbilds gangssteuerung 20 steuert die Kathodenstrahlröhre dienendes Koronaentladegerät 34 bringt eine elektro-12 in der Weise, daß der Lichtfleck der Kathoden- statische Ladung auf die Papieroberfläche, während strahlröhre bestimmte Stellungen relativ zur Typen- das Papier in Kontakt mit der Trommeloberfläche platte 14 einnimmt. steht. Die elektrostatische Entladung hat entgegen-

Das beispielshalber beschriebene Gerät setzt op- 25 gesetzte Polarität wie die Ladung des Tonermaterials; tische Bilder in gedruckte Worte auf einem Blatt so wird das Tonermaterial von der Trommelober-Papier um; es ist ein bekanntes xerographisches Ge- fläche auf das Papier übertragen. Das Papier läuft rät. Die gleichen Resultate könnten aber auch erzielt dann durch ein Schmelzgerät 35, in dem dem Papier werden, indem man andere photoleitende Flächen und dem Tonermaterial Wärme zugeführt wird. Das dort anbringt, wo im Beispielsfall die xerographische 30 Tonermaterial schmilzt hier zusammen und bindet Trommel 10 sitzt. Die Trommel 10 trägt, wie bereits sich an die Papieroberfläche. Das Papier trägt nunerwähnt, eine photoleitende Fläche, die im Dunkeln mehr ein permanentes Pulverbild und kann auf der elektrisch isoliert. Die Trommel wird durch eine Rolle 30 aufgewickelt werden. Die durch den Über-Reihe von Bearbeitungsstationen durch einen Motor tragungsvorgang von dem Pulverbild befreite Ober-Mot-1 gedreht. Der Motor Mot-1 schaltet die Trom- 35 flächenzone der Trommel wird anschließend in eine mel zeilenweise vorwärts. Nach Belichtung einer Reinigungsstation E geschaltet, in der ein Paar rotie-Zeile der Trommel wird sie durch den Motor Mot-1 render Bürsten 38 etwaige Pulverrückstände von der um eine Zeile weitergedreht. Die Trommel wird Trommeloberfläche bürsten, worauf diese wieder aufjedesmal gestoppt, wenn eine Zeile gedruckt wird, geladen und erneut belichtet wird; diese Vorgänge so daß die Buchstaben in gerader Linie erscheinen. 40 sind aus der xerographischen oder elektrophoto-Auf diese Weise kann man die Schriftzeichen und graphischen Technik wohl bekannt. Zeilendruckzeiten variieren. Es ist auch möglich, die In Fig. 2 ist ein System dargestellt, durch das

Glasplatte relativ zu der Trommelachse schräg zu mittels einer Kathodenstrahlröhre ein Lichtfleck stellen, so daß eine Zeile bei laufender Trommel hoher Leuchtdichte hinter dem jeweils interessierenbelichtet werden kann, ohne daß dadurch eine Ver- 45 den Schriftzeichen einer Typenplatte erzeugt werden zerrung erfolgt. kann. Die Typenplatte 14 ist aus lichtundurchlässigem

Wenn die xerographische Trommel 10 durch den Material und trägt transparente Schriftzeichen, beiMotor Mot-1 eine Ladestation A durchläuft, so er- spielsweise kann die Typenplatte 14 ein teilweise bezeugt ein Koronaentladegerät 22 eine gleichmäßige lichteter photographischer Film sein und ein anderes elektrostatische Ladungsverarbeitung auf der Ober- 50 Material mit Schriftzeichen hoher Auflösung. Auf der fläche der Trommel. Die Trommel dreht sich dann Platte sind in den vertikalen Spalten sämtliche überweiter und gelangt mit dem vorher elektrostatisch haupt vorkommenden Schriftzeichen angeordnet. Die aufgeladenen Flächenelement in eine Belichtungs- Zahl der Spalten, die wiederkehrend die gleichen Station B, in der dieses Flächenelement belichtet wird. Schriftzeichen tragen, entspricht der Zahl der Schrift-Durch die Belichtung wird die photoleitende Fläche 55 Zeichenpositionen in einer zu druckenden Zeile. Ein in den belichteten Stellen leitend; die elektrische La- Ausschnitt aus einer Schriftzeichenplatte 14 ist in dung fließt aus diesen Stellen ab, und es entsteht eine F i g. 3 dargestellt.

der Belichtung entsprechende Ladungsverteilung. Die Die Platte 14 ist nächst der Außenfläche der Ka-

Trommel dreht sich dann weiter, und das soeben thodenstrahlröhre angeordnet. Eine Relaislinse fokusbelichtete Flächenelement gelangt in eine Entwick- 60 siert den Lichtfleck auf die Platte. Die Platte kann lungsstation C, in der Entwicklermaterial für eine aber genausogut auch innerhalb der Kathodenstrahlreibungselektrische Ladung der gleichen Polarität, röhre, etwa auf deren Leuchtstofffläche angeordnet wie die Trommeloberfläche, über die Trommelober- sein. Wenn die Platte außerhalb der Röhre angeordnet fläche gestreut wird. Das Entwicklermaterial ist ge- ist, so ist es manchmal vorteilhaft, eine Überlappung bildet von feinzerteiltem pigmentiertem Harzpulver, 65 des Lichtflecks über mehrere Schriftzeichen dadurch das im folgenden als Toner bezeichnet wird; dieser zu verhindern, daß man das Lichtstrahlenbündel von Toner haftet auf der Oberfläche von Glasperlen, die der Leuchtstofffläche bis zu dem zu erleuchtenden im folgenden als Trägerteilchen bezeichnet werden. Schriftzeichen durch eine Fiberglasoptik führt.

Die Projektionslinse 18 würde normalerweise in einer Bahnebene, entsprechend der Anordnung der illuminierten Schriftzeichen, die Schriftzeichen auf der Platte wiedergeben, und zwar in einer Bahnebene, tangential zur Trommel und senkrecht zur optischen Achse, wie in F i g. 4 dargestellt. Das Schriftzeichenplazierungselement 16 gemäß F i g. 2 ist eine Glasplatte, welche das aus der Projektionslinse kommende Licht auffängt und alle Schriftzeichen, wenn sie auch vertikalen Abstand von der optischen Achse haben, auf die optische Achse zurückführt, während die horizontale Koordinate des Schriftzeichenorts unbeeinflußt bleibt. Dadurch ist eine Möglichkeit geschaffen, die Bilder ohne bewegte Teile einzuführen, und man hat für jede Schriftzeichenposition die gesamte Skala von Schriftzeichen zur Verfügung.

Das System bietet den weiteren Vorteil, daß die zu verwendenden Schriftzeichen vollständig ausgetauscht werden; man braucht dazu nur die Typen oder die Schriftzeichenplatte auszutauschen.

Kathodenstrahlröhren als Lichtquellen zu verwenden, ist dann besonders günstig, wenn man sehr rasch auf Grund elektrischer Signale Typen drucken will, sei es auf Grund von Signalen, die aus Fernübertragungen oder aus Computern stammen. Die elektrischen Signale werden durch die Eingangssteuerung 20 empfangen und verarbeitet.

F i g. 4 zeigt die örtliche Beziehung zwischen Typenplatte, Projektionslinse und Bildebene. Der Einfachheit halber sind immer nur die Zentralstrahlen eines jeden Bildzeichens eingezeichnet. Um alle Schriftzeichen der Typenplatte in einer Zeile der optischen Achse abzubilden und nicht in der räumlichen Anordnung, wie sie in F i g. 4 gezeigt ist, schaltet man die Glasplatte 16 zwischen der Projektionslinse und der Bildebene ein. Die von den Schriftzeichen einfallenden Lichtstrahlenbündel gehen dann durch die Projektionslinse hindurch und werden hinter dem Austritt aus dieser durch die Platte 16 aufgefangen. Die die Schriftzeichen repräsentierenden Lichtstrahlenbündel werden zwischen den Flächen der Platte 16 hin und hergeworfen; sie durchlaufen dabei einen Lichtweg, der der Länge des Lichtwegs von der Projektionslinse bis zur Bildebene äquivalent ist, bis auf eine Korrektur, die von dem Refraktionsindex des Glasplattenmaterials herrührt. Mit anderen Worten: die Länge des Lichtwegs innerhalb der Glasplatte ist bestimmt durch den Lichtweg von der Projektionslinse bis zur Bildebene in Luft, korrigiert durch den Refraktionsindex des Glases als Multiplikationsfaktor für den Weg. Die hinzukommende Leere kompensiert die Winkeländerungen, die der Lichtweg beim Eintritt in die Glasplatte erleidet und die damit auch der Winkel erfährt, unter dem die Lichtstrahlen die reflektierenden Flächen beaufschlagen.

Der Abstand der reflektierenden Flächen voneinander ist gleich dem Winkelabstand der Schriftzeichenzentren, gemessen zwischen den Schriftzeichenzentren aufeinanderfolgender Zeilen in Zeilenfortschaltrichtung. Die Zahl der Reflektionen der einzelnen Schriftzeichen zwischen den reflektierenden Flächen hängt ab von der Position des abzubildenden Schriftzeichens gegenüber der optischen Achse. Ein zentrales Schriftzeichen einer Spalte erfährt keine Reflexion zwischen den Flächen. Die außerhalb des Zentrums liegenden Schriftzeichen erfahren Reflexionen, und zwar ist die Zahl der Reflexionen gleich der numerischen Positionskoordinate gegenüber dem zentralen Schriftzeichen. Damit die Schriftzeichen alle in der richtigen Stellung erscheinen, muß die Stellung der Schriftzeichen auf der Typenplatte, so wie in F i g. 3 dargestellt, abwechselnd nach oben und nach unten weisen. Durch die in F i g. 2 dargestellte Ausführungsform wird die Gesamtgröße des Druckers reduziert, indem die Größe des Lichtleiters oder Typenplazierungselements 16 reduziert wird. Die als Lichtleiter dienende Glasplatte 16 weist parallele reflektierende Flächen auf, so daß das Licht immer gleichmäßig reflektiert wird, unbeachtet der Fortpflanzungsrichtung. Die Lichtstrahlen treffen auf die reflektierenden Flächen auf unter Winkeln, welche unterhalb des kritischen Winkels liegen und werden deshalb längs der gestrichelten Linien in F i g. 2, 5 und 6 reflektiert. Die Platte 16 ist so geformt, daß die Lichtstrahlen, wie durch die gestrichelten Linien angedeutet, auf mehrfach umgelenkten Wegen durch die Glasplatte verlaufen. Die Länge des Lichtwegs von der Linse 18 bis zur xerographischen Trommel 10 ist gleich der Länge des Lichtwegs durch ein geradliniges Lichtleitelement, wie es in F i g. 1 dargestellt ist.

Die durch die Linse 18 laufenden Strahlen werden durch die Kantfläche 40 der Glasplatte aufgefangen und zwischen den parallelen Flächen der Glasplatte hin- und herreflektiert, bis sie an die gegenüberliegende Kantfläche 42 gelangen. Die Kantfläche 42 ist versilbert und wirft die Lichtstrahlen in die Glasplatte zurück, wo sie längs des gestrichelt eingezeichneten Wegs bis zu einer dritten Kantfläche 44 gelangen, die ebenfalls versilbert ist. Von dieser erst werden die Lichtstrahlen auf die xerographische Trommel 10 geworfen. Die Lichtstrahlen werden auf dieser letzten Teilstrecke weiterhin zwischen den reflektierenden Flächen der Platte hin und hergeworfen, so lange, bis sie die Kantfläche 46 erreichen, die nun aber nicht versilbert, sondern lichtdurchlässig ist. Hier treten die Lichtstrahlen aus und belichten die photoempfindliche Oberfläche der Trommel. Wie bereits ausgeführt, ist die Gesamtlänge des Lichtwegs gleich der Länge in einem geradlinigen Lichtleitelement, wie es F i g. 1 zeigt. Die Winkel der Kantflächen 42 und 44 sind so bemessen, daß die Lichtstrahlen letztlich die xerographische Trommel erreichen.

Die Platte 16 ist eine verhältnismäßig dünne Platte; benutzt man sie so, wie in F i g. 1 dargestellt, so wird sie ziemlich lang und beansprucht viel Platz. Außerdem wird das Verhältnis von Länge zu Dicke dann ein solches, daß es schwierig wird, die Planparallelität der Flächen zu erhalten. Indem man das optische System sozusagen »faltet«, wie in Fig. 2 dargestellt, reduziert man die Gesamtabmessungen der Platte 16 beträchtlich und gleichzeitig auch das kritische Verhältnis von Dicke zu größter Längsausdehnung. Insgesamt erhält man somit reduzierte Größe des Druckers.

In den F i g. 5 und 6 sind alternative Möglichkeiten für die Führung des Lichtstrahls in der Platte gezeichnet. Das lichtleitende Element 16 weist hier versilberte Kantflächen 48 und 50 für den Fall der F i g. 5 und 52 für den Fall der F i g. 6 auf.

Eine Typenplatte, wie sie in F i g. 3 gezeigt ist, wird im Betrieb an der Kathodenstrahlröhre oder nächst derselben angeordnet unter Zwischenschaltung einer Relaislinse zwischen der Kathodenstrahlröhre

und der Typenplatte. Wenn ein Signal von einer fernen Signalquelle, etwa von einem Nachrichtenübertragungssystem oder einem Computer, kommt, so gelangt es in die Eingangssteuerung 20 und wird dort dazu verwendet, den Ort des Lichtflecks auf der Kathodenstrahlröhre zu steuern. Wenn ein bestimmtes Schriftzeichen gedruckt werden soll, so gibt es eindeutig zugeordnete Positionen für den Lichtfleck, so daß das zu beleuchtende Schriftzeichen beleuchtet wird. Das die Platte durchsetzende Licht wird durch die Projektionslinse fokussiert und von dem Schriftzeichenplazierungselement 16 abgefangen, in diesem innerlich reflektiert und schließlich auf die photoempfindliche Fläche 10 geworfen. Nachdem die photoempfindliche Fläche 10 über eine ganze Zeilenlänge belichtet worden ist, wird die Trommel um eine Zeile fortgeschaltet und der Lichtfleck beginnt dann erneut, über die Kathodenstrahlröhre zu wandern.

Claims (4)

Patentansprüche: ao

1. Nachrichtendrucker zum zeilenweisen Aufzeichnen von Schriftzeichen mit einer xerographischen Trommel, einer lichtundurchlässigen Typenplatte mit transparenten Typen, einer selektiven Beleuchtung für die einzelnen Typen und eine aus einer planparallelen Glasplatte bestehende Lichtumsetzvorrichtung zur Umsetzung der von verschiedenen, den Typen der Typenplatte entsprechenden achsfernen Positionen kornmenden Lichtstrahlenbündel in Richtung auf eine durch die optische Achse gehende Zeile, dadurch gekennzeichnet, daß die Glasplatte (16) in den Lichtweg zwischen der Typenplatte (14) und der xerographischen Trommel (10) eingeschaltet ist und daß diese Glasplatte (16) durch Versilberung mindestens einer der Kantflächen (42,44) von den Lichtstrahlen in verschiedenen Richtungen durchlaufen wird.

2. Nachrichtendrucker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die planparallele Glasplatte (16) eine erste Kantfläche (46) gegenüber der Oberfläche der xerographischen Trommel (10) und eine zweite Kantfläche (40) gegenüber der Typenplatte (14) aufweist.

3. Nachrichtendrucker nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Projektionslinse (18) zwischen der Typenplatte (14) und der Glasplatte (16) angeordnet ist, welche das von den jeweils beleuchteten Schriftzeichen (A, B, C ,D ...) einfallende Lichtstrahlenbündel auf die anliegende Kantfläche (40) zwischen den parallelen Reflexionsflächen der Glasplatte (16) unter solchem Winkel wirft, daß die Lichtstelle an den parallelen Reflexionsflächen der Glasplatte (16) Totalreflexion erleiden.

4. Nachrichtendrucker nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtweg in der Glasplatte (16) derart bemessen ist, daß an der xerographischen Platte (10) eine Fokussierung eintritt.

In Betracht gezogene Druckschriften:
USA.-Patentschrift Nr. 2 725 786;
»Journal of the Society of Motion Picture and Television Engineers«, 1960, Nr. 10, S. 705 bis 710.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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