DE1946815B2 - Anordnung zur elektrostatischen aufzeichnung - Google Patents
Anordnung zur elektrostatischen aufzeichnungInfo
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Description
dehnung der Gruppe entsprach, angebracht war. Liegen die Gruppen der Bildelektroden unmittelbar
nebeneinander, was in praktisch allen Anwendungsbereichen der Fall ist, ergeben sich in den Randbereichen
einer Gruppe Störungen im Ladungsbild, die sich je nach Aufzeichnungsbedingungen entweder als zu
schwaches Ladungsbild oder als Schattendruck bemerkbar machen. Die Ursache dieser Störung liegt
in der durch das Potential an den Gegenelektroden bedingten und von den Aufzeichnungsträgereigenschäften
abhängigen Potentialverteilung im Substrat des Aufzeichnungsträgers. Elektrostatische Aufzeichnungsträger
haben nämlich grundsätzlich eine aus mindestens zwei Schichten bestehende Struktur,
und zwar zunächst ein Substrat, das durch geeignete Maßnahmen eine gewisse Leitfähigkeit (10~8 bis 10~4
S/cm) erhalten hat, und auf dem Substrat eine dünne dielektrische Schicht, auf der das Ladungsbild gebildet
und gehalten wird. Die Potentialverteilung in einem Substrat, das mit auf unterschiedlichem Potential liegenden
Gegenelektroden in Kontakt ist, wird einerseits durch die mehr oder weniger homogene Leitfähigkeitsverteilung
im Substrat bestimmt. Andererseits wurde jedoch gefunden, daß der Übergangswiderstand
zwischen Gegenelektroden und Substrat einen sehr viel größeren Einfluß auf diese Potentialverteilung
hat, da er im allgemeinen sehr viel größer ist als der aus der Substratleitfähigkeit herrührende Durchgangswiderstand.
Die Potentialverteilung im Substrat weist daher an der Grenze zwischen zwei auf verschiedenem
Potential liegenden Gegenelektroden nicht den an sich gewünschten sprungartigen Verlauf auf,
sondern zeigt einen sich über mehrere Millimeter erstreckenden allmählichen Anstieg, der bereits innerhalb
des einen Gegenelektrodenbereichs beginnt und erst innerhalb des anderen Gegenelektrodenbereichs
endet. Die Folge dieser allmählichen und nicht sprungartigen Potentialänderung ist bei Anwendung
relativ kleiner Spannungen für die Ladungsbilderzeugung eine Schwächung des Ladungsbildes am Rande,
während bei höheren Spannungen zwar auch im Randbereich der Gegenelektrode eine ausreichende
Ladungsmenge übertragen wird, statt dessen aber zusätzlich Zeichen der vorigen oder folgenden Gruppe
als Schattendruck auftreten.
Zur Vermeidung dieser Nachteile wird erfindungsgemäß bei der eingangs genannten Anordnung vorgeschlagen,
daß einerseits die korrespondierenden Bildelektroden der ungeradzahligen Gruppen und andererseits
die korrespondierenden Bildelektroden der geradzahligen Gruppen elektrisch verbunden sind und
jeweils zwei nebeneinanderliegende Gegenelektroden gleichzeitig schaltbar und so angeordnet sind, daß die
beiden äußeren Randbereiche jedes möglichen Gegenelektrodenpaares um mehrere Bildelektrodenbreiten
über die dem mittleren Bereich dieses Gegenelektrodenpaares gegenüberliegende Bildelektrodengruppe
hinausragen.
Durch diese Anordnung wird in jedem Fall gewährleistet,
daß im Bereich der gewünschten Gruppe der angesteuerten Bildelektroden das Potential im Substrat
den vollen Wert angenommen hat und im Bereich der übrigen Gruppen der angesteuerten Bildelektroden
das Potential im Substrat auf dem Minimalwert bleibt. Schattendruck oder zu schwache Bilder in den
Randbereichen der Gegenelektroden können hierbei nicht auftreten.
Eine nähere Beschreibung eines Ausführungsbeispiels wird an Hand der Zeichnung durchgeführt. Es
zeigt
Fig. 1 die Potentialverteilung im Substrat an der Grenze zweier Gegenelektroden mit unterschiedlichem
Potential,
Fig. 2 Anordnung und Schaltung von Bild- und Gegenelektroden.
Wird ein elektrostatischer Aufzeichnungsträger, insbesondere ein solcher, dessen Substrat eine papierartige
Substanz ist, mit einer Gegen- oder Grundelektrode in Kontakt gebracht, so kann man in der Kontaktzone
einen von verschiedenen Parametern abhängigen Übergangswiderstand feststellen. Bei nicht zu
großem Kontaktdruck ist dieser auf die Flächeneinheit bezogene Widerstand sehr viel größer als der ebenfalls
auf die Flächeneinheit bezogene Durchgangswiderstand des Substrats. Die Ursache hierfür liegt z.T. sicherlich
darin, daß die papierartige, d. h. relativ rauhe Substanz nur an wenigen Punkten mit der Gegenelektrode
in elektrischem Kontakt steht. Die Folge dieses Übergangswiderstandes ist eine schematisch in Fig. 1
dargestellte Potentialverteilung 4>s im Substrat, wenn
der Aufzeichnungsträger auf zwei Gegenelektroden la und Ib mit unterschiedlichem Potential (z. B. +'U
bzw. — U) liegt. Der Aufzeichnungsträger 2 besteht aus dem relativ leitfähigen Substrat 4 und der Iadungsbildtragenden
Schicht 5. Zwischen Substrat 4 und den Gegenelektroden 1 entsteht der Übergangswiderstand
3. Die Kurve 6 stellt die ortsabhängige Potentialverteilung an der Grenze zwischen Substrat 4
und elektrischer Schicht 5 dar.
Der in F i g. 1 dargestellte typische Potentialverlauf verliert seine störende Wirksamkeit, wenn eine Elektrodenanordnung
gemäß Fig. 2 verwendet wird. Der Aufzeichnungsträger 2 kann senkrecht zur Zeichenebene
durch die Druckkopf-Elektrodenanordnung, bestehend aus den Bildelektroden 12 und den Gegenelektroden
11, hindurchbewegt werden, so daß ein reihen- oder zeilenweiser Aufbau des Ladungsbildes
möglich ist. Die Bildelektroden sind zu Gruppen Gr1
bis Grn zusammengefaßt und werden durch Schalter
Ζνμ (ν= 1 oder 2, γ= 1... m) geschaltet.
Die korrespondierenden Bildelektroden in den ungeradzahligen Gruppen sind elektrisch verbunden und
zu einer Serie von Zeichenschaltern Zly (Z11...
Zlm7gelührt, während entsprechend die Bildelektroden
in den geradzahligen Gruppen zu den Zeichenschaltern Z2y (Z21 ... Z2m) geführt sind. Die Gegenelektroden
11 liegen einzeln an entsprechenden Schaltern G1 bis Gn+1, die in praxi natürlich durch
geeignete elektronische Schaltungen realisiert werden können. Die räumliche Anordnung der Gegenelektroden
ist derart gewählt worden, daß eine Bildelektrodengruppe Grx dem den Schaltern Gx und
Gx+1 zugeordneten Gegenelektrodenpaar 11 gegenüberliegt
und die dieser Gruppe Grx nicht gegenüberliegenden Randbereiche des Gegenelektrodenpaares
etwa gleiche Größe haben, wobei λ eine ganze Zahl aus der Zahlenreihe 1 ... η bedeutet. Wird
nun eine Aufzeichnung im Bereich der Bildelektrodengruppe Gr7 gewünscht, so müssen für ungerades
λ die notwendigen Zeichenschalter Ζ2γ und für gerades
λ die entsprechenden Schalter Ζ2γ betätigt
sowie die Schalter Gx und Gx+1 eingeschaltet werden.
Für die Anwendung dieses Verfahrens in schnellen Zeilendruckern ergibt sich für die Gx ein sehr einfacher
Impulsplan, da man zweckmäßigerweise die Auf-
zeichnung gruppenseriell vornehmen sollte. Im ersten Takt einer Reihe sind daher Gegenelektrodenschalter
G1 und G2 einzuschalten; von den Bildelektroden 12
aus Gruppe Gr1 können jetzt durch Auswählen bestimmter,
die Information wiedergebender Schalter von Zly die gewünschten Ladungsbildpunkte aufgezeichnet
werden. Im zweiten Takt folgen Gegenelektrodenschalter G2 + G3 sowie für Gruppe Gr2
die gewünschten Schalter Z2y. Im dritten Takt folgen Gegenelektrodenschalter G3 und G4 für die Gruppe
Gr3, für diese Gruppe jedoch wieder bestimmte Schalter Z1 . Die Schaltergruppen Zly und Z2y
wechseln sicn also jeweils ab, während die Schalter G1 seriell ein- und ausgeschaltet werden und dabei
zwei Takte lang eingeschaltet bleiben.
Doch auch für beliebige Reihenfolge der Bildelektrodengruppen, z. B. für schnelle Recorder und Plotter,
ist die Anordnung vorteilhaft anwendbar. Es muß lediglich dafür Sorge getragen werden, daß bei einer
in Gruppe Grx gewünschten Aufzeichnung die beiden
Gegenelektrodenschalter Gx und Gx+1 eingeschaltet
werden.
Auf Grund der Beschreibung ist bei Anwendung der Anordnung in Schnelldruckern ein weiterer Vorteil
des Erfindungsgedankens erkennbar. Da nämlich die Zeichenschalter Ζ1γ und Ζ2γ abwechselnd gebraucht
werden, entfällt die Wartezeit zwischen zwei Takten, die bei Verwendung von elektronischen
Bauelementen in den Schaltern als Erholzeit für die eingeschalteten Zeichenschalter notwendig ist. Diese
ίο Erholzeit kann durch die Arbeitszeit der anderen
Gruppe von Zeichenschaltern ausgefüllt werden, wenn das Ausschwingen der Zeichenschalter in Form
eines Überschwingens in entgegengesetzter Richtung vor sich geht, wie z.B. in transformatorgekoppelten
Schaltern.
Gegenüber einer Druckkopfanordnung mit Widerstandsnetzwerk hat die vorgeschlagene Anordnung
den Vorteil, daß die zweckmäßig durch Halbleiterbauelemente zu realisierenden Gruppen- und Zeichenschalter
(Gx und Ζνγ) nur für etwa die halbe
Spannung ausgelegt werden müssen.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (2)
1. Anordnung zur elektrostatischen Aufzeichnung, bei welcher ein Bereich auf einem Aufzeichnungsträger
durch elektrisch geladene Teilchen geladen wird, die einer im elektrischen Feld zwischen
einer Bildelektrode und dem Aufzeichnungsträger entstehenden selbständigen Gasentladung
entstammen, die sich ausbildet, wenn durch koinzidierende Ansteuerung von auf beiden Seiten
des Aufzeichnungsträgers wirkenden Elektrodenanordnungen ein Schwellwert des elektrischen
Feldes überschritten wird, wobei die auf der Iadungsbildtragenden Seite des Aufzeichnungsträgers
befindlichen Bildelektroden, die zur Formung des gewünschten Ladungsbildes dienen, zu Gruppen
zusammengefaßt sind und korrespondierende Bildelektroden der verschiedenen Gruppen gemeinsam
schaltbar sind, während Gegenelektroden auf der Rückseite des Aufzeichnungsträgers
zur Auswahl der jeweils gewünschten Bildelektrodengruppe dienen, dadurch gekennzeichnet,
daß einerseits die korrespondierenden Bildelektroden der ungeradzahligen Gruppen (Gr1,
Gr3 ...) und andererseits die korrespondierenden Bildelektroden der geradzahligen Gruppen (Gr2,
Gr4...) elektrisch verbunden sind und jeweils zwei nebeneinanderliegende Gegenelektroden
(11) gleichzeitig schaltbar und so angeordnet sind, daß die beiden äußeren Randbereiche jedes mög-I
liehen Gegenelektrodenpaares um mehrere Bildelektrodenbreiten über die dem mittleren Bereich
I dieses Gegenelektrodenpaares gegenüberliegende 1 Bildelektrodengruppe hinausragen.
'
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gruppen- und Zeichenschalter
(GA und Ζνμ) Halbleiter sind bzw. aus Halbleiter-Bauelementen bestehen.
Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur elektrostatischen Aufzeichnung, bei welcher ein Bereich
auf einem Aufzeichnungsträger durch elektrisch geladene Teilchen geladen wird, die einer im elektrischen
Feld zwischen einer Bildelektrode und dem Aufzeichnungsträger entstehenden selbständigen
Gasentladung entstammen, die sich ausbildet, wenn durch koinzidierende Ansteuerung von auf beiden
Seiten des Aufzeichnungsträgers wirkenden Elektrodenanordnungen ein Schwellwert des elektrischen
Feldes überschritten wird, wobei die auf der ladungsbildtragenden Seite des Aufzeichnungsträgers befindlichen
Bildelektroden, die zur Formung des gewünschten Ladungsbildes dienen, zu Gruppen zusammengefaßt
sind und korrespondierende Bildelektroden der verschiedenen Gruppen gemeinsam schaltbar
sind, während Gegenelektroden auf der Rückseite des Aufzeichnungsträgers zur Auswahl der jeweils gewünschten
Bildelektrodengruppe dienen.
Derartige Anordnungen dienen zur schnellen Aufzeichnung graphischer Information, wie z.B. von
Buchstaben und Ziffern in sogenannten Schnelldrukkern oder bei schnellen Faksimile-Übertragungs-Verfahren.
Mit geeigneten Anordnungen sind aber auch Kurvenzüge oder sonstige bildliche Darstellungen
in entsprechender Weise herstellbar. Sie bestehen im allgemeinen aus drei Vorrichtungen, wobei in der
ersten Vorrichtung auf einem speziellen Aufzeichnungsträger durch geeignete Elektrodenanordnungen
ein der gewünschten Information entsprechendes Ladungsbild hergestellt wird. Dieses unsichtbare Ladungsbild
wird in einer zweiten Vorrichtung durch geeignete Mittel entwickelt, d.h. mittels trockener
ίο Pulver oder flüssiger Suspensionen sichtbar gemacht.
Das sichtbare Bild wird, falls notwendig, in einer dritten Vorrichtung dauerhaft mit dem Aufzeichnungsträger
verbunden, d.h. fixiert.
Der Aufzeichnungsvorgang beginnt also mit einer *5 bildmäßigen Aufladung des Aufzeichnungsträgers mit
Hilfe von »Bildelektroden«. Diese Bildelektroden sind der ladungsbildtragenden Seite des Aufzeichnungsträgers
zugewandt, während die Rückseite des Aufzeichnungsträgers mit sogenannten Gegenelektroden
in Kontakt gebracht werden muß. Zwischen Bild- und Gegenelektroden muß zur Erzeugung eines
Ladungsbildes eine elektrische Spannung angelegt werden, deren Größe vom Abstand Bildelektrode-Gegenelektrode
und den Aufzeichnungsträgereigena5 schäften abhängt. Die Spannung muß mindestens so
groß sein, daß im Luftspalt zwischen Bildelektrode und Aufzeichnungsträgeroberfläche eine selbständige
Gasentladung gezündet wird.
Diese Bildelektroden können sehr verschiedenartig angeordnet sein. Universell zur Aufzeichnung beliebiger
graphischer Informationen verwendbar sind nur Anordnungen, deren Elektroden jeweils einen
kleinen Ladungspunkt liefern, wie z. B. in einer Reihe nebeneinander oder in Matrixform angeordnete Stiftelektroden.
Da bei üblicher Schreibbreite von Drukkern und Registriergeräten zur Erreichung einer ausreichenden
Auflösung mehrere hundert bis tausend Stifte erforderlich sind, ist es zweckmäßig, die Stifte
nach einem Koinzidenzprinzip zur Wirkung zu bringen. Hierfür sind bereits verschiedene Methoden vorgeschlagen
und ausgeführt worden. Es sind z. B. Bildelektrodenanordnungen bekannt, bei denen jede
Stiftelektrode von einer Hilfselektrode begleitet ist, während eine einzige Gegenelektrode für alle BiIdelektroden
gemeinsam wirkt. Nur bei gleichzeitigem Anlegen einer elektrischen Spannung an die Stift- und
an die Hilfselektrode wird zwischen diesen beiden eine selbständige Gasentladung eingeleitet, die zu einer
punktförmigen Aufladung des Aufzeichnungsträgers an der Stelle des angesteuerten Elektrodenpaares
führt. Der Nachteil einer solchen Anordnung liegt in der allmählichen Abnutzung des Elektrodenpaares
und des dazwischen liegenden Isoliermaterials durch die ständige Funkenbildung. Andere Anordnungen
ohne unterteilte Gegenelektroden enthalten vor jeder Bildelektrode ein Widerstandspaar, das in einem vollständigen
Druckkopf zu einem Matrixnetzwerk zusammengefaßt ist und eine Koinzidenzansteuerung
ermöglicht. Nachteilig ist bei einer derartigen Anordnung der hohe Aufwand an Widerständen, die
komplizierte Herstellung des Druckkopfes und der relativ hohe Energieverbrauch im Widerstandsnetzwerk.
Es ist deshalb versucht worden, mit einfachen Bildelektrodenanordnungen und unterteilten Gegenelektroden
einen Koinzidenzbetrieb zu realisieren. Hierfür sind gruppenweise Anordnungen von Bildelektroden
benutzt worden, wobei jeder Gruppe gegenüber eine Gegenelektrode, deren Größe der Aus-
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 |