DE2216595A1 - Einrichtung und Verfahren zur Bilderzeugung und -aufzeichnung - Google Patents

Description

)iPL. ing. B. HOLSES

PO AOQ8BÜTRG

ELSBK-ST3A88H 1*

TKLBVOKi «1ST»

Augsburg, den 5. April 1972

International Business Machines Corporation, Armonk, N.Y. 10 504, V.St.A.

Einrichtung und Verfahren zur Bilderzeugung und -Aufzeichnung

Die Erfindung betrifft Einrichtungen und Verfahren zur Bilderzeugung und -Aufzeichnung.

Es handelt sich dabei insbesondere um die Umwandlung von elektrischen Signalen, beispielsweise von Ausgangssignalen aus einem Rechner, in Bildaufzeichnungen, beispiels·

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weise von alphanumerischen Zeichen, auf einem Aufzeichnungsmedium.

Die vielleicht bekannteste Einrichtung zum automatischen Umsetzen von elektrischen Signalen, beispielsweise aus einem Dekoder, in aufgezeichnete Bilder ist der elektromechanische Aufschlagdrucker, wie beispielsweise der Kettendrucker, der zum Drucken der alphanumerischen Ausgabe aus einem Rechner verwendet wird..Solche Aufschlagdrucker sind sehr komplexe Geräte, deren Herstellung und Wartung teuer ist. Die Betriebsgeschwindigkeit von solchen mechanisch betätigten Druckern wird durch die Trägheit ihrer elektromagnetisch betätigten Druckhämmer und anderer hin- und herbewegter Elemente begrenzt. Eine typische obere Grenze der Betriebsgeschwindigkeit liegt bei verfügbaren Aufschlagdruckern bei etwa 2000 alphanumerischen Druckzeilen pro Minute.

Durch die Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, Einrichtungen zur Bilderzeugung und -Aufzeichnung der eingangs dargelegten Art als aufschlaglose Drucker mit Betriebsgeschwindigkeiten von mehr als 2000 Zeilen/min, auszubilden, die keine hin- und herbewegten Teile meßbarer Trägheit und deshalb nicht die mechanischen Begrenzungen der Aufschlagdrucker aufweisen. Außerdem beinhaltet die Erfindung ein Verfahren zur

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Bilderzeugung und -Aufzeichnung.

Im Sinne der Lösung dieser Aufgabe beinhaltet die Erfindung eine Einrichtung zur Bilderzeugung und -Aufzeichnung, welche durch eine Signalquelle zur Erzeugung mindestens einer Folge von einem Bild entsprechenden elektrischen Signalen, ferner durch einen Umsetzer zum Umsetzen dieser Signalfolge in ein Feld von entsprechenden Lichtsignalen, weiter durch eine übertragungseinrichtung zum übertragen der Lichtsignale aus dem Umsetzer zu einer Datenstation» in welcher die Lichtsignale aus dem Feld synchron zu einem Muster zusammengesetzt werden, wobei die übertragungseinrichtung mindestens so viele, jeweils ein einzelnes Lichtsignal übertragende Lichtsignalkanäle enthält, wie das Feld Lichtsignale aufweist, und schließlich durch eine Druckeinrichtung zum Aufzeichnen des Musters als sichtbares Bild auf einem Aufzeichnungsmedium gekennzeichnet ist.

Für die bevorzugte Verwendung der erfindungsgemäßen Einrichtung zum Drucken von Ausgabeinformationen, beispielsweise von alphanumerischen Zeichen, aus einem Rechner, weist die Signalquelle vorzugsweise einen Rechner zur Erzeugung elektrischer Bytesignale und einen Dekoder zum Umsetzen jedes elektrischen Bytesignals in eine Folge synchroner elektrischer

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Signale auf.

In der Druckeinrichtung der erfindungsgemäßen Einrichtung wird zum Drucken eines dauerhaften Bildes auf dem Aufzeichnungsmedium vorzugsweise ein elektrostatisches Druckverfahren, beispielsweise ein Xerographieverfahren, verwendet.

In Weiterbildung der Erfindung weist der Umsetzer eine Anordnung von Lichtquellen auf, beispielsweise von Hochfrequenzlampen oder lichtemittierenden Halbleiterbauelementen, welche auf ein elektrisches Signal hin jeweils ein entsprechendes Lichtsignal erzeugen.

Bei einer anderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung weist der Umsetzer eine Lichtquelle und eine Anordnung von Blendeneinrichtungen auf, welche jeweils auf ein elektrisches Signal hin ein Lichtsignal durchlassen. Die Blendeneinrichtungen können zweckmäßigerweise jeweils einen Polarisator und eine Kerr-Zelle oder ein elektromagnetisch betätigtes Ventil oder eine Kombination aus zwei Polarisatoren mit zueinander rechtwinkeligen Polarisationsrichtungen und ein zwischen diesen beiden Polarisatoren angeordnetes Wismuttitanatelement aufweisen. In Weiterbildung der Erfindung erzeugt die Signalquelle synchron mindestens

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zwei Polgen von jeweils einem Bild entsprechenden synchronen elektrischen Signalen, ferner setzt der Umsetzer sämtliche Signalfolgen in entsprechende Felder, synchroner Lichtsignale um und schließlich weist die übertragungseinrichtung mindestens zwei Gruppen von Lichtleitern auf, welche jeweils die Lichtsignale aus einem Feld zu jeweils einer von mindestens zwei Datenstationen übertragen, wobei jeder Lichtleiter einen Lichtsignalkanal mit einem am Umsetzer angeordneten Eingabeende zum Empfang eines einzelnen Lichtsignales und mit einem jeweils an einer der koplanar und kolinear angeordneten Datenstationen angebrachten Ausgabeende bildet.

Ebenfalls in Weiterbildung der Erfindung weist die übertragungseinrichtung eine stationäre erste Gruppe von Lichtleitern, eine drehbare zweite Gruppe von Lichtleitern und' eine Vielzahl von stationären dritten Gruppen von Lichtleitern auf, wobei die Lichtleiterjeweils einen Lichtsignalkanal bilden und jeweils ein Eingabeende und ein Ausgabeende aufweisen und wobei die Eingabeenden der Lichtleiter der ersten Gruppe zum sequentiellen Empfang von Lichtsignalen jeweils an dem Umsetzer und die Eingabeenden der Lichtleiter der zweiten Gruppe derart angeordnet sind, daß während der Drehung jedes Ausgabeende jedes Lichtleiters der ersten Gruppe sequentiell abgetastet wird, und wobei außerdem die Ausgabeenden der

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Lichtleiter der zweiten Gruppe derart angeordnet sind, daß sie während der Drehung von den Eingabeenden der Lichtleiter in jeder dritten Gruppe sequentiell abgetastet werden, und wobei schließlich die Ausgabeenden der Lichtleiter jeder dritten Gruppe an der Datenstation angeordnet sind.

Wiederum in Weiterbildung der Erfindung ist die Signalquelle derart betätigbar, daß sie sequentiell Polgen von synchronen elektrischen Signalen erzeugt, wobei jede Folge ein alphanumerisches Zeichenbild darstellt und jeweils eine bestimmte Zeitspanne nach der unmittelbar vorhergehenden Folge erzeugt wird, und der Umsetzer wandelt die Signalfolgen nacheinander in entsprechende Felder von synchronen Lichtsignalen um. Bei dieser Weiterbildung der Erfindung sind in der vorstehend erläuterten weitergebildeten übertragungseinrichtung die Ausgabeenden der Lichtleiter der ersten Gruppe auf einem ersten Kreis angeordnet, ferner sind die Eingabeenden der Lichtleiter der zweiten Gruppe auf einem zweiten Kreis angeordnet, welcher eine mit dem ersten Kreis gemeinsame Achse hat, weiter sind die Ausgabeenden der Lichtleiter der zweiten Gruppe zu einer mit Abstand von der gemeinsamen Achse angeordneten Formation zusammengefaßt, welche bei Drehung der zweiten Gruppe eine Kreisbahn um die gemeinsame Achse beschreibt, fernerhin sind die Eingabeenden der Lichtleiter jeder dritten Gruppe jeweils längs dieser Kreisbahn angeordnet, und schließlich

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ist die Gesamtanordnung der Eingabe- und Ausgabeenden der Lichtleiter so getroffen, daß jedes Feld von Lichtsignalen aus der ersten Gruppe in die drehbare zweite Gruppe und aus der Formation der Ausgabeenden der zweiten Gruppe in eine solche der dritten Gruppe übertragen wird.

Die Erfindung beinhaltet schließlich ein Verfahren zur Bilderzeugung und -Aufzeichnung, welches durch folgende Schritte gekennzeichnet ist:

a) Erzeugen einer ein Bild darstellenden Folge von elektrischen Signalen, vorzugsweise durch Umsetzen eines elektrischen Bytesignals aus einem Rechner in eine Folge von synchronen elektrischen Signalen,

b) Umsetzen dieser Folge von elektrischen Signalen in ein Feld von entsprechenden Lichtsignalen,

c) übertragen dieser Lichtsignale über eine Vielzahl von Lichtsignalkanälen, deren Anzahl mindestens gleich der Anzahl der Lichtsignale in dem Feld ist, zu einer Datenstation zum synchronen Anordnen dieser Lichtsignale in einem zusammengesetzten Muster, und

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d) Aufzeichnen dieses Musters als sichtbare Darstellung des Bildes auf einem Aufzeichnungsmedium, vorzugsweise unter Verwendung eines Xerographieverfahrens.

Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 in perspektivischer Darstellung

eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung zur Bilderzeugung und -aufzeichnung,

Fig. 2 eine Draufsicht auf eine weitere

bevorzugte AusfUhrungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung,

Fig. 3 eine Ausführungsform einer Blen

deneinrichtung, welche in einem Umsetzer der erfindungsgemäßen Einrichtung verwendet werden kann, und

Fig. 4 eine Ausführungsform einer '

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elektromechanisch betätigten Blendeneinrichtung, welche in dem Um.setzer der erfin-· dungsgemäßen Einrichtung verwendet werden kann.

Bei der in Pig. I dargestellten bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung wird ein Umsetzer 1 mit einer Folge von synchronen elektrischen Signalen aus einer Signalquelle, beispielsweise einem Dekoder 2_S gespeist. Der Dekoder 2 hat die Aufgabe, die elektrischen Bytesignale,' welche typischerweise seriell am Ausgang einer Zentraleinheit bzw. eines Rechners 3 erzeugt werden, in geeigneter Weise umzusetzen, zu verstärken und vorübergehend zu speichern, Jede Folge von elektrischen Signalen stellt ein Bild, beispielsweise eines alphanumerischen Zeichens, dar, welches auf einem Aufzeichnungsmedium, wie beispielsweise Papier, zu drucken ist. Die Folgen von elektrischen Signalen werden dem Umsetzer 1 in bestimmten Zeitabständen über eine Verbindungseinrichtung, wie beispielsweise ein Kabel 4, zugeführt. Die Folgen von elektrischen Signalen werden in der umgewandelten Form, in welcher sie aus dem Dekoder 2 empfangen werden,, durch den Umsetzer 1 in ein Feld von Lichtsignalen umgesetzt. Die Lichtsignale sind lediglich zum besseren Verständnis in einer rechteckigen Matrix zur Bildung des gewünschten Bildes,

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beispielsweise des alphanumerischen Zeichens "P", angeordnet. Das in dem Umsetzer gebildete Lichtsignalfeld braucht selbstverständlich keine Ähnlichkeit·mit dem Bild zu haben, obgleich Position und Anzahl der Lichtsignale in dem Feld in einer bestimmten Beziehung zu dem darzustellenden Bild stehen sollten.

Der Umsetzer 1 ist allgemein ein Bauelement, welches in der Lage ist, eine Folge von elektrischen Signalen in ein Feld .von LichtSignalen umzuwandeln. Vorzugsweise besteht der Umsetzer aus einer Anordnung von einzelnen Lichtumsetzerelementen 5, welche jeweils ein elektrisches Signal in ein Lichtsignal umsetzen; als Beispiel für eine solche Anordnung ist in Fig. 1 eine rechteckige bzw. rechtwinkelige 5x7 Matrix dargestellt. Jedes Lichtumsetzerelement 5 kann eine Hochfrequenzlichtquelle, beispielsweise eine Xenonlampe oder ein hochfrequentes Licht aussendendes Halbleiterbauelement, oder eine Kombination aus einer Dauerlichtquelle und einer Blendeneinrichtung sein, was mit Bezug auf die Fig. 3 und 4 noch näher erläutert wird.

Jedes Feld von Lichtsignalen wird beim Aufleuchten auf der Matrix aus Lichtumsetzerelementen 5 zu einer Druckeinrichtung 6 übertragen, welche als rotierende lichtempfindliche Trommel 7, beispielsweise aus Selen, darge-

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stellt ist, die bei xerographischen Kopierverfahren verwendet wird. Die übertragung von dem Umsetzer 1 zu der Druckeinrichtung 6 erfolgt über eine übertragungseinrichtung, welche eine stationäre erste Gruppe 8 von Lichtsignalkanälen, beispielsweise aus optischen Fasern gebildeten Lichtleitern 9, eine rotierende zweite Gruppe 10 von ebenfalls aus optischen Pasern gebildeten Lichtleitern 11 und eine Anzahl, beispielsweise 35, von stationären dritten Gruppen bzw. Zeichenkabeln aufweist.

Das Eingabeende jeder der fünfunddreißig Lichtleiter 9 der stationären ersten Gruppe 8 ist an einem der fünfunddreißig Lichtumsetzerelemente 5 angeordnet und empfängt nur das von diesem betreffenden Lichtumsetzerelement ausgehende Licht. Die Ausgabeenden der fünfunddreißig Lichtleiter 9 sind auf einem ersten Kreis angeordnet, welcher durch einen stationären Ring 13 dargestellt ist. Gemäß der Darstellung in Fig. 1 sind die Ausgabeenden der Lichtleiter 9 in einer bestimmten gewählten Ordnung gleichmäßig über den Ring 13 verteilt, so daß jedes Ausgabeende an einer von fünfunddreißig Lichtzellen 14 angeordnet ist und Licht in Aufwärtsrichtung senden kann. Die Lichtzellen I¹J sind vorzugsweise durch Dunkelzellen 15 voneinander getrennt, um eine "Verschmierung" des aufzuzeichnenden Bildes zu vermeiden, was im folgenden noch näher erläutert ist. Tatsächlich ist der Ring 13 lediglich ein Halter mit

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siebzig Positionen bzw. Zellen, welcher die Ausgabeenden der Lichtleiter 9 enthält, die an jeder zweiten Position (Lichtzellen 14) gehaltert sind, während die übrigen fünfunddreißig Positionen (Dunkelzellen 15) nicht besetzt sind.

Die Eingabeenden der fünfunddreißig Lichtleiter 11 der rotierenden zweiten Gruppe 10 sind an durch Dunkelzellen voneinander getrennten Lichtzellen 17 angeordnet, welche gleichmäßig über einen rotierenden Ring 16 in gleicher Weise wie bei dem Ring 13 verteilt sind. An ihren Ausgabeeenden sind die optischen Phasern 11 zu einer Formation zusammengefaßt, beispielsweise zu einer rechteckigen bzw. rechtwinkeligen Matrix 19, auf welcher das gewünschte Bild, beispielsweise der Buchstabe "P", dargestellt ist. Zu diesem Zweck sind die Ausgabeenden der optischen Phasern 11 in Abhängigkeit von der Anordnung der Ausgabeenden der optischen Phasern 9 um den Ring 13 herum angeordnet.

Während ihrer Drehung um eine Achse A-A folgt die Matrix einer Kreisbahn, welche innerhalb eines feststehenden Kabelhalters 20 liegt, der fünfunddreißig Fenster 21 aufweist, die der Übersichtlichkeit halber nicht alle dargestellt sind. Jede der fünfunddreißig stationären dritten Gruppen bzw. Zeichenkabel 12, von welchen nicht alle dargestellt sind, ist

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an einem der fünfunddreißig Fenster 21 angebracht. Die Fenster 21 sind gleichmäßig über den Halter 20 derart verteilt, daß dann, wenn die Lichtzellen 17 die Lichtzellen 14 überlagern, die Matrix 19 an einem der Fenster 21 positioniert ist. Jedes Kabel 12 weist fünfunddreißig Lichtleiter auf,
welche an einem Fenster 21 in einer rechteckigen Matrix angeordnet sind, die im wesentlichen die Größe des zu druckenden Zeichens hat. Die Ausgabeenden der Lichtleiter eines Kabels 12 sind in einer rechteckigen Matrix der zum Drucken gewünschten Größe angeordnet. Diese Matrix ist an einer Datenstation bzw. einem Fenster 22 an einem Halter angeordnet.

Wenn die Druckeinrichtung 6 mit einem elektrostatischen Druckverfahren betrieben werden soll, kann eine lichtempfindliche Trommel 7 verwendet werden, die sich zur Aufzeichnung eines unsichtbaren elektrostatischen Spiegelbildes 24, welches der Übersichtlichkeit halber dargestellt ist, um eine Achse B-B dreht. Aufgrund der Drehung der Trommel 7 und der Matrix 19 müssen die fünfunddreißig Fenster 22 an dem Halter 23 versetzt angeordnet sein.

Ein elektrostatisches Druckverfahren, welches in der Druckeinrichtung 6 verwendet werden kann, ist das

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bekannte Xerographieverfahren nach Carlson. Bei diesem Xerographieverfahren wird eine gleichförmige elektrostatische Ladung einer Polarität auf eine·fotoleitende Isolierschicht, beispielsweise eine Selenschicht 7a auf einer geerdeten Metalltrommel 7, aufgebracht, letztere wird einem Licht- und Schattenbild ausgesetzt, um die Ladung auf denjenigen Bereichen der Schicht, die dem Licht ausgesetzt sind, abzuführen, und anschließend wird das sich ergebende latente elektrostatische Bild, z.B. 2k, auf den den Schattenbildern ausgesetzten Bereichen entwickelt, indem auf die Schattenbildberexche ein feinverteiltes elektroskopisches Material, welches unter der Bezeichnung "Toner" bekannt ist, mit entgegengesetzter Polarität aufgebracht wird. Der Toner wird normalerweise elektrostatisch von denjenigen Bereichen der Schicht angezogen und auf diesen niedergeschlagen, welche eine Ladung behalten. Dadurch wird ein dem latenten elektrostatischen Bild entsprechendes Tonerbild gebildet. Das.Tonerpulver wird sodann auf eine Trägerfläche, beispielsweise auf Papier, übertragen. Das übertragene Bild wird anschließend auf dem Papier durch Wärmezufuhr fixiert. Bei Verwendung dieses Verfahrens ergibt die in Pig. I dargestellte Einrichtung nach der Erfindung ein Negativbild, da die dunklen Tonerteilchen nur auf die Schattenbereiche aufgebracht werden,

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wo nach der Belichtung der fotoleitenden Schicht durch ein Lichtmuster eine elektrostatische Ladung verbleibt.

Zur Erzielung eines Positivbildes, beispielsweise von dunklen Zeichen auf hellem Grund, kann eine Anzahl bekannter Variationen des grundlegenden Xerographieverfahrens nach Carlson verwendet werden. Bei einer solchen bekannten Variation haben die elektroskopischen Tonerteilchen die gleiche Polarität wie die gleichförmige elektrostatische Ladung, welche anfänglich auf die fotoleitende Schicht auf der Trommel 7 aufgebracht wird. Wegen der gegenseitigen elektrostatischen Abstoßung zwischen den geladenen Flächenbereichen, d.h. den nicht belichteten Bereichen der fotoleitenden Schicht und der Tonerteilchen, werden letztere nur auf den entladenen Flächen der fotoleitenden Schicht niedergeschlagen, d.h. auf den durch bestimmte Lichtleiter eines Kabels 12 an ihren Ausgangsenden in der Nähe eines Fensters 22 beleuchteten Flächenbereichen. Auf diese Weise verursacht das Erscheinen eines Lichtsignals an dem Ausgangsende eines Lichtleiters eines Kabels 12, daß sich auf der fotoleitenden ■ Schicht ein mit Toner bedeckter dunkler Fleck bildet, welcher anschließend auf eine Papierrolle oder ein anderes Aufzeichnungsmedium übertragen und mit diesem verschmolzen wird.

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Während des Drückens einer Zeile von alphanumerischen Zeichen durch die in Fig. 1 dargestellte Einrichtung wird durch das Licht, welches von bestimmten Umsetzerelementen ausgesandt wird, ein Feld, z.B. der Buchstabe "P", von Lichtsignalen gebildet. Diese Lichtsignale werden über die ihnen zugeordneten Lichtleiter weiterübertragen und an bestimmten Lichtzellen I^ abgegeben* In diesem Augenblick dreht sich der Ring 16 in eine bestimmte Zuordnungsstellung der Lichtzellen 17 zu den Lichtzellen lh, so daß die Lichtsignale über bestimmte Lichtleiter 11 weiterübertragen werden und das Bild, z.B. den Buchstaben "P", in der Matrix 19 bilden, welche dann an einem der Fenster positioniert ist. Das Bild wird anschließend über ein Kabel 12 zu einem Fenster 22 übertragen und es wird auf der Oberfläche der Trommel 7 ein elektrostatisches Spiegelbild 24 gebildet. Dieses Bild wird anschließend auf einer Rolle Papier durch Aufbringen von Tonerteilchen gemäß einem Xerographieverfahren sichtbar gemacht.

Die Drehgeschwindigkeit der Trommel wird so gewählt, daß dann, wenn nach einem bestimmten "Ze:chenintervall" das nächste Bild zu den Lichtzellen I^ übertragen wird, der Ring 16 sich in die nächste Zuordnungsstellung der Lichtzellen 17 zu den Lichtzellen IH gedreht hat, so daß

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dieses Bild, z.B. die Zahl "3", ein Fenster 22 erreicht, welches versetzt angeordnet ist, um der Bewegung der Trommel 7 während dieses Zeichenintervalls Rechnung zu tragen. Es kann eine geeignete Zeitgeberschaltung vorgesehen sein, welche die Drehzahl der Trommel 7 und des Ringes 6 mit der Frequenz synchronisiert, mit welcher die Bilder in dem Umsetzer 1 aufleuchten, die die erfindungsgemäße Einrichtung in oben beschriebener Weise erzeugt. Während der Drehung des Ringes 17 in diese zweite Zuordnungsstellung verhindern die Dunkelzellen 15 und 18 und die Zwischenräume zwischen den Fenstern 21 eine übertragung von LichtSignalen aus dem Ring 13 zu der Trommel 7, d.h. das "Verschmieren". Das Verschmieren kann weiter verringert werden, indem Lichtsignale verwendet werden, deren Dauer viel kürzer ist als das genannte Zeichenintervall, und indem ein Druckverfahren von begrenzter optischer Auflösung, beispielsweise ein Xerographieverfahren, verwendet wird.

Mit auf diese Weise fortschreitendem Betrieb wird mit jeder Umdrehung des Ringes 16 auf der Trommel 7 eine vollständige Zeile elektrostatischer Spiegelbilder 24 erzeugt. Um zu verhindern, daß eine spätere Zeile eine frühere Zeile überlappt, kann der Dekoder 2 derart ausgelegt

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werden, daß er die Folgen von elektrischen Signalen für eine gerade Anzahl bestimmter Zeichenintervalle nach dem Aufzeichnen der Bilder der früheren Zeile vorübergehend speichert bzw. verzögert.

Aus Fig. 1 ergibt sich, daß die Ringe 13 und 16 durch andere Kreisformen ersetzt werden können, beispielsweise durch konzentrische Zylinder, welche ein Abtasten gestatten, während sie sich ineinander drehen. Gleichfalls kann die Matrix 19 in einer Ebene parallel zu und oberhalb der Matrix 1 angeordnet werden.

Die in Fig. 1 dargestellte Einrichtung ist in der Lage, eine Zeile mit höchstens fünfunddreißig Zeichen zu drucken. Zur Erzeugung einer Zeile mit beispielsweise 105 Zeichen können der Umsetzer und die übertragungseinrichtung durch Verwenden von drei 5 x 7-Matrizen von Lichtumsetzerelementen 5 "verdreifacht" werden, wobei jede Matrix Lichtsignale über einen feststehenden Ring 13, einen rotierenden Ring 16 und eine rotierende Matrix 19 und über fünfunddreißig ortsfeste Kabel 12 zu einem von drei Haltern 23 liefert und fünfunddreißig elektrostatische Bilder 24 auf der Trommel 7 bildet. Wenn alle drei Matrizen von Lichturasetzerelementen 5 gleich-

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zeitig durch einen Dekoder, beispielsweise den Dekoder in Fig. 2, versorgt werden, so kann eine Zeile mit 105 Zeichen mit der gleichen Geschwindigkeit wie eine Zeile aus fünfunddreißig Zeichen gedruckt werden.

B'ig. 2 zeigt eine weitere bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Einrichtung zur Bilderzeugung und -Aufzeichnung, welche auch als Drucker bezeichnet werden kann. Bei dieser Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung ist die Signalqüelle, welche durch den Dekoder 25 dargestellt ist, in der Lage, eine Vielzahl, z.B. sieben, von Folgen synchroner elektrischer Signale gleichzeitig zu erzeugen. Jede Folge von synchronen Signalen stellt ein Bild dar, wie beispielsweise ein alphanumerisches Zeichen oder eine andere geometrische Konfiguration, welches bzw. welche zu drucken ist. Diese Folgen von elektrischen Signalen werden jeweils über ein Kabel 4 einer von vorzugsweise rechteckigen bzw. rechtwinkeligen Matrizen 26 zugeleitet, welche jeweils aus einer Anzahl von Lichtumsetzerelementen gebildet sind und welche gemeinsam den allgemein mit der Bezugszahl 1 bezeichneten Umsetzer bilden. Jede Hatrix 26 ist derart betäti^bar, daß sie die FoI₁^e von elektrischen Signalen,

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welche sie empfängt, synchron in ein Feld entsprechender synchroner Lichtsignale umsetzt.

Jedes Feld von Lichtsignalen wird über eines der Zeichenkabel 12 zu einer Datenstation übertragen, welche durch ein Fenster 22 in dem Kabelhalter 23 dargestellt ist. Insgesamt bildet die Gruppe von Kabeln 12 eine übertragungseinrichtung zur übertragung von Lichtsignalfeldern aus dem Umsetzer 1 zu der Druckeinrichtung 6. Jedes Kabel 12 besteht aus einer Gruppe von Lichtleitern bzw. optischen Fasern, deren Anzahl gleich der Anzahl, z.B. fünfunddreißig, von Lichtumsetzerelementen in einer Matrix 26 ist. Das Eingabeende jedes Lichtleiters ist derart angeordnet, daß es Lichtsignale aus einem entsprechenden Lichtumsetzerelement empfängt. Die Ausgabeenden der optischen Fasern sind zu einer rechtwinkeligen Endmatrix 27 zusammengefaßt, auf welcher ein Feld aus Lichtsignalen zur Bildung des gewünschten Bildes als ein Muster aus dunklen und hellen Flächen synchron zusammengesetzt werden kann, wie oben mit Bezug auf Fig. 1 bereits beschrieben. Das von der Matrix 27 gebildete Bild kann anschließend auf einem Aufzeichnungsmedium mittels eines xerographischen oder anderen Verfahrens aufgezeichnet v/erden. Bei einem Xerographieverfahren, bei welchem eine Trommel 7 mit einer lichtempfindlichen

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Oberfläche verwendet wird, wird durch das aus der Matrix am Ende des Kabels 12 austretende Licht ein elektrostatisches Spiegelbild 24 gebildet.

Gemäß der Darstellung in Fig. 2 sind sämtliche Fenster 22 und Matrizen 27 in der Ebene des Halters 23 in einer Linie angeordnet, da Felder von LichtSignalen über sämtliche Kabel 12 synchron übertragen werden können. Deshalb ist es auch nicht erforderlich, die Fenster 22 versetzt anzuordnen. Es sind zwar nur sieben Matrizen und Kabel 12 dargestellt, so daß Zeilen mit nur sieben Zeichen gedruckt werden können, es können jedoch Zeilen mit einer anderen Anzahl von Zeichen, z.B. l40 Zeichen, gedruckt werden, indem eine andere Anzahl von Matrizen und Kabeln 12 verwendet wird.

Bei den in den Fig. 1 und 2 dargestellten bevorzugten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Einrichtung kann jede Matrix, z.B. die Matrix 26 in Fig· 2, aus Lichtumsetzerelementen 5 beliebig größer als die am Halter 23 gebildete Endmatrix, z.B. die Matrix 27, sein, so lange das Eingabeende jedes Lichtleiters 9 noch an seinem entsprechenden Lichtumsetzerelement angebracht werden

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kann, damit er Lichtsignale nur aus diesem betreffenden Lichtumsetzerelement empfängt.

Wie oben bereits erwähnt, kann ein Lichtumsetzerelement 5 eine durch ein elektrisches Signal derart betätigbare Blendeneinrichtung aufweisen, daß Licht aus einer Dauerlichtquelle selektiv gesperrt bzw. ausgeblendet wird. Einige wenige derartige Blendeneinrichtungen und ihre Wirkungsweise in dem Umsetzer der erfindungsgemäßen Einrichtung werden mit Bezug auf die Fig. 3 und 4 erläutert.

Fig. 3 zeigt eine Bauart einer nicht-elektromechanischen Blendeneinrichtung, bei welcher ein Wismuttitanat (Bi^Ti,O₁₂)-Kristall verwendet wird. Der Aufbau einer solchen Blendeneinrichtung ist aus einem Aufsatz von George W. Taylor, "Feasibility of Electrooptic Devices Utilizing Ferroelectric Bismuth Titanate", bekannt, welcher in Proceedings of the I.E.E.E., Band 58, Nr. 8, August 1970, Seiten 1220 bis 1229 veröffentlicht worden ist. Die in Fig. 3 dargestellte Blendeneinrichtung weist einen Wi3muttitanatkristall 28 auf, welcher zwischen zwei Polarisatoren 29 und 30 angeordnet ist, deren Polarisationsrichtungen orthogonal zueinander verlaufen, was in Fig. 3 durch Pfeile angedeutet ist. Wenn an Kontakte 31> 32 über

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Leiter 33» 3^ ein elektrisches Signal angelegt und dadurch der Potentialabfall an dem Kristall 28 geändert wird, ändert sich der Polarisationszustand des Kristalls Bei geeigneter Orientierung der Kristallachse des Kristalls 28 kann ein Umschalten der Polarität an den Kontakten 31» 32 bewirken, daß die durch den Polarisator 29, den Kristall 28 und den Polarisator 30 gebildete Blendeneinrichtung Licht aus der Lichtquelle 36 entsprechend blockiert oder durchläßt. Aus dem genannten Aufsatz von Taylor geht hervor, daß ein Wismuttitanatkristall zwischen dem Blockier- und Durchlaßzustand in einer Zeit von weniger als 60 ,<s umgeschaltet werden kann, was mehr als 17 000 Umschaltungen/s ermöglicht.

Zur Bildung einer Matrix 26 für den Umsetzer 1 aus Wismuttitanatblendeneinrichtungen werden vorzugsweise eine einzige Dauerlichtquelle 36 und nur zwei "gekreuzte" Polarisatoren 29, 30 verwendet, zwischen welch letzteren eine rechteckige Matrix aus beispielsweise fünfunddreißig Kristallen 28 angeordnet ist, da die Verwendung einer gesonderten Lichtquelle bzw. gesonderter Paare von Polarisatoren für jeden einzelnen Kristall unnötig, teuer und kompliziert wäre.

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Durch Verwendung der in Fig. 3 dargestellten Blendeneinrichtung wäre die in Fig. 2 dargestellte erfindungsgemäße Einrichtung zur Bilderzeugung und -Aufzeichnung in der Lage, mit Geschwindigkeiten von mehr als 17 000 Druckzeilen/s zu drucken, wenn nicht die Beschränkungen durch die Drehzahl der Trommel 7 oder durch andere Elemente der Druckeinrichtung vorhanden wären. Oben ist bereits in bezug auf Fig. 2 erwähnt worden , daß jede Zeile eine beliebige Anzahl von Zeichen bzw. Bildern, z.B. 140, haben kann.

Bei einer anderen, nicht-elektromechanischen Blendeneinrichtung, welche nicht dargestellt ist, wird eine Kombination aus einer Kerr-Zelle und einem Polarisator verwendet. An die Kerr-Zelle angelegte elektrische Signale verursachen schnelle Änderungen in der Polarisationsrichtung der Kerr-Zelle. Wenn die Polarisationsrichtung der Kerr-Zelle zur Polarisationsrichtung des Polarisators orthogonal ist, gelangt kein Licht durch die Blendeneinrichtung hindurch. Wenn die Polarisationsrichtung der Kerr-Zelle in eine Parallelrichtung zur Polarisationsrichtung des Polarisators umgeschaltet wird, kann ein von einer Dauerlichtquelle ausgehendes Lichtsignal maximaler Intensität durch die Blendeneinrichtung hindurchgelangen.

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Elektromechanisch betätigte Blendeneinrichtungen weisen zwar aufgrund der Notwendigkeit, die Trägheit eines bewegten Verschlußelementes wiederholt überwinden zu müssen, niedrigere Verschlußgeschwindigkeiten auf, sie können jedoch mit beträchtlichem Vorteil bei der erfindungsgemäßen Einrichtung verwendet werden. Eine solche elektromechanische Blendeneinrichtung ist in Fig. 4 dargestellt. Licht aus einer Dauerlichtquelle 36 ist normalerweise durch ein federndes Verschlußelement 37 ausgeblendet, welches aus ferromagnetischen Materialien hergestellt und vorzugsweise lichtreflektierend ist. Bei Erregung eines nicht dargestellten Elektromagneten, welcher in einiger Entfernung rechts von dem Verschlußelement 37 angeordnet ist, durch ein elektrisches Signal nimmt das Verschlußelement eine durch strichpunktierte Linien 38 dargestellte Stellung ein. In dieser Stellung wird das Licht von dem Verschlußelement 37 reflektiert und durch einen Lichttrichter 39 gesammelt. Ein solcher Lichttrichter 39> welcher auch bei anderen Arten von Blendeneinrichtungen verwendet werden kann, dient zur Konzentration des Lichtsignals auf das freiliegende Eingabeende ^O eines Lichtleiters 4l. Wenn der Elektromagnet entregt wird, springt das federnde Verschlußelement 37 in seine ursprüngliche Stellung zurück, in welcher es kein Licht durchläßt.

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Die Erfindung ist zwar unter Bezugnahme auf mehrere bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Einrichtung beschrieben worden, es sind jedoch im Rahmen der. Erfindung noch zahlreiche Änderungen und Weiterbildungen derselben möglich. Beispielsweise kann die rotierende Matrix 19 in Pig. I durch eine rotierende vertikale Säule von fünfunddreißig Ausgabeenden der Lichtleiter ersetzt werden. In diesem Fall würde jedes Kabel 12 ebenfalls zu einer entsprechenden vertikalen Säule an einem vertikalen Schlitz ausgebildet werden, statt daß ein rechteckiges Fenster 21 an dem Halter 20 verwendet würde; das andere Ende des Kabels 12 würde die Form einer rechteckigen Matrix aus Lichtleiterausgabeenden, welche ein übertragenes Lichtbild auf die fotoleitende Schicht 7a auf der Trommel 7 projiziert behalten.

Im Rahmen der vorliegenden Beschreibung sind zwar nur elektrostatische Kopier- bzw. Druckverfahren erläutert worden, es können jedoch auch beliebige andere geeignete Druckverfahren verwendet werden. Beispielsweise kann die Druckeinrichtung 6 die Gestalt einer Rolle von chemisch behandeltem lichtempfindlichem Papier haben,welches bei Belichtung durch Lichtbilder in den bestrahlten Flächenbereichen dunkel wird und eine dauerhafte Aufzeichnung

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eines dunklen Zeichens auf einem weißen Hintergrund bildet.

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Claims (1)

1. Patentansprüche

   (Ii Einrichtung; zur Bilderzeugung und -Aufzeichnung, gekennzeichnet durch eine Signalquelle (2) zur Erzeugung mindestens einer Folge von einem Bild entsprechenden elektrischen Signalen, ferner durch einen Umsetzer (1) zum Umsetzen dieser Signalfolge in ein Feld von entsprechenden Lichtsignalen, weiter durch eine übertragungseinrichtung (8, 10, 12) zum Übertragen der Lichtsignale aus dem Umsetzer zu einer Datenstation (22), in welcher die Lichtsignale aus dem Feld synchron zu einem Muster zusammengesetzt werden, wobei die übertragungseinrichtung mindestens so viele, jeweils ein einzelnes Lichtsignal übertragende Lichtsignalkanäle (9, H) enthält, wie das Feld Lichtsignale aufweist, und schließlich durch eine Druckeinrichtung (6) zum Aufzeichnen des Musters als sichtbares Bild (2¹O auf einem Aufzeichnungsmedium.

   2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Druckeinrichtung zum Drucken eines dauerhaften Bildes auf dem Aufzeichnungsmedium ein Xerographieverfahren Anwendung findet.

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   3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die übertragungseinrichtung eine stationäre erste Gruppe (8) von Lichtleitern (9), eine drehbare zweite Gruppe (10) von Lichtleitern (11) und eine Vielzahl von stationären dritten Gruppen (12) von Lichtleitern aufweist, wobei die Lichtleiter jeweils einen Lichtsignalkanal bilden und jeweils ein Eingabeende und ein Ausgabeende aufweisen und wobei die Eingabeenden der Lichtleiter der ersten Gruppe zum sequentiellen Empfang von Lichtsignalen jeweils an dem Umsetzer (1) und die Eingabeenden der Lichtleiter der zweiten Gruppe derart angeordnet sind, daß während der Drehung jedes Ausgabeende jedes Lichtleiters der ersten Gruppe (8) sequentiell abgetastet wird, und wobei außerdem die Ausgabeenden der Lichtleiter der zweiten Gruppe (10) derart angeordnet sind, daß sie während der Drehung von den Eingabeenden der Lichtleiter in jeder dritten Gruppe (12) sequentiell abgetastet werden, und wobei schließlich die Ausgabeenden der Lichtleiter jeder dritten Gruppe an der Datenstation (22) angeordnet sind.

   ²K Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgabeenden der Lichtleiter (9) der ersten

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   Gruppe (8) auf einem ersten Kreis (13) angeordnet sind, daß ferner die Eingabeenden der Lichtleiter (11) der zweiten Gruppe (10) auf einem zweiten Kreis (16) angeordnet sind, welcher eine mit dem ersten Kreis gemeinsame Achse (A) hat, daß weiter die Ausgabeenden der Lichtleiter der zweiten Gruppe zu einer mit Abstand von der gemeinsamen Achse angeordneten Formation (19) zusammengefaßt sind, welche bei Drehung der zweiten Gruppe eine Kreisbahn um die gemeinsame Achse beschreibt, daß fernerhin die Eingabeenden der Lichtleiter jeder dritten Gruppe (12) jeweils längs dieser Kreisbahn angeordnet sind (20, 21), und daß schließlich die Gesamtanordnung der Eingabe- und Ausgabeenden der Lichtleiter so getroffen ist, daß jedes Feld von Lichtsignalen aus der ersten Gruppe (8) in die drehbare zweite Gruppe (10) und aus der Formation (19) der Ausgabeenden der zweiten Gruppe in eine der dritten Gruppen (12) übertragen wird.

   5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalquelle (2) sequentiell Folgen von synchronen elektrischen Signalen erzeugt, wobei jede Folge ein alphanumerisches Zeichenbild darstellt und jeweils eine bestimmte Zeitspanne nach der unmittelbar vorhergehenden Folge erzeugt wird, und daß der Umsetzer (1)

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   die Signalfolgen nacheinander in entsprechende Felder von synchronen Lichtsignalen umwandelt.

   6. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Formation (19) der Ausgabeenden der Lichtleiter (11) der zweiten Gruppe (10) eine rechteckige Matrix mit gewählten Abmessungen ist und daß.die Eingabeenden jeder dritten Gruppe (12) in einer weiteren rechteckigen Matrix (22) mit den gewählten Abmessungen angeordnet sind.

   7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Umsetzer (1) mindestens eine Anordnung von Lichtquellen (5) aufweist, welche jeweils auf eines der elektrischen Signale hin ein entsprechendes Lichtsignal erzeugen, und daß das Eingabeende jedes Lichtleiters (9) der ersten Gruppe (8) einer dieser Lichtquellen ausgesetzt ist.

   8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Umsetzer (1) eine Lichtquelle (36) und eine Anordnung (28, 29, 30) von Blendeneinrichtungen aufweist, welche auf ein elektrisches Signal hin jeweils ein entsprechendes Lichtsignal durchlassen,

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   und daß das Eingabeende jedes Lichtleiters (9) der ersten Gruppe (8) so angeordnet ist, daß es durch Lichtsignale aus einer entsprechenden Blendeneinrichtung belichtet wird.

   9. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalquelle (25) mindestens zwei Folgen von jeweils einem Bild entsprechenden synchronen elektrischen Signalen synchron erzeugt, daß ferner der Umsetzer (1, 26) sämtliche Signalfolgen in entsprechende Felder synchroner Lichtsignale umsetzt, und daß schließlich die übertragungseinrichtung mindestens zwei Gruppen (¹I, 12) von Lichtleitern aufweist, welche jeweils die Lichtsignale aus einem Feld zu einer von mindestens zwei Datenstationen (27) übertragen, wobei jeder Lichtleiter einen Lichtsignalkanal mit einem am Umsetzer angeordneten Eingabeende zum Empfang eines einzelnen Lichtsignals und mit einem jeweils an einer der Datenstationen, welche koplanar und kolinear zueinander angeordnet sind, angebrachten Ausgabeende bildet.

   10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9» dadurch gekennzeichnet, daß die Signalquelle einen Rechner (3) zur Erzeugung von elektrischen Bytesignalen und einen Dekoder (2) zum Umwandeln jedes Bytesignals in eine Folge

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   von synchronen elektrischen Signalen aufweist«

   11. Einrichtung nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß der Umsetzer (1) mindestens zwei Anordnungen von Lichtquellen (26) aufweist, welche jeweils auf eines der elektrischen Signale hin ein entsprechendes Lichtsignal erzeugen, daß ferner das Eingabeende jedes Lichtleiters derart angeordnet ist, daß es einer der Lichtquellen ausgesetzt ist, und daß die Ausgabeenden der Lichtleiter jeder Gruppe an einer Datenstation (27) in einer rechteckigen Matrix angeordnet sind.

   12. Einrichtung nach Anspruch 7 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquellen (5) Hochfrequenzlampen sind.

   13. Einrichtung nach Anspruch 7 oder H₉ dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquellen (5) hochfrequentes Licht aussendende Halbleiterbauelemente sind.

   14. Einrichtung nach Anspruch 9j dadurch gekennzeichnet, daß der Umsetzer eine Lichtquelle (36) und
   mindestens zwei Anordnungen (28, 29, 30 bzw. 37) von
   Blendeneinrichtungen aufweist, welche jeweils auf ein

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   elektrisches Signal hin ein entsprechendes Lichtsignal durchlassen, daß ferner das Eingabeende (41) jedes Lichtleiters den Lichtsignalen aus einer dieser Blendeneinrichtungen ausgesetzt ist, und daß schließlich die Ausgabeenden der Lichtleiter jeder Gruppe an einer Datenstation (27) in einer rechteckigen Matrix angeordnet sind.

   15. Einrichtung nach Anspruch 8 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß jede. Blendeneinrichtung einen Polarisator und eine Kerr-Zelle aufweist.

   16. Einrichtung nach Anspruch 8 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß jede Blendeneinrichtung zwei Polarisatoren (29, 30) mit zueinander rechtwinkeligen Polarisationsrichtungen und ein zwischen diesen Polarisatoren angeordnetes Wismuttitanatelement (28) aufweist.

   17. Verfahren zur Bilderzeugung und -Aufzeichnung, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

   a) Erzeugen einer ein Bild darstellenden Folge von elektrischen Signalen,

   b) Umsetzen dieser Folge von elektrischen Signalen

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   in ein Feld von entsprechenden Lichtsignalen,

   c) übertragen dieser Lichtsignale über eine Vielzahl von Lichtßignalkanälen, deren Anzahl mindestens gleich der Anzahl der Lichtsignale in dem Feld ißt, zu einer Datenstation zum synchronen Anordnen dieser Lichtsignale in einem zusammengeeetzten Muster, und

   d) Aufzeichnen dieses Musters als sichtbare Darstellung des Bildes auf einem Aufzeichnungsmedium.

   18. Verfahren nach Anspruch 17» dadurch gekennzeichnet, daß bei der Ausführung des Verfahrensschrittes d) ein Xerographieverfahren verwendet wird.

   19. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Ausführung des Verfahrensschrittes a) seriell erzeugte elektrische Bytesignale aus einem Rechner in eine Folge von synchronen elektrischen Signalen umgewandelt werden.

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