DE3007465A1

DE3007465A1 - Schaltungsanordnung zum ansteuern einer vielzahl von bildelektroden fuer das nichtmechanische aufzeichnen

Info

Publication number: DE3007465A1
Application number: DE19803007465
Authority: DE
Inventors: Hans-Dieter Ing.(Grad.) 2082 Tornesch Hinz; Herbert Dipl.-Phys. 2000 Hamburg Löbl
Original assignee: Philips Patentverwaltung GmbH
Current assignee: Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Priority date: 1980-02-28
Filing date: 1980-02-28
Publication date: 1981-09-10
Also published as: IT1135628B; CA1178324A; US4392194A; SE8101217L; DE3007465C2; GB2070831A; JPS56143761A; FR2477348A1; IT8119990A0; FR2477348B1; SE452232B; GB2070831B

Description

f 30Q7465

PHILIPS PATENTVERWALTUNG GMBH PHD 80-026

"Schaltungsanordnung zum Ansteuern einer Vielzahl von Bildelektroden für das nichtmechanische Aufzeichnen"

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Ansteuerung einer Vielzahl von Bildelektroden für das nichtmechanische parallele Aufzeichnen von Zeichen- oder Bildpunkten, bei der die Bildelektroden zu Gruppen mit jeweils einem gemeinsamen Schaltpunkt zusammengefaßt sind und jede Bildelektrode gleicher Nummerierung einer jeden Gruppe über elektronische Steuerglieder einem gemeinsamen Spannungsverstärker zugeordnet ist und bei der die Ansteuerung einer ausgewählten Bildelektrode durch Schalten eines Gruppenschalters und eines Verstärkers erfolgt.

Für die Aufzeichnung graphischer Darstellung und für Faksimilesysteme werden Anordnungen verwendet, welche ausgehend von elektrischen digitalen oder analogen Zeichen- oder Bildsignalen das entsprechende Bild auf einem Aufzeichnungsträger, wie z.B. Papier, aus einzelnen Bildpunkten zusammensetzen. Die bilderzeugenden Elektroden (Bildelektroden) sind in einem feststehenden Bildelektrodenkamm so angeordnet, daß jedem Bildpunkt eine Bildelektrode zugeordnet ist (Zeilen-Paralleldruck). Auch eine Matrixanordnung der Bildelektroden ist bekannt.

Aus der US-PS 2 955 894 ist ein elektrostatisches Aufzeichnungsverfahren bekannt, bei dem die Bildelektroden in einer Reihe oder in Matrixform angeordnet sind. Die Erzeugung eines Bildpunktes bei diesem Aufzeichnungsverfahren geschieht dadurch, daß beim Überschreiten eines bestimmten Spannungsschwellwertes zwischen Bildelektrode und Aufzeichnungsträger eine Gasentladung gezündet wird, welche die Ladungsträger zur elektrostatischen Aufladung des Bildpunktes liefert.

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Weil entsprechend der gewünschten Bildauflösung eine sehr große Zahl von Bildelektroden notwendig ist, werden Koinzidenzverfahren zur selektiven Ansteuerung dieser Bildelektroden verwendet. Mit Hilfe dieser Koinzidenzverfahren kann die Zahl der elektronischen Schalter oder Verstärker und damit der gesamte elektronische Aufwand erheblich reduziert werden.

So ist es aus der DE-PS 19 46 815 bekannt, die BiIdelektroden in Gruppen, die selektiv und sequentiell angesteuert werden können, aufzuteilen. Auf der Rückseite des Aufzeichnungsträgers sind untereinander isolierte Gegenelektroden angebracht. Eine Gruppe von Bildelektroden wird dadurch ausgewählt, daß an die dieser

la Gruppe gegenüberliegenden Gegenelektrode ein Spannungspuls gelegt wird, dessen Amplitude so bemessen ist, daß die Schwellspannung zur Zündung einer Gasentladung zwischen Aufzeichnungsträger und Bildelektroden überschritten wird. Die maßgebliche Zündspannung ist dabei die Summe der angelegten Bildelektrodenspannung und der angelegten Gegenelektrodenspannung. Da Bildelektrodenspannungen immer kleiner als die Zündspannung sind, kann nur in Koinzidenz mit einem Spannungsimpuls an einer Gegenelektrode eire für die Aufzeichnung notwendige Gasentladung hervorgerufen werden. Entsprechende Bildelektroden der einzelnen Gruppen sind untereinander verbunden, so daß die Zahl der Bildelektrodenschalter gleich der Zahl der Bildelektroden einer Gruppe ist. Die Gesamtzahl von Bildelektrodenschaltern und Gegenelektrodenschaltern reduziert sich im günstigen Fall auf 2·/ζ, wenn Z gleich der Gesamtzahl aller Bildelektroden ist.

Bei dieser Koinzidenzmethode besteht zwischen den an den Bildelektroden liegenden diskreten elektrischen Bildsignalen und dem Auswahlpuls einer Gegenelektrode für die

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ganze Aufzeichnungsdauer der ausgewählten Bildelektrode Koinzidenz, Die einzelnen Bildelektrodengruppen sind alle nacheinander am AufzeichnungsVorgang beteiligt.

Aus der DE-AS 18 00 137 ist die Ansteuerung der Bildelektroden eines Thermodruckers bekannt, bei der jedes Widerstandselement (Bildelektrode) mit je einem Thyristor verbunden ist. Mit Hilfe von Gruppenschaltern kann eine einzelne Gruppe von Widerstandselementen ausgewählt und ein zur Aufzeichnung ausreichender Stromfluß durch diese Widerstandselemente erzeugt werden. Die dafür notwendige Schaltzeit ist klein gegen die Aufzeichnungszeit für ein.Bildelement, so daß alle Gruppen in kurzer Zeit eingeschaltet werden können und danach

ij alle Widerstandselemente gleichzeitig am Drückvorgang beteiligt sind. Durch alle am Druckvorgang beteiligten Widerstandselemente fließt der gleiche Strom bei gleichem Spannungsabfall. Eine für die einzelnen Widerstandselemente variable Spannung und damit ein variabler Stromfluß kann mit der beschriebenen Schaltungsanordnung nicht geschaltet werden.

Die elektrostatischen und thermografischen Aufzeichnungsverfahren erlauben keine echte Halbtonwiedergabe, weil '25 die einzelnen Bildpunkte nicht gezielt in ihrer Ladungsdichte oder' Größe variiert werden können. Durch eine Punktdichte-Modulation lassen sich lediglich sogenannte Pseudo-Halbtöne realisieren.

Um die steigende Anforderung an die Qualität der aufgezeichneten Bilder wie z.B. bei Aufzeichnungen von echten Halbtonbildern oder Farbbildern mit echten Farbtönen erfüllen zu können, müssen andere Bildaufzeichnungsverfahren herangezogen werden. So sind hierzu das aus der DE-OS 29 08 446 bekannte elektrophoretische Aufzeichnungsverfahren und das in der DE-OS 19 34 890 beschriebene

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Koronaverfahren durchaus geeignet.

Bei diesen Bildaufzeichnungsverfahren ist ebenso wie beim elektrostatischen Aufzeichnungsverfahren eine große Zahl von Bildelektroden für die Erzeugung der einzelnen Bildpunkte vorgesehen, so daß eine Anordnung zur Koinzidenzansteuerung der Bildelektroden erforderlich ist.

Da jedoch die Ladungsdichte und die Schwärzung (Grauton) eines Bildpunktes bei den beiden zuletzt genannten Aufzeichnungsverfahren eine Funktion der Spannung an der Bildelektrode ist, müssen statt diskreter Spannungen analoge HochspannungssigmIe verarbeitet werden. Eine Schwellenspannung, unterhalb welcher keine Aufzeichnung mehr stattfindet, wie beim elektrostatischen Verfahren, gibt es nicht. Die Handhabung analoger Hochspannungssignale erfordert jedoch aufwendige Verstärkereleinente, so daß der Einsatz derartiger Verfahren nur dann denkbar ist, wenn es gelingt, die Zahl dieser Verstärkerelemente erheblich zu reduzieren.

Des weiteren wären für eine echte, d.h. originalgetreue Grautonwiedergabe anders als beim "klassischen" elektrostatischen Verfahren, bei dem die Aufzeichnungszeit pro Bildpunkt nur einige 10/US beträgt, Aufzeichnungszeiten von einigen Millisekunden notwendig. Eine Koinzidenzanordnung, die jede Bildgruppe nacheinander zur Wirkung bringt, würde dann bei den üblichen Bildauflösungen von 4 bis8 Punkten/mm für eine gesamte DIN A4-Seite eine nicht mehr annehmbare Druckzeit zur Folge haben.

Sollen daher auch vom Prinzip her langsame Aufzeichnungsverfahren wie z.B. das elektrophoretische Aufzeichnungsverfahren oder das Korοnaverfahren die mit dem "klassisehen" elektrostatischen Aufzeichnungsverfahren erreichbaren Druckgeschwindigkeiten pro Bildseite aufweisen,

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so ist dies nur bei gleichzeitiger Wirkung aller Bildelektroden (Parallelaufzeichnung) möglich.

Aufgabe der Erfindung ist es, bei Aufzeichnungsverfahren mit analogen Bildelektrodenspannungen, einer relativ langen konstanten Aufzeichnungszeit von einigen Millisekunden pro Bildpunkt und einem feststehenden Kamm von Bildelektroden, wobei jedem Bildpunkt eine Bildelektrode zugeordnet ist, eine Schaltungsanordnung anzugeben, bei der die Zahl der Verstärkerelemente erheblich reduziert und trotzdem eine gleichzeitige Wirkung aller Bildelektroden (Parallelaufzeichnung) gewährleistet ist, so daß eine kurze Druckzeit pro Bildseite erreicht wird.

la Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß zwischen dem gemeinsamen Schaltpunkt einer Gruppe von Bildelektroden und dem jeder Bildelektrode zugeordneten elektrischen Steuerglied ein Kondensator angeordnet ist, daß der einer beliebigen Bildelektrode zugeordnete Kondensator durch

>.o Schließen des Gruppenschalters der entsprechenden Gruppe auf die im entsprechenden Verstärker generierten analogen Spannung gäLaden wird, daß die an. dem betreffenden Kondensator befindlicho Spannung die aufzeichnende Wirkung der zugeordneten Bildelektrode bestimmt und daß nach dem öffnen des entsprechenden Gruppenschalters der betreffende Kondensator während der Aufzeichnungszeit für einen. Bildpunkt nur geringfügig durch die zugeordnete Bildelektrode entladen wird, daß die Kondensatoren gruppenweise nacheinander auf die analogen.Spannungen aufgeladen werden und daß die Zeit zur Aufladung aller Kondensatoren kleiner ist als die Druckzeit für einen einzelnen Bildpunkt. Dadurch ist eine gleichzeitige Aufzeichnung der Information einer Reihe durch alle Bildelektroden gegeben. Nach erfolgter Aufladung werden die Ausgangssignale der Hochspannungsverstärker entsprechend den weiteren Informationen geändert und die nächste Gruppe von Bildkonden-

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satoren. durch den entsprechenden Gruppenschalter mit den geänderten Bildsignalen versorgt. Die Aufladezeit einer Kondensatorgruppe muß so gewählt sein, daß die Summe aller Gruppenladezeiten während einer Ladeperiode (Z.eit zur einmaligen Aufladung aller Kondensatorengruppen) kleiner als die Aufzeichnungszeit pro Bildpunkt wird.

Bei der Anordnung nach der Erfindung ist also eine Koinzidenz zwischen den von den Hochspannungsverstärkern gelieferten analogen Bildsignalen und dem Schaltimpuls für den entsprechenden Gruppenschalter nur während der Ladezeit der betreffenden Kondensatorgruppe gegeben. Als Aufzeichnungsperiode einer Bildelektrodengruppe sei die Zeit von der Aufladung der entsprechenden Kondensatorgruppe bis zum Zeitpunkt der nächsten Ladung dieser Kondensatorgruppe auf die neue Bildspannung definiert. Koinzidenz von Bildsignalen und Schaltimpulsen liegt im Gegensatz zu den bekannten Koinzidenzverfahren bei der elektrostatischen Aufzeichnung nur während eines Bruchteiles der gesamten Aufzeichnungsperiode einer Bildelektrodengruppe vor. Weil für den nächsten KoinzidenzVorgang nicht mehr das Ende der Aufzeichnungsperiode der vorher ausgewählten ersten Bildelektrodengruppe abgewartet werden muß, ist eine gleichzeitige (parallele) Wirkung aller Bildelektroden möglich.

Da beim elektrophoretischen Aufzeichnungsverfahren und beim Koronaverfahren wegen der fehlenden Schwellenspannung und der analogen Bildsignalwerte eine Gegenelektrode im Sinne der bekannten elektrostatischen Aufzeichnungsverfahren nicht verwendbar ist, müssen die korrespondierenden Bildelektroden der verschiedenen Gruppen, die an einen einzigen Hochspannungsverstärker angeschlossen sind, durch geeignete Maßnahmen entkoppelt werden. Ebenfalls muß die Möglichkeit zur Ent- oder Um-

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ladung der Bildkondensatoren nach einer Aufzeichnungsperiode vorgesehen sein, weil diese Kondensatoren während einer Aufzeichnungsperiode nur zum geringen Teil entladen werden. Eine geringe Kondensatorentladung während der Aufzeichnung eines Bildpunktes ist erwünscht, weil dadurch die Aufzeichnungsperiode wesentlich verkürzt werden kann.

Bei der Realisierung der Schaltungsanordnung nach der Er-.findung mit verschiedenen elektronischen Entkopplungselementen, Entladeelementen und Gruppenschaltern kann eine ganze Reihe von Lösungswegen beschritten werden. Die Auswahl unter den einzelnen Möglichkeiten ist natürlich nur in Hinsicht auf das zu verwendende Aufzeichnungsver-Ι.Ί fahren zu treffen.

Die genannten elektronischen Bauelemente können durch Dioden, Zenerdioden, Photodioden, Transistoren, Phototransistoren, Triacs oder photoleitfähige Mater.ial.1en

?ü realisiert werden. Eine Anordnung dieser Elemente auf einem Druckkopf zusammen mit den Bildelektroden unter Anwendung verschiedener PC-, Hybrid- und/oder Aufdampftechniken erlaubt die kostengünstige Herstellung derartiger Druckköpfe. Eine Integration der auf eine dünne Folie aufgedampften Kondensatoren in den Druckkopf kann ebenfalls ohne Schwierigkeiten vorgenommen werden.

Die Erfindung wird im folgenden anhand einiger Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen: 3D Fig.1 Ein Blockschaltbild zur Realisierung der gleichzeitigen Wirkung aller Bildelektroden (parallele Aufzeichnungsweise),
Fig.2 ein Impulsdiagramm für die Spannung an den

korrespondierenden Bildkondensatoren C-,., Cpj» · .. ^3ü '^Ni' °k^ne Zwischenentladung dieser Kondensatoren, Fig.3 ein Impulsdiagramm für die Spannung an den

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korrespondierenden Bildkondensatoren C₁ ., Cp.

CjT. bei vollständiger und gleichzeitiger Zwischen entladung aller Kondensatoren,

Fig.4 ein Schaltungsbeispiel nach dem Impulsdiagramra . von Fig.3 mit Dioden und Transistoren als Entkoppel- und Schaltelemente,

Fig.5 Schaltungsbeispiel nach dem Impulsdiagramm von Fig.3 mit Zenerdioden und Transistoren als Entkoppel- und Schaltelemente, Fig.6 ein weiteres Ausführungsbeispiel mit Einsatz eines bildmäßig modulierten Elektronenstrahles und rein elektronischer Entladung der Bildkondensatoren,

Fig.7 eine Schaltungsanordnung gemäß Fig.6 mit Einsatz eines bildmäßig modulierten Elektronenstrahls jedoch mit photoelektrischer Entladung der Bildkondensatoren,

Fig.8 ein weiteres Ausführungsbeispiel mit photoleitfähigen Elementen und Lumineszenzdioden als Entkopplungs- und Schaltelemente,

Fig.9 Querschnitt einer integrierten Anordnung nach Fig.8 mit Photowiderständen,

Fig.10 Vorderansicht der Anordnung von Fig.9, Fig.11 Bildelektrodengruppe mit Triacs als schaltbare "Widerstände».

Anhand der Fig.1 sei das Grundkonzept der Koinzidenz-Schaltanordnung zur parallelen Bildaufzeichnung erläutert. Die Gesamtheit der Bildelektroden BE₁₁ bis BE^ wird in N Gruppen mit je K Bildelektroden unterteilt. Die Zahl der Hochspannungsverstärker V1 bis VK entspricht der Zahl der Bildelektroden BE₁₁ bis BE_1K in einer Gruppe 1 bis N. Jeder Gruppe 1 bis N der Bildelektroden BE₁₁ bis BE^rr ist ein Gruppenschalter S1 bis SN zugeordnet. Die

Gesamtzahl der Hochspannungsverstärker V und der Gruppenschalter S wird zum Minimum, wenn die Beziehung

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mit Z als Gesamtzahl aller Bildelektroden,erfüllt ist. Selbstverständlich können auch andere geeignete Y/erte für N und K gewählt werden. Die Summe der Gruppenladezeiten in einer Ladeperiode muß jedoch immer kleiner als die Aufzeichnungszeit pro Bildpunkt bleiben.

Im einfachsten Fäll liegen die Bildelektroden BE in einer Reihe, und benachbarte Elektroden können, wie in Fig.1 dargestellt, zu einer Gruppe zusammengefaßt werden. Falls zwei oder mehrere gegeneinander versetzte Reihen von Bild elektroden im Druckkopf angeordnet sind, können sich •andere Gruppenaufteilungen als zweckmäßig erweisen. Im folgenden sei zur Vereinfachung ein Druckkopf zugrundegelegt, dessen Bildelektroden in einer Reihe angeordnet

Ij sind.

Jeder Hochspannungsverstärker V ist über elektronische Schaltkreise SK mit den korrespondierenden Bildelektroden BE^ jr, BEprr,... BEjiv/ und den entsprechenden Bildkonden™ satoren Ci_K> ^pR* ° ° "^NK ^verbunden. Die Schaltkreise SK müssen eine Entkopplung zwischen den korrespondierenden Bildelektroden BE und außerdem die Ladung und Entladung der Bildkondensatoren C ermöglichen. Die Gruppenschalter S dienen zur Auswahl einer bestimmten Gruppe von BiIdelektroden. Die Gruppenschalter S werden nacheinander so eingeschaltet, daß immer nur eine Bildkondensatorgruppe zur Zeit aufgeladen wird.

Je nach Ausführung der Schaltkreise SK und der Gruppenschalter S ergeben sich unterschiedliche zeitliche Abläufe hinsichtlich des Lade- und Aufzeichnungsvorganges. In den Diagrammen der Fig.2 und 3 sind zwei mögliche Abläufe dargestellt.

^3r' Fig.2 zeigt einen Spannungsverlauf an korrespondierenden Bildkondensatoren C^, ^PK' *" *^NK ^a^^s ^^"t^⁰¹¹ der Zeit,

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/f PHD 80-026 ohne Zwischenentladung dieser Kondensatoren.

Die Aufzeichnungsperiode tp setzt sich zusammen aus Ladezeit . tj. und Aufzeichnungszeit t* · t» und t_L sind für alle Gruppen gleich. Während der Ladezeit ty werden die Bildkondensatoren C einer Gruppe auf die der aufzuzeichnenden Information entsprechenden analogen Spannungen gebracht. Während der Aufzeichnungszeit t_A entladen sich die Kondensatoren teilweise und werden am Ende von t» auf neue analoge Spannungen umgeladen. Weil die neuen Kondensatorladungen größer oder kleiner als die alten Kondensatorladungen sein können, müssen die Schaltkreise SK den Stromfluß in beide Richtungen zulassen. Sofort nach dem Laden der ersten Kondensatorgruppe C1 wird der Ladevorgang für die zweite Gruppe C2 gestartet, usw.. Der Ladevorgang für die Gruppe N ist bereits abgeschlossen, bevor die Aufzeichnungszeit t/i der ersten Gruppe beendet ist. Da eine aufzeichnende Wirkung der Bildelektroden BE bereits bei niedrigen Spannungen möglich ist und auch während der Ladezeit t_L schon vorhanden ist, sollte t, gegenüber t^ möglichst klein sein, so daß eine Beeinflussung der Bildpunktschwärzung durch die Übergangsspannung während der Zeit t, ohne Bedeutung ist.

Fig.3 zeigt das Impulsdiagramm für die korrespondierenden Bildkondensatoren Cj-, Cpi'* *"^Ni ^^ei vollständiger und gleichzeitiger Zwischenentladung aller Bildkondensatoren zum Ende einer Aufzeichnungsperiode der ersten Gruppe.

so Die Aufzeichnungsperiode t_p setzt sich zusammen aus Ladezeit tj» Aufzeichnungszeit t. und Entladezeit t™. Die Aufladung aller Kondensatorgruppen erfolgt innerhalb der

(1}
Aufzeichnungszeit t.^v ^J der ersten Gruppe.

Die Aufzeichnungsperiode t_p ist wie im ersten Fall für alle Gruppen gleich, jedoch ist die Aufzeichnungszeit

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tft ' der N-ten Gruppe um die (N-1)-fache Aufladezeit t-r kleiner als die Aufzeichnungszeit t. ' der ersten Gruppe. Damit der Unterschied in der Wirkung der einzelnen Gruppen vernachlässigbar ist, muß die Zeit (N-1) · t_L gegen die Aufzeichnungszeit t_A (i£/i,N | ) sehr klein sein. Man kann selbstverständlich die Entladung der Bildkondensatoren gesondert für jede Gruppe vornehmen, so daß jeder Gruppe die gleiche Aufzeichnungszeit zur. Verfügung steht. In diesem Falle ist jedoch mit einem erhöhten elektronischen Aufwand zu rechnen.

Während der Entladezeit t_ß ist ebenfalls eine aufzeichnende Wirkung der Bildelektroden vorhanden, doch fällt dieser Beitrag kaum ins Gewicht, weil die Entladezeit tg klein i~ gegen die Aufzeichnungszeit t_p gemacht werden kann. Ob die Ladezeit tj ebenfalls zur Aufzeichnung genutzt werden kann oder nicht, hängt von der jeweiligen Ausführung der Schaltkreise SK und der Schalter S ab.

Fig.4 gibt ein Schaltungsbeispiel wieder, das nach dem in Fig.3 dargestellten Impulsdiagramm arbeitet und eine parallele Aufzeichnungsweise sowohl beim elektro» phoretischen BiIDaufzeichnungsverfahren als auch beim Korona-Aufzeichnungsverfahren ermöglicht.

Alle Bildkondensatoren C seien entladen und die Gruppenschalter S gesperrt. Die Ausgangsspannungen der Analogverstärker V liegen im Bereich von 0 Volt bis U Volt. Solange die Gruppenschalter S gesperrt sind, liegen die Bildelektroden BE auf dem Potential U, unabhängig von den Spannungen an d en Ausgängen der Verstärker V^ - Vr,. (Dies gilt natürlich nur für eine Zeitspanne der Größenordnung Rp· C, mit FL· als Diodensperrwiderstand). Durch eine Koupensationsspannung am Aufzeichnungsträger oder an

^v-' e.i.ner Referenzelektrode muß dafür gesorgt sein, daß noch keine Aufzeichnung stattfinden kann.

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Für die Aufladung der ersten Kondensatorengruppe wird der zugeordnete Gruppenschalter S1 während der Ladezeit t_L geschaltet, so daß nunmehr der gemeinsame Schaltpunkt G der ersten Gruppe, der vorher auf Potential U lag, nunmehr auf.Null-Potential gebracht wird. Damit können die Kondensatoren C₁₁ bis C_1K über die Steuerdioden D₁₁ bis D_1K auf die entsprechenden analogen Spannungen der zugeordneten Verstärker V₁ bis V^- aufgeladen werden. Am Ende der Ladezeit t_L wird der Transistor S1 gesperrt und die

to Aufladung der Kondensatoren dieser Gruppe beendet. Die Spannung an den Bildelektroden steigt auf die Spannung U + Vq- an, wobei Vq . die am i-ten Kondensator der betreffenden Gruppe anliegende Spannung ist. Die Spannung Vq. kann natürlich von Kondensator zu Kondensator unter-

is schiedlich sein. Wegen der Kompensation trägt nur die Kondensatorspannung Vp. zur Aufzeichnung bei.

Die einzelnen Kondensatorgruppen C₁ bis C^ werden nacheinander aufgeladen bis alle Bildkondensatoren BE am Ende der Ladeperiode nach der Zeit N · ty auf der entsprechenden Spannung Vq. liegen.

Nach Beendigung der Ladeperiode aller Gruppen 1 - N werden die Ausgänge der Verstärker V auf die Spannung U gebracht, damit die Entladung der Kondensatoren C über den Sperrwiderstand der Dioden D minimal wird. Dadurch wird außerdem die Verlustleistung der Verstärker V auf ein Minimum begrenzt. Durch den Aufzeichnungsstrom und durch Leckströme werden die Kondensatoren C während der Aufzeichnung zum Teil entladen.

Bevor die Kondensatoren C zur Aufzeichnung der nächsten Bildzeile neu geladen werden können, müssen sie zunächst vollständig entladen werden. Diese Entladung wird über die Dioden E für alle Kondensatoren C gleichzeitig vorgenommen. Während der Aufzeichnung ist der gemeinsame Ent-

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ladetransistor 4 gesperrt und die Dioden E sind, wie
Fig.4 zeigt, in Sperrichtung gepolt. Zur Entladung wird der Entladetransistor 4 durchgeschaltet, so daß die
Dioden E in Durchlaßrichtung umgepolt sind. Die Kondensatoren C werden vollständig entladen.

Bei Umkehrung aller Stromrichtungen und Polaritäten ist es natürlich möglich, die Bildelektroden mit negativen • Spannungen zu versorgen..

Die Schaltung nach Fig.4 kann vorteilhaft bei einer Druckeinrichtung verwendet werden, die auf dem elektrophoretischen Aufzeichnungsverfahren beruht. Dabei sind die Bildelektroden BE als Stifte ausgebildet und in ge-

ü ringem Abstand von dem dabei verwendeten Aufzeichnungsmaterial oder der verwendeten Aufzeichnungstrommel angebracht. Zur Vermeidung von elektrischen Überschlägen
zwischen den Bildelektroden wird mit einer maximalen.
Pütentialdifferenz von U = +400 V zwischen benachbarten Elektroden gearbeitet. Aus dieser Potentialdifferenz,
resultiert eine Aufzeichnungsperiode t_p von etwa 10 ms. Die Größe der Bildkondensatoren ist durch den Aufzeichnungsstrom j, parasitäre Leckströme, die Kapazität
der Bildelektroden gegen Masse und insbesondere die Kapazität der Bildelektroden gegeneinander bestimmt. In der elektrophoretischen Bildaufzeichnung ist der Ladungsverlust der Bildkondensatoren durch den Aufzeichnungsstrom zu vernachlässigen. Im wesentlichen ist die Kapazität
der Bildkondensatoren durch die parasitären Kapazitäten nach unten begrenzt. Bei Kapazitätswerten zwischen 50 pF und 100 pF pro Bildkondensator sind die parasitären
Kapazitäten bereits zu vernachlässigen. Als Ladezeit t-r kann eine Zeit zwischen 5 und 20 /US und als Entladezeit t_E eine Zeit von einigen hundert /US erreicht werden. Bei

^3!l einer Auflösung von 4 Bildelektroden pro mm und einer Einteilung von 21 Gruppen ä40 Bildelektroden führt dies zu

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einer Ladeperiode von T = N ■· tj. gleich 100 bis 400 /us. Somit ist die Ladeperiode T klein gegen die Aufzeichnungsperiode t_p von 10 ms. Weil sich die Elektroden auf dem Potential U+V_c (O Volt ^" V_c<+ 400 V, V_c=Spannung an einem Bildkondensator) befinden, muß die Kompensationsspannung Ug = U an den Aufzeichnungsträger gelegt werden, damit nur die Spannungen V_c der Bildkondensatoren zur Aufzeichnung beitragen.

Als weiterer Anwendungsfall für das erfindungsgemäße Koinzidenzverfahren nach dem Schaltungsbeispiel der Fig.4 sei das in der DE-OS 19 34 890 beschriebene Aufzeichnungsverfahren mit einer Koronaionenquelle aufgeführt.

Wegen der äußerst geringen Ladungsmengen, die bei diesem Verfahren auf die Bildelektroden BE gelangen, sind die Kapazitäten der Bildkondensatoren C zwischen 50 pF und 100 pF hinreichend. Sind z.B. negative Ionen als Ladungsträger vorhanden, dann ist der Ionenstrom durch eine gegebene Öffnung in der Isolatorfolie in dem Augenblick vollständig gesperrt, in dem das Potential der gemeinsamen der Koronaquelle gegenüberliegenden Elektrode das Potential der dieser Öffnung zugeordneten Bildelektrode BE um die Spannung Vg übersteigt. Bei hinreichend dünnen Folien und genügend kleinen Öffnungen liegt Vg etwa zwischen 50 und 100 V. Legt man daher die gemeinsame Elektrode auf die Spannung U+Vg _r und die Bildelektroden BE gemäß der Schaltung nach Fig.4 auf die Spannungen U+V_c (0V< Vq- UVoIt, V_c= Spannung an einem Bildkondensator), so kann der Ionenstrom bildmäßig durch die Spannungen V_c gesteuert werden.

In Fig.5 ist ein weiteres Schaltungsbeispiel dargestellt, dem das Impulsdiagramm von Fig.3 zugimndeliegt. Die beiden entkoppelnden Dioden D und E aus der Schaltungs-

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anordnung von Fig.4 sind jeweils durch eine einzige Zenerdiode Z mit der Durchbruchspannung. 2U ersetzt. Während der Ladezeit t, verhalten sich die Zenerdioden Z wie die Dioden D in Fig.4 und ermöglichen beim Durchschalten

■5 eines Schalters S die Aufladung der entsprechenden Gruppe von Bildkondensatoren C. Die Entladeschalter SL sind während der Ladezeiten t-r und der Aufzeichnungszeiten t^ geschlossen, so daß während der Aufzeichnungsζext, wie bei Fig.4, die Spannungen U+V_c an den Bildelektroden BE

ig liegen. Die Spannung U muß wieder durch eine gleiche Spannung am Aufzeichnungsträger oder an einer Referenzelektrode kompensiert werden.

Nur der Entladevorgang während der Entladezeit t_E unteria scheidet sich von dem bei der Schaltung nach Fig.4. Zur gleichzeitigen und vollständigen Entladung aller Bildkondensatoren C werden alle Entladeschalter SL₁ bis SLjt durchgeschaltet und die Ausgänge der Hochspannungsverstärker V auf 0 Volt gelegt. Dies hat zur Folge, daß in Sperrichtung an den Zenerdioden Z eine Spannung von 2U+V_C. abfällt, wodurch die Zenerdioden Z in den leitenden Zustand übergehen und die Bildkondensatoren C entladen.

In Fig.6 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel prinzipmäßig dargestellt, bei dem die Aufladung der Bildkondensatoren C mittels eines bildmäßig modulierten Elektronenstrahls 17, der die Verstärker V ersetzt, dargestellt. Wiederum gilt das Impulsdiagramm von Fig.3. Der Einfachheit halber ist nur noch die Gruppe 1 der Bildelektroden BE mit den zügehörigen Bildkondensatoren C gezeichnet. Diese Art der Kondensatoraufladung erlaubt im Gegensatz zu allen anderen beschriebenen Schaltungsanordnungen, welche sowohl eine positive als auch eine negative Bildelektrodenspannung zulassen, nur eine negative BiId- ?!' elektrodenspannung.

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Die Bildkondensatoren C sind mit Stiften 19, die in die Glaswand 20 einer Kathodenstrahlröhre eingeschmolzen sind, verbunden. Ein in seiner Intensität modulierter Elektronenstrahl 17 tastet die Stifte 19 ab und lädt die Bildkondensatoren auf die bildmäßige Spannung auf. Eine vollständige und gleichzeitige Entladung dieser Kondensatoren wird erreicht, indem der Entladetransistor

21 durchgeschaltet wird. Während der Auflade- und Aufzeichnungszeit sind die Dioden 18 als Entkopplungselemente notwendig.

Fig.7 zeigt eine prinzipiell ähnliche Schaltanordnung, jedoch mit einer anderen Entlademethode der Bildkondensatoren. Wie in der Schaltanordnung der Fig.6 werden die in die Glaswand 20 einer Kathodenstrahlröhre eingelassenen Stifte 19 von einem in seiner Intensität bildmäßig modulierten Elektronenstrahl 17 abgetastet und die auf einem Träger 31 aus photoleitfähigem Material integrierten Bildkondensatoren C auf die entsprechende Spannung geladen. Die Kondensatoren C weisen eine gemeinsame, geerdete und transparente, leitfähige Schicht

22 auf. Bei der Entladung der Kondensatoren C wird die photoleitfähige Schicht des Trägers 31 durch die transparente leitfähige Schicht 22-mit einer Lumineszenzdiode 23 bestrahlt, wodurch eine Widerstaidsverringerung der photoleitfähigen Schicht des Trägers 31 und damit die gemeinsame Entladung der Bildkondensatoren C bewirkt wird.

Für die weiteren Beispiele nach den Fig.8 bis 11 gilt das Impulsdiagramm der Fig.2, Bei den in diesen Schaltungen verwendeten Indices bedeuten i die Ordnungszahl einer beliebigen Bildelektrodengruppe und j die Ordnungszahl innerhalb dieser Gruppe. Fig.8 zeigt eine Schaltungsanordnung mit photoleitfähigen Elementen P und Lichtquellen (z.B. Lumineszenzdioden) 24 als Entkoppel- und Schaltelemente. Die photoleitfähigen Elemente P können

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aus zwei in Serie geschalteten und entgegengesetzt gepolten Photodioden oder aus Photowiderständen bestehen. Charakteristisch ist, daß in beiden Richtungen ein Stromfluß Zustandekommen kann, und somit eine gemeinsame Entladephase t„ zur vollständigen Entladung der Bildkondensatoren C nicht notwendig ist.

Während der Aufladezeit t. einer bestimmten Gruppe von Bildkondensatoren C bestrahlt die dieser Gruppe züge- · ordnete Lumineszenzdiode 24 die photoleitfähigen Elemente P in dieser Gruppe mit Licht und bewirkt dadurch eine Widerstandsverringerung, so daß je nach den anliegenden Verstärkerspannungen die Bildkondensatoren C sowohl aufals auch entladen werden können.

Fig.9 stellt den Querschnitt eines photoleitfähigen Elementes P in einer integrierten Anordnung unter Ver-. Wendung eines Photowiderstandes dar. Der Bildkondensator C wird durch eine, allen Bildkondensatoren ge-

2ü meinsame auf Masse liegende Elektrode 25, einen Isolator 26 und die Bildelektrode BE gebildet. Der Photowiderstand 27 wird zur Auf- und Entladung des Bildkondensators durch eine transparente, auf bildmäßiger Spannung V. liegende Elektrode 28 mit einer Lumineszenzdiode 24 vom Dunkel- auf den Hellwiderstand geschaltet.

Die prinzipmäßige Vorderansicht dieser integrierten Anordnung mit mehreren Bildelektroden BE und Photowiderständen 27 ist in Fig.10 wiedergegeben.

Eine Gruppe von Bildelektroden BE mit zugehörigen Elementen P nach Fig.8 kann auch gegen eine Schaltungsanordnung nach Fig.11 ausgetauscht werden. Als schaltbare "Widerstände", die einen Stromfluß in beide Richtungen zulassen, sind hier Triacs 29 verwendet. Die Schaltung der Triacs 29 erfolgt unabhängig von der

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Polarität der an den Triacs abfallenden Spannung über eine gemeinsame Leitung 30 durch, einen Spannungsimpuls an den Gate-Elektroden.

Die Ladezeit t_L für die Bildkondensatoren einer Gruppe ist durch den maximal zugelassenen Kondensatorstrom und durch den Wert des Triac-Haltestromes bestimmt. Die nächste Gruppe von Triacs darf erst dann geschaltet werden,.wenn die Stromstärke durch jeden einzelnen Triac 29 der vorausgehenden Gruppe den Wert des Haltestromes unterschritten hat und die betreffenden Triacs sich damit wieder im Sperrzustand befinden.

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Claims

>9 PHD 80-026 Patentansprüche

1. Schaltungsanordnung zur Ansteuerung einer Vielzahl von Bildelektroden für das nichtmechanische parallele Aufzeichnen von Zeichen- oder Bildpunkten, bei der die Bildelektroden zu Gruppen mit jeweils einem gemeMsamen Schaltpunkt zusammengefaßt sind und jede Bildelektrode gleicher Nummerierung einer jeden Gruppe über elektronische Steuerglieder einem gene insamen Spannungsverstärker zugeordnet ist und bei der die Ansteuerung einer ausgewählten Bildelektrode durch Schalten eines Gruppenschalters und eines Verstärkers erfolgt, dadurch gekennzeichnet, ' daß zwischen dem gemeinsamen Schaltpunkt (G) einer Gruppe und dem jeder Bildelektrode (BE) zugeordneten elektrischen Steuerglied (SK) ein Kondensator (C) angeordnet ist,

daß der einer beliebigen Bildelektrode (BE) zugeordnete Kondensator (C) durch Schließen des Gruppensohalters (S) der entsprechenden Gruppe auf die im entsprechenden Verstärker (V) generierten analogen Spannung geladen wird, daß die an dem betreffenden Kondensator (C) befindliche Spannung die aufzeichnende Wirkung der zugeordneten BiId-. elektrode (BE) bestimmt, daß nach dem Öffnen des entsprechenden Gruppenschalters (S) der betreffende Kondensator (C) während der Aufzeichnungszeit für einen BiIdpunkt nur geringfügig durch die zugeordnete Bildelektrode (BE) entladen wird, daß die Kondensatoren (C) gruppenweise nacheinander auf die der aufzuzeichnenden Information entsprechenden analogen Spannungen aufgeladen werden und daß die Zeit zur Aufladung aller Kondensatoren (C) kleiner als die Druckzeit für einen Bildpunkt ist.

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2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß das Steuerglied (SK) eine Gleichrichterdiode (D) ist, daß der gemeinsame Schaltpunkt (G) einer Bildelektrodengruppe mit der Durchlaßstrecke eines als Gruppenschalter wirkenden Schalttransistors (S) und mit einer Spannungsquelle (U) verbunden ist, deren Spannung gleich oder höher als die höchstmögliche von den Verstärkern (V) abzugebende Analogspannung ist, und

daß zur Aufladung eines Kondensators (C) dieser Gruppe deren Schalttransistor (S) leitend ist und dadurch der gemeinsame Schaltpunkt (G) auf Null-Potential liegt.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,

daß zur Zwischenentladung der Kondensatoren (C) Jede Bildelektrode (BE) über eine weitere Gleichrichterdiode (E) an einen weiteren gemeinsamen Schaltpunkt (G2) angeschlossen ist, der nach dem Aufzeichnungsvorgang auf einen Spannungswert gebracht wird, der dem Spannungswert am gemeinsamen Schaltpunkt (G) einer jeden Gruppe entspricht.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß das elektronische Steuerglied (SK) jeweils eine Zenerdiode (Z) ist,

daß der gemeinsame Schaltpunkt (G) einer Bildelektrodengruppe mit der Durchlaßstrecke eines als Gruppenschalter wirkenden Schalttransistors (S) und mit einer Spannungsquelle (U) verbunden ist, wobei die Spannung der Spannungsquelle (U) geringer ist als die einer weiteren Spannungsquelle (2U), die durch einen weiteren Schalttransistor (SL) an den gemeinsamen Schaltpunkt (G) anschaltbar ist und daß für die Dauer des durchlässig geschalteten Transistors (S) die Kondensatoren (C) über die Zenerdioden (Z) aufge-

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5· Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,

daß zur Zwischenentladung der Kondensatoren (C) die Schalttransistoren (SL) aller Gruppen durchgeschaltet sind und die Spannungsverstärker (V) auf Null-Potential gelegt sind.

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß die Bildelektroden (BE) einer jeden Gruppe mit zugeordneten Stiften (19) in der Glaswand (20) einer Kathodenstrahlröhre verbunden sind und daß die Kondensatoren (C) durch einen die Stifte (19) abtastenden Elektronenstrahl (17) aufladbar sind, wobei der Elektronenstrahl (17) mit der für jeden Stift (19) zugeordneten Analogspannung für die Aufzeichnung moduliert ist.

7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,

daß die Kondensatoren (C) einer Gruppe auf einem Träger

(31) aus photoleitfähigem Material angeordnet sind, der bedarfsweise von einer Lichtquelle (23) bestrahlt wird.

8. Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen 6 und 7, dadurch gekennzeichnet,

daß die Kondensatoren (C) in dem Träger (31) integriert sind und eine gemeinsame, geerdete und transparente, leitfähige Schicht (22) aufweisen.

9. Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet,

3!i daß zur Restentladung der Kondensatoren (C) die allen Gruppen gemeinsame Lichtquelle (23) wirksam ist.

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10. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß die elektronischen Steuerglieder (SK) als photoleitfähige Elemente (P) ausgebildet sind, da.ß der gemeinsame Schaltpunkt einer Bildelektrodengruppe auf Null-Potential gelegt ist und

daß zur Auf- oder Umladung der Kondensatoren (C) die photoleitfähigen Elemente (P) gruppenweise nacheinander von einer oder mehreren Lichtquellen, die als Gruppenschalter wirken, bestrahlt werden.

11. Schaltungsanordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet,

daß die Kondensatoren (C), Bildelektroden (BE) und photoleitfähigen Elemente (P) im Druckkopf integriert sind (Fig.9).

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