DE3739381A1 - Elektrodenstruktur fuer eine elektrooptische faksimile-schreibeinrichtung und verfahren zu ihrer ansteuerung - Google Patents

Elektrodenstruktur fuer eine elektrooptische faksimile-schreibeinrichtung und verfahren zu ihrer ansteuerung

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Description

Die Erfindung betrifft eine Elektrodenstruktur für eine elektrooptische Faksimile-Schreibeinrichtung und ein Verfahren zu ihrer Ansteuerung.
Faksimile-Schreibeinrichtungen nach dem elektrooptischen Prinzip, im folgenden kurz "Optodrucker" genannt, werden seit längerem benutzt. Aus der DE-PS 32 14 584 ist ein Optodrucker bekannt, bei dem die Bildinformation zeilenweise ausgegeben wird. Auf einem Blei-Lanthan-Zirkonat-Titanat-(PLZT-)Substrat sind dabei Elektroden so angebracht, daß sich zwei Zeilen von elektrisch ansteuerbaren Lichttoren ergeben. Einer in Zeilenrichtung verlaufenden Flächenelektrode steht an jeder Seite jeweils eine Reihe von ebenfalls flächenhaften Fingerelektroden gegenüber. Die Lichttore entstehen in den Bereichen des Substrates, der von den Stirnseiten der Fingerelektroden und der Längsseite der in Zeilenrichtung verlaufenden Hauptelektrode begrenzt wird. Die Lichttore der einen Zeile sind gegenüber denen der anderen Zeile um die Breite je eines Lichttores versetzt, wodurch sich eine elektrische Entkopplung beider Zeilen ergibt. Durch geschickte Anordnung der Elektroden läßt sich jede Zeile mit Hilfe von 2 N Bildpunkten darstellen, wenn pro Teilzeile des Optodruckers N Lichttore vorhanden sind. Oft ist jedoch eine solche Auflösung nicht ausreichend und eine höhere Auflösung erwünscht, vor allem dann, wenn der Optodrucker zur Wiedergabe farbiger Vorlagen benutzt werden soll.
Die Aufgabe der Erfindung besteht aus zwei Teilen,
  • 1. die bekannte Elektrodenstruktur so weiterzuentwickeln, daß der Optodrucker für Farbwiedergabe benutzt werden kann und
  • 2. ein möglichst einfaches Verfahren zur elektrischen Ansteuerung eines solchen Druckers anzugeben.
Der erste Teil der Aufgabe wird gelöst durch eine Elektrodenstruktur mit der Merkmalskombination des ersten Vorrichtungsanspruches. Der zweite Teil der Aufgabe wird durch die Merkmalskombination des ersten Verfahrensanspruches gelöst.
Die Elektrodenstruktur gemäß der Erfindung hat den Vorteil, daß sich mit ihr ein Optodrucker so aufbauen läßt, daß wenigstens drei Zeilen von Lichttoren entstehen. Ein weiterer Vorteil liegt in der geschickten Anordnung der Schaltelemente, aus der sich ein einfaches Verfahren zur Ansteuerung ergibt. Von Vorteil ist außerdem die Art der Spannungszufuhr zu den Elektroden, durch die die Gefahr des Übersprechens vermindert wird. Aus den in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen ergeben sich Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Fig. 1 bis 10 dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1a einen Teilausschnitt der elektrooptischen Schreibeinrichtung in Draufsicht und
Fig. 1b einen Schnitt entlang der Linie A-B nach Fig. 1.
Fig. 2 ein elektrisches Ersatzschaltbild für einen Teilbereich, der aus einem von den Hauptelektroden begrenzten Bildpunktelektrodenpaar besteht,
Fig. 3 ein Diagramm mit den für Lichttore der verschiedenen Teilzeilen erforderlichen Ansteueranspannungen,
Fig. 4 eine andere Darstellung des Diagramms nach Fig. 3,
Fig. 5 Steuerspannungen und Schalterstellungen für den Zustand "Lichttore der drei Teilzeilen geschlossen",
Fig. 6 Steuerspannungen und Schalterstellungen für den Zustand "Lichttore der ersten Teilzeile offen",
Fig. 7 Steuerspannungen und Schalterstellungen für den Zustand "Lichttore der zweiten Teilzeile geschlossen",
Fig. 8 Steuerspannungen und Schalterstellungen für den Zustand "Lichttore der zweiten Teilzeile offen",
Fig. 9 Steuerspannungen und Schalterstellungen für den Zustand "Lichttore der dritten Teilzeile geschlossen",
Fig. 10 Steuerspannungen und Schalterstellungen für den Zustand "Lichttore der dritten Teilzeile offen".
Fig. 1a zeigt einen Ausschnitt aus einer elektrooptischen Faksimile-Schreibeinrichtung. Mit 10 ist ein elektrooptisches Substrat gekennzeichnet, beispielsweise eine Blei-Lanthan-Zirkonat-Titanat- (PLZT-)Keramik. Auf dem Substrat sind in Zeilenrichtung zwei mit 11 gekennzeichnete Hauptelektroden aufgebracht, zwischen die Paare von Bildpunktelektroden 12 eingefügt sind. Zwischen den Hauptelektroden 11 und den Stirnseiten der einzelnen Bildpunktelektroden entstehen Bereiche 13 und 15, deren Lichtdurchlässigkeit mit Hilfe der Elektroden steuerbar ist. Diese Bereiche werden im folgenden Lichttore genannt. Zwischen den Stirnseiten zweier aneinander grenzender Bildpunktelektroden entstehen ebenfalls mit 14 gekennzeichnete Lichttore. Die Lichttore 13 gehören zu einer ersten Teilzeile der Schreibeinrichtung, die Lichttore 14 zu einer zweiten Teilzeile und die Lichttore 15 zu einer dritten Teilzeile. Soll die Schreibeinrichtung zur Farbwiedergabe benutzt werden, so sind für die einzelnen Teilzeilen Farbfilter vorgesehen. Für die erste Teilzeile sind die Farbfilter mit 16, für die zweite Teilzeile mit 17 und für die dritte Teilzeile mit 18 gekennzeichnet. Die Bildpunktelektroden werden über Bonddrähte 19 mit der Ansteuervorrichtung verbunden. In Fig. 1a sind nur zwei Bonddrähte eingezeichnet, um die Darstellung nicht unübersichtlich werden zu lassen. Es versteht sich, daß jede Bildpunktelektrode mit einem Bonddraht versehen ist. Mit 20 ist der Rand der keramischen Substrates bezeichnet.
Fig. 1b zeigt einen Schnitt durch die Draufsicht nach Fig. 1a entlang der Linie A-B. Im Zusammenhang mit Fig. 1a wird der geschichtete Aufbau der Faksimile-Schreibeinrichtung deutlich. Gleiche Bezugszeichen kennzeichnen gleiche Elemente.
Die beschriebene Einrichtung arbeitet wie folgt: Zur Ansteuerung der Lichttore ist eine bestimmte Spannung erforderlich. Liegt diese Spannung zwischen einer Bildpunktelektrode und der Hauptelektrode oder zwischen zwei Bildpunktelektroden an, so wird das entsprechende Lichttor lichtdurchlässig. Insgesamt kann somit jede zu druckende Zeile durch drei Teilzeilen von Bildpunkten dargestellt werden. Für Farbwiedergabe ist jede Teilzeile mit einem Farbfilter, beispielsweise für eine Grundfarbe, versehen. Einzelheiten der Ansteuerung der einzelnen Lichttore werden im folgenden näher erläutert.
Fig. 2 zeigt das elektrische Ersatzschaltbild für eine Gruppe von Lichttoren, die sich aus den beiden Hauptelektroden mit den dazwischenliegenden Bildpunktelektroden ergibt. Mit 11 sind, wie bereits in Fig. 1, die beiden Hauptelektroden gekennzeichnet, an denen Spannungen U 1 und U 2 liegen. 12 kennzeichnet, ebenfalls wie in Fig. 1, ein Bildpunktelektrodenpaar, an dem die Spannungen U 3 und U 4 liegen. 23 kennzeichnet einen aus einer Bildpunktelektrode und einer Hauptelektrode gebildeten Kondensator C 1. Er stellt das elektrische Ersatzschaltbild eines Lichttores 13 dar. Mit 24 ist ein aus zwei Bildpunktelektroden gebildeter Kondensator C 2 gekennzeichnet, der das elektrische Ersatzschaltbild eines Lichttores 14 darstellt. Das Bezugszeichen 25 kennzeichnet einen aus Bildpunkt- und Hauptelektrode gebildeten Kondensator C 3, der das elektrische Ersatzschaltbild eines Lichttores 15 darstellt. 26 kennzeichnet eine Ausgangsstufe eines Ansteuer-IC′s IC 1, dargestellt durch Schalter S 1 und S 2, 27 eine Ausgangsstufe eines Ansteuer-IC′s IC 2, dargestellt durch Schalter S 3 und S 4. 28 bezeichnet einen Verbindungsdraht, der eine Bildpunktelektrode des Bildpunktelektrodenpaares mit einer Ausgangsstufe vom IC 1 verbindet, 29 verbindet die zweite Bildpunktelektrode mit einer Ausgangsstufe von IC 2. Die Drähte 28 und 29 entsprechen den Bonddrähten 19 nach Fig. 1a. Die Bonddrähte 19, angebracht in wire-bonding, überbrücken die Hauptelektroden 11.
Im Diagramm nach Fig. 3 sind die Schaltstellungen der Schalter S 1 bis S 4, die das elektrische Ersatzschaltbild der Ansteuer-IC′s 26 und 27 sind, sowie die zur Ansteuerung der einzelnen Lichttore erforderlichen Spannungen U 1 bis U 4 eingezeichnet. Aus der linken Spalte wird deutlich, daß zur Ansteuerung der Lichttore 13 in der ersten Teilzeile nur das Ansteuer-IC IC 1 (dargestellt durch Schalter S 1 und S 2) gebraucht wird. Die dazu erforderlichen Spannungen entnimmt man dem Diagramm. Zur Ansteuerung der Lichttore 14 und 15 der zweiten und dritten Teilzeile dient das Ansteuer-IC IC 2 (dargestellt durch die Schalter S 3 und S 4).
Eine exakte Darstellung der Ausgangszustände der beiden Treiber IC′s 26 und 27 sowie der an den Elektroden liegenden Spannungen U 1 bis U 4 entnimmt man der Fig. 4. In der obersten Zeile sind die Spannungen U 1 bis U 4 aufgetragen, gefolgt von den Ausgangszuständen der Ansteuer-IC′s, dargestellt als Schalter S 1 bis S 4 und den an den drei Lichttoren (dargestellt als Kondensatoren C 1 bis C 3) liegenden Spannungen UC 1, UC 2 und UC 3. Zur Steuerung der Lichttore 13 in der ersten Teilzeile hat die Spannung U 1 den für die Ansteuerung eines Lichttores erforderlichen Wert U, die Spannung U 2 den Wert U/3, die Spannung U 3 den Wert 2 U/3 und die Spannung U 4 ebenfalls U/3. Sind dann die Schalter S 1 und S 3 geschlossen, die Schalter S 2 und S 4 offen, so liegt am Kondensator C 1 (Bezugszeichen 23) die Spannung U/3, am Kondensator C 2 (Bezugszeichen 24), die Spannung am U/3 und am Kondensator C 3 (Bezugszeichen 25) die Spannung 0. Da die Lichttore erst dann durchlässig werden, wenn die an ihnen liegende Spannung größer als 2 U/3 ist, sind in diesem Zustand alle Lichttore geschlossen. Fig. 5 zeigt das Ersatzschaltbild mit den Schalterstellungen für diesen Zustand. Fig. 6 zeigt den Zustand, in dem Lichttor 13 in der ersten Teilzeile lichtdurchlässig gesteuert wird. Die Schalter S 2 und S 3 sind geschlossen, die Schalter S 1 und S 4 offen. An den einzelnen Kondensatoren C 1 bis C 3 liegen die Spannungen U, U/3 und 0. Die an den einzelnen Elektroden liegenden Spannungen sind dieselben wie in dem Fall, in dem das Lichttor 1 geschlossen ist. Im Ausführungsbeispiel wurde eine Spannung U von 180 V benutzt. Diese Spannung hängt jedoch stark von der Geometrie der Anordnung ab, so daß U auch im Bereich zwischen 100 V und 240 V liegen kann.
Zur Ansteuerung des Lichttores 2 müssen die Spannung U 1 bis U 4 andere Werte annehmen. Diese Werte sind: U 1= 4/3 U, U 2=1/3 U, U 3=U und U 4=2/3 U. Bei der Schalterstellung S 1, S 3 geschlossen und S 2, S 4 offen ist Tor 14 lichtundurchlässig, da am Kondensator C 2 die Spannung U/3 liegt. Diesem Schaltzustand entspricht Fig. 7.
Sind jedoch die Schalter S 2 und S 3 offen, S 1 und S 4 geschlossen, liegt am Kondensator C 2 die Spannung U, das heißt Lichttor 14 ist lichtdurchlässig. An den beiden Kondensatoren C 1 und C 3 liegt die Spannung U/3. Diesen Schaltzustand zeigt Fig. 8.
Zur Ansteuerung der Lichttore 15 in der dritten Teilzeile nehmen die Spannungen U 1 bis U 4 die folgenden Werte an:
U 1=U/3, U 2=U, U 3=1/3 U und U 4=2/3 U. Bei der Schalterstellung S 1 und S 3 geschlossen, S 2 und S 4 offen liegt am Kondensator C 1 die Spannung 0, am Kondensator C 2 die Spannung U/3 und am Kondensator C 3 ebenfalls die Spannung U/3. Alle Lichttore sind somit lichtundurchlässig. Dieser Schaltzustand ist in Fig. 9 dargestellt.
Sind die Schalter S 1 und S 4 geschlossen, S 2 und S 3 jedoch offen, wird Lichttor 15 lichtdurchlässig, da die Spannung am Kondensator C 3 den Wert U annimmt. Am Kondensator C 1 liegt die Spannung 0, am Kondensator C 2 die Spannung U/3. Fig. 10 gibt diesen Schaltzustand wieder.
Bei den Treiberstufen 26 und 27 (IC 1 und IC 2) handelt es sich um solche, bei denen jeweils der eine Schalter offen ist, während der andere geschlossen ist. Die einzelnen Schalter, im Ausführungsbeispiel S 1 und S 2 oder S 3 und S 4, sind also nicht einzeln ansteuerbar sondern immer nur als Paar. Der Betrieb der elektrooptischen Schreibeinrichtung gestaltet sich dann schematisch wie folgt:
Mit Hilfe einer Multiplexschaltung werden die Spannungen U 1 bis U 4 auf die für die Ansteuerung der ersten Teilzeile erforderlichen Werte gebracht. Danach werden die einzelnen Lichttore der ersten Teilzeile entsprechend der wiederzugebenden Information angesteuert. Nach dem Ausdrucken der ersten Teilzeile werden die Spannungen umgeschaltet auf die für die Ansteuerung der zweiten Teilzeile erforderlichen Werte. Dann wird die Information der zweiten Teilzeile ausgegeben. Nach Ende der Ausgabe der zweiten Teilzeile wird die Spannung umgeschaltet auf die für die Ansteuerung der Lichttore der dritten Teilzeile erforderlichen Werte. Nach Ausgabe der dritten Teilzeile wird die nächste zu übertragende Zeile wieder beginnend mit der ersten Teilzeile, ausgegeben.

Claims (26)

1. Elektrodenstruktur für eine elektrooptische Faksimile-Schreibeinrichtung, die auf einem elektrooptischen Substrat derart angebracht ist, daß sich mehrere gegeneinander versetzte Teilzeilen von Lichttoren ergeben, deren Lichtdurchlässigkeit elektrisch steuerbar ist, gekennzeichnet durch zwei parallel zueinander in Zeilenrichtung verlaufende, flächenhafte Hauptelektroden, zwischen die, senkrecht zur Zeilenrichtung, Paare von Bildpunktelektroden eingefügt sind.
2. Elektrodenstruktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Bildpunktelektroden und den Hauptelektroden Lichttore gebildet werden.
3. Elektrodenstruktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den ein Paar bildenden Bildpunktelektroden jeweils ein Lichttor gebildet wird.
4. Elektrodenstruktur nach den Ansprüchen 1 bis 3, gekennzeichnet durch insgesamt 3 Teilzeilen von Lichttoren.
5. Elektrodenstruktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahl der Bildpunktelektrodenpaare der Anzahl der für eine Teilzeile vorgesehenen Lichttore entspricht.
6. Elektrodenstruktur nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildpunktelektroden so geformt sind, daß ihre gegenüberliegenden Enden um die Breite eines Lichttores gegeneinander versetzt sind.
7. Elektrodenstruktur nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildpunktelektroden über Bonddrähte mit einer Ansteuervorrichtung verbunden sind.
8. Elektrodenstruktur nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Bonddrähte die Hauptelektroden überbrücken.
9. Elektrodenstruktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie auf einem Substrat aus Blei-Lanthan-Zirkonat-Titanat-(PLZT-)Keramik aufgebracht ist.
10. Elektrodenstruktur nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ihre Herstellung in DünnschichtTechnik.
11. Elektrodenstruktur nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, gekennzeichnet durch ihre Verwendung in einer Schwarzweiß-Faksimile-Schreibeinrichtung hoher Auflösung.
12. Elektrodenstruktur nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, gekennzeichnet durch ihre Verwendung in einer Faksimile-Schreibeinrichtung für farbige Wiedergabe.
13. Elektrodenstruktur nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Teilzeilen mit einem Farbfilter unterlegt sind, wobei jeder Teilzeile eine Grundfarbe zugeordnet ist.
14. Elektrodenstruktur nach den Ansprüchen 12 und 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Farbfilter auf die Teilzeilen aufgedruckt sind.
15. Elektrodenstruktur nach den Ansprüchen 12 und 13, dadurch gekennzeichnet, daß als Farbfilter Folien verwendet werden.
16. Verfahren zur elektrischen Ansteuerung der Elektrodenstruktur der elektrooptischen Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichttore zeilenweise angesteuert werden.
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichttore der ersten Teilzeile von einer ersten Gruppe von Treiberstufen angesteuert werden.
18. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichttore der zweiten und dritten Teilzeile von einer zweiten Gruppe von Treiberstufen angesteuert werden.
19. Verfahren nach den Ansprüchen 17 und 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahl der Treiberstufen pro Gruppe der Zahl der Lichttore pro Teilzeile entspricht.
20. Verfahren nach den Ansprüchen 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die als Schalter wirkenden Ausgangsstufen der Treiberstufen nie beide gleichzeitig offen oder gleichzeitig geschlossen sind.
21. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 16 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerelektroden (Hauptelektroden, Bildpunktelektroden) an unterschiedlichen Spannungen liegen.
22. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die an den Steuerelektroden liegenden Spannungen unterschiedliche Werte annehmen.
23. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Werte der an den Steuerelektroden liegenden Spannungen von der gerade angesteuerten Teilzeile abhängen.
24. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 16 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichttore bei Ansteuerung mit einer Spannung vom Betrag U, abhängig vom Material, lichtdurchlässig werden.
25. Verfahren nach einem oder mehreren Ansprüche 16 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichttore bei einer Ansteuerung mit einer Spannung vom Betrage kleiner als U/3 lichtundurchlässig sind.
26. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 16 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansteuerspannungen die Werte U/3, 2 U/3, U und 4 U/3 annehmen können.
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