DE3833099A1

DE3833099A1 - Elektrisch steuerbare optische projektionsanordnung fuer einen nach dem xerographie-verfahren arbeitenden drucker

Info

Publication number: DE3833099A1
Application number: DE19883833099
Authority: DE
Inventors: Max Dr Guntersdorfer
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1988-09-29
Filing date: 1988-09-29
Publication date: 1990-04-12
Also published as: WO1990003621A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrisch steuerbare optische Projektionsanordnung für einen nach dem Xerographie- Verfahren arbeitenden Drucker, der eine Trommel zur Erzeugung eines Ladungsbildes und eine Vorrichtung zur Umsetzung des Ladungsbildes in ein Tonerbild aufweist.

Derzeit bekannte Laserdrucker verwenden akusto-optische Modulato ren und schreiben die zu druckende Information über einen Laser strahl als Ladungsbild auf eine Trommel. Anschließend wird nach dem xeroqraphischen Verfahren das Ladungsbild in ein Tonerbild umge setzt und auf das Papier gedruckt.

Problematisch bei diesen Druckern ist vor allem die aufwendige Technik und damit verbunden der hohe Preis.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektrisch steuerbare optische Projektionsanordnung für Drucker zu schaffen, die bei einfachem und damit wenig störanfälligem und kostengünstigem Aufbau die dem Stand der Technik anhaften den Nachteile beseitigt.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine elektrisch steuerbare optische Projektionsanordnung für Drucker der eingangs genannten Art und gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 vorgeschlagen, die durch die in dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 an gegebenen Merkmale charakterisiert ist.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindungen sind durch die in den Unteransprüche angegebenen Merkmale gekennzeichnet.

Im folgenden wird die Erfindung anhand mehrer Figuren im einzelnen beschrieben.

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung des Funktionsprinzips der elektrisch steuerbaren optischen Projektionsanordnung.

Fig. 2 zeigt eine perspektivische Darstellung der Anordnung gemäß Fig. 1.

Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung eines Biegeelements.

Wie bereits erläutert, zeigt Fig. 1 schematisch das Funktionsprin zip der erfindungsgemäßen Anordnung. Von einer Lichtquelle 1, die als Leuchtstoffröhre, Glühlampe, LED oder Laser ausgebildet sein kann, wird Licht 2 abgegeben, das mit einem Hohlspiegel 2 auf eine kammförmige Anordnung 3 aus einer Vielzahl nebeneinander liegender Biegeelemente 3′ mit optisch spiegelnder Oberfläche formiert wird. Von der kammförmigen Anordnung 3 reflektierte Lichtstrahlen treffen nach Durchlaufen einer fokussierenden Linse 4 auf eine Blende 5, die sich nahe vor einer elektrophotographischen Trommel 6 befindet. Die räumliche Anordnung der Elemente dieses optischen Systems ist so beschaffen, daß z. B. in der Ruhelage der Biegeelemente 3′ keine Lichtstrahlen auf die Trommel 6 treffen. Wird ein Biegeelement 3′ mit elektrischer Spannung beaufschlagt, so biegt sich dieses in der Weise, daß der entsprechende Licht strahl auf die Trommel 6 fällt. Die Weiterentwicklung bis zum be druckten Papier erfolgt wieder nach dem bekannten xerographischen Verfahren.

Das zu druckende Bild wird zeilenweise erzeugt, indem bei sich drehender Trommel 6 zu jedem Zeitpunkt das entsprechende Muster von Biegeelementen 3′ angesteuert wird, um auf der Trommel 6 das gewünschte Ladungsbild zu erzeugen.

Um die kammartige Anordnung der Biegeelemente möglichst gleich mäßig beleuchten zu können, besteht die Lichtquelle 1 vorzugs weise aus einer röhrenförmigen Lampe mit einem zylindersektor förmigen Hohlspiegel 2. Die Länge des Siliziumelements, das die kammförmige Anordnung 3 bildet, ist durch die Größe des her stellbaren Silizium-Wafers begrenzt und ist dadurch beim der zeitigen Stand der Technik noch wesentlich kleiner als die ent sprechend DIN A3 oder DIN A4 breite Trommel 6. Die Linse 4 bildet jedoch den Kamm auf die volle Trommelbreite ab.

Fig. 3 zeigt, wie bereits erläutert, ein Biegeelement 3, im einzelnen. Die Herstellung dieser Biegeelemente erfolgt nach einem bekannten Silizium-Mikrobearbeitungsverfahren, also im wesentlichen dadurch, daß zunächst durch Einsatz von selektiven Ätzverfahren Zungen aus Silizium aus einem Substratkörper 7 ausgebildet werden. Auf diese Zungen wird eine Kontaktschicht auf gebracht. Anschließend wird eine piezoelektrische Schicht, z. B. aus CdS, ZnO oder AlN aufgebracht und darauf schließlich eine weitere Kontaktschicht. Legt man über die beiden Kontaktschichten ein Feld an das Piezoelektrikum, so ergibt sich in bekannter Weise eine Krümmung der Zunge. Um ein Überschwingen der Biege elemente 3′ zu verhindern, ist eine geeignete Schwingungs dämpfung, z.B. dadurch, daß ein vorgesehender Hohlraum 8 unter dem Element mit Silikongummi ausgefüllt wird, notwendig. Die Biegeelemente können mit relativ kleinen Abmessungen und eng aneinanderliegend hergestellt werden. Da die Elemente extrem kurz, d.h. weniger als 1 mm, ausgebildet sind, ist ihre Massen trägheit klein und damit ihre Ansprechgeschwindigkeit hoch. Da durch kann eine Betätigungsfrequenz von mehr als 10000/s er reicht werden. Damit liegt die Druckgeschwindigkeit des be treffenden Druckers in der Größenordnung von 1 m/s.

Claims

1. Elektrisch steuerbare optische Projektionsanordnung für einen nach dem Xerographie-Verfahren arbeitenden Drucker, der eine Trommel zur Erzeugung eines Ladungsbildes und eine Vor richtung zur Umsetzung des Ladungsbildes in ein Tonerbild auf weist, dadurch gekennzeichnet, daß ein optisches System, bestehend aus einer Lichtquelle (1), einer Linse (4), einer Blende (5) und der als eine Lichtsenke fungierende Mantel fläche der Trommel (6), zur Aufzeichnung des Ladungsbildes auf der Mantelfläche vorgesehen ist, wobei die Lichtquelle (1) eine elektrisch steuerbare Reflexionseinrichtung, bestehend aus einer kammförmigen Anordnung (3) mit einer Vielzahl von individuell elektrisch betätigbaren Biegeelementen (3′) beleuchtet, die als Einzelreflektoren fungieren, daß die Blende (5) eine streifen förmige Blendenöffnung hat und daß die räumliche Anordnung der Elemente des optischen Systems derart ist, daß die von den Biege elementen (3′) reflektierten Lichtstrahlen je nach Stellung der Biegeelemente (3′) entweder die Trommel (6) treffen oder ausge blendet werden.

2. Elektrisch steuerbare optische Projektionsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Biege elemente (3′) der kammförmigen Anordnung (3) eine piezoelektrische Schicht enthalten, die bei Anlegen einer elektrischen Spannung eine Auslenkung der Biegeelemente (3′) und damit eine Lichtab lenkung bewirkt.

3. Verfahren zum Betrieb der elektrisch steuerbaren optischen Projektionsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die be treffenden Biegeelemente (3′) entsprechend dem in einer mit der relativen Position der Mantelfläche der Trommel (6) zu der Blendenöffnung der zweiten Blende (5) korrespondierenden Ladungs bild-Elementenzeile zu bildenden Ladungsbild-Muster selektiv mit einer elektrischen Spannung beaufschlagt werden.

4. Kammförmige Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Substrat körper (10) vorgesehen ist, in dem eine unter einem kammartigen, durch Zungen der Gesamtheit der Biegeelemente (5′) gebildeten Streifen ausgebildete, als Arbeitsspalt (11) fungierende Aus nehmung angeordnet ist.

5. Kammförmige Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Arbeits spalt (7) zur Verhinderung eines Überschwingens der Biegeele mente (3′) zumindest teilweise mit einem Schwingungsdämpfungs körper ausgefüllt ist.

6. Kammförmige Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwingungsdämpfungskörper aus Silikongummi besteht.

7. Verfahren zur Herstellung der kammförmigen Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zungen und die Ausnehmung durch Einsatz an sich bekannter selektiver Ätzschritte in dem Substratkörper (7) ausgebildet werden, daß anschließend daran eine erste Kontaktschicht auf den Oberseiten der Zungen aufgebracht wird, daß auf die erste Kontaktschicht eine piezoelektrische Schicht aufgebracht wird und daß auf die piezoelektrische Schicht eine zweite Kontaktschicht aufgebracht wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die piezoelektrische Schicht aus CdS gebildet wird.

9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die piezoelektrische Schicht aus ZnO gebildet wird.

10. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die piezoelektrische Schicht aus AlN gebildet wird.

11. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Sub stratkörper (7) aus Si hergestellt ist.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die im Lichtgang liegende Oberfläche der Zungen in bekannter Weise verspiegelt wird.