DE3113868A1 - Elektrostatische bildaufzeichnungs- und -wiedergabevorrichtung - Google Patents

Description

- 3 - -e. April 1981

Elektrostatische Bildaufzeichnungs- und -wiedergabevorrichtung

Die Erfindung betrifft eine elektrostatische Bildaufzeichnungsund -wiedergabevorrichtung unter Verwendung eines mehrlagigen Ionenmodulators.

Es ist bekannt, für die elektrostatische Bildwiedergabe einen mehrlagigen Ionenmodulator zu benutzen, bei dem eine Isoliermateriallage zwischen zwei Lagen oder Schichten eingesetzt ist, von denen die eine aus einer segmentierten Schicht eines leitfähigen Materials und die andere aus einer ununterbrochenen Schicht aus leitfähigem Material besteht, wobei der mehrlagige Ionenmodulator mindestens eine Reihe von durchgehenden öffnungen aufweist.

Die schematische Darstellung von Fig. 1 veranschaulicht das Prinzip dieses Verfahrens für die elektrostatische Bildwiedergabe. Dabei ist eine Koronaentladungseinheit 2 mit einem Koronaentladungs-Draht über der ununterbrochenen bzw. durchgehenden leitenden Schicht 1a eines mehrlagigen Ionenmodulators 1 angeordnet, während ein aus einem dielektrischen Stoff oder einem Photoleiter bestehendes Element 3 zur Erzeugung eines latenten Ladungsbildes unter einer segmentierten leitfähigen Schicht 1b des Ionenmodulators 1 angeordnet ist. Eine Stütz- oder Gegenelektrode 4 ist unmittelbar unter dem genannten Element 3 an-

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geordnet. Dieses Element 3 und die Gegenelektrode 4 sind normalerweise als Einheit ausgebildet, und sie bilden eine elektrostatische Aufzeichnungsvorrichtung. An den Draht der Koronaentladungseinheit 2 wird eine hohe Gleichspannung von einer Gleichspannungsquelle 5 angelegt, während eine hohe Gleichspannung mit einer der genannten Gleichspannung entgegengesetzten Polarität durch die Gleichspannungsquelle 5 an die Gegenelektrode 4 angelegt wird.

Auf der Oberfläche des Elements 3 zur Erzeugung eines latenten Ladungsbilds kann ein solches Ladungsbild entsprechend einem Bildwiedergabesignal S erzeugt werden, weil ein Ionenstrom, der zur Gegenelektrode 4 beschleunigt wird, entsprechend dem Bildwiedergabesignal S gesteuert wird und durch die kleinen Öffnungen 1c des Ionenmodulators 1 fließt, wenn ein Äquipotential an der durchgehenden, leitfähigen Schicht 1a des Ionenmodulators 1 anliegt und ein Signal entsprechend dem Bildwiedergabesignal S durch eine Steuerschaltung 6 an die segmentierte, leitfähige Schicht 1b angelegt wird, während die Koronaentladungseinheit 2 Ionen erzeugt. Bei diesem Verfahren zur elektrostatischen Bildwiedergabe liegt normalerweise zwischen dem Ionenmodulator 1 und der Gegenelektrode 4 eine Hochspannung von etwa 2 kV an.

Bei einem elektrostatischen Übertragungs-Bildwiedergabegerät, bei dem ein latentes Ladungsbild auf dem Ladungsbild-Formelement aus dielektrischem Stoff erzeugt, durch eine Entwicklungseinheit entwickelt und auf einen Aufzeichnungsträger (Kopierpapier) tibertragen wird, sind Vorrichtungen, wie eine Entwicklungseinheit, eine Übertragungseinheit, eine Trenneinheit, eine Ladungsbeseitigungseinheit, eine Putzeinheit usw., in der Nähe des im folgenden.einfach als Bildformelement bezeichneten Elements zur Erzeugung des latenten Ladungsbilds

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angeordnet. Aus Gründen des kompakten Aufbaus des Geräts ist jedoch der Einbauraum für diese Einheiten begrenzt, so daß es im Hinblick auf die elektrische Isolierung dieser Einheiten sowie der in der Nähe der Gegenelektrode befindlichen Teile unvorteilhaft ist, eine Hochspannung an die unmittelbar unter dem Bildformelement angeordnete Gegenelektrode anzulegen. Wenn dennoch eine solche Hochspannung angelegt werden soll, müssen elektrische Isolierungen hoher Güte vorgesehen werden, was technische und wirtschaftliche Probleme aufwirft.

Aufgabe der Erfindung ist damit insbesondere die Ausschaltung der mit der Hochspannungsanlegung bei einem elektrostatischen Bildwiedergabeverfahren verbundenen Probleme durch Schaffung einer elektrostatischen Bildaufzelchnungs- und -wiedergabevorrichtung, bei welcher die Gegenelektrode geerdet ist, während eine Hochspannung an den lonenmodulator angelegt wird und photonengekoppelte (photon coupled) Trenner (sog. Photokoppler) zur elektrischen Trennung der Ionenmodulator-Ansteuerschaltung von den das Bilderzeugungssignal und das Treiber- oder Ansteuersignal liefernden Abschnitten vorgesehen sind.

Erfindungsgemäß kann die Beeinflussung der nahe der Gegenelektrode befindlichen Vorrichtungen oder Teile durch die Hochspannung ausgeschaltet werden, weil die Gegenelektrode auf einem Nullpotential gehalten und die Hochspannung nur dem lonenmodulator und seiner Ansteuerschaltung aufgeprägt wird. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist sowohl in technischer als auch in wirtschaftlicher Hinsicht vorteilhaft, weil das Signalübertragungssystem für das Bildwiedergabesignal und das Ansteuersignal zur Ansteuerschaltung auf übliche Weise ausreichend isoliert sein können.

Die Lösung der genannten Aufgabe ergibt sich aus den beigefügten Patentansprüchen.

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Im folgenden ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematiache Darstellung des Prinzips der latenten Ladungsbildwiedergabe mittels eines mehrlagigen Ionenmodulators,.

Fig. 2 eine schematische Darstellung eines wesentlichen Teils einer elektrostatischen Bildwiedergabevorrichtung mit Merkmalen nach der Erfindung,

Fig. 3 ein Blockschaltbild zur Erläuterung der Anordnung von Photokopplern bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung und

Fig. 4 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform einer Signalverarbeitungseinheit gemäß Fig. 3.

Nachdem Fig. 1 eingangs bereits erläutert worden ist, ist im folgenden eine spezielle Ausführungsform der Erfindung anhand von Fig. 2 beschrieben.

Bei der dargestellten Ausführungsform dient eine drehbare · Trommel 4¹ aus leitfähigen Werkstoffen als Gegenelektrode, wobei eine auf ihrer Oberfläche vorgesehene Schicht 3¹ aus einem dielektrischen Stoff als Bildformelement dient, während die Trommel 4¹ geerdet ist.

um die Trommel 4' herum sind eine Entwicklungseinheit 7 zum Entwickeln eines durch einen Ionenmodulator 1 auf der dielektrischen Schicht 3" geformten latenten Ladungsbilds, eine Ubertragungseinheit 8 zur übertragung des durch die Entwicklung sichtbar gemachten Bilds auf einen Aufzeichnungsträger P, eine Trenneinheit 9 zum Trennen des Aufzeichnungsträgers P nach der Bildübertragung von der dielektrischen Schicht 3",

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eine Ladungsbeseitigungseinheit 10 zur Beseitigung der nach der Trennung auf der dielektrischen Schicht 3¹ zurückbleibenden Ladungen und eine Putzeinheit 11 zur Entfernung des auf der Schicht 3¹ zurückbleibenden Toners angeordnet. An die durchgehende Schicht 1a aus leitfähigem Material des Ionenmodulators 1 wird eine Hochspannung von etwa 2 kV durch eine Elektroden-Ansteuerschaltung 12 angelegt, während seiner leitfähigen segmentierten Schicht 1b ein elektrisches Bildsignal S¹ entsprechend einer Hochspannung, die als Bezugspotential an der durchgehenden Schicht 1a anliegt, aufgeprägt wird. Ein elektrisches Bildsignal S und ein Treiber- bzw. Ansteuereignal D werden der Elektroden-Ansteuersehaltung 12 eingegeben. Das Bildsignal S ist ein elektrische» Informationssignal, das nicht nur eine Aufzeichnungsinformation eines Rechners oder eine über eine übertragungsleitung zu übermittelnde Information, sondern auch ein elektrisches Bildsignal enthält, das durch Umwandlung oder Umsetzung einer optischen Bildinformation durch einen Festkörper-Bildabtaster, etwa einen Ladungsverschiebeelement- bzw. CCD-Bildabtaster, geliefert wird. Das Ansteuersignal D ist ein Synchron(isier)signal, etwa ein durch eine Treiber-Steuerschaltung 13 erzeugtes Taktsignal zur Bestimmung des Takts bzw. der Reihenfolge, in welcher das elektrische Bildsignal S' an den Ionenmodulator 1 angelegt wird.

Sowohl das elektrische Bildsignal S als auch das Treiber- oder Ansteuersignal D werden an die Elektroden-Ansteuerschaltung über photonengekoppelte Hochgeschwindigkeits-Trenner (bzw. sog. Photokoppler) 14 bzw. -15 angelegt, die in an sich bekannter Weise durch einheitliche Zusammenfassung (packaging) einer Leuchtdiode (LED) und eines Photoäetektors gebildet sind, wobei die Leuchtdiode Licht mit einer vom Eingangssignal abhängenden Intensität emittiert und der Photodetektor ein Signal nach Maßgabe der Intensität des empfangenen Lichts anzulegen,

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d.h. abzugeben vermag. Bei der beschriebenen Ausführungsform bildet der in Fig. 2 durch die gestrichelten Linien umrahmte Abschnitt, d.h. Ionenmodulator 1 und Elektroden-Ansteuerschaltung 12 sowie Photodetektorteile 14b und 15b der Trenner 14 bzw. 15, das Hochspannungssystem. Da das elektrische Bildsignal S und das Ansteuersignal D den lichtemittierenden Teilen 14a bzw. 15a der photonengekoppelten Trenner 14 bzw. 15 aufgeprägt werden, sind erstere Teile 14a und Ί5a sowie Photodetektorteile 14b bzw. 15b elektrisch voneinander getrennt, aber optisch miteinander verbunden. Bei dieser Anordnung der Einheiten und Bauteile der elektrostatischen Aufzeichnungsvorrichtung wird der gegen eine Hochspannung zu isolierende Teil durch den"von den gestrichelten Linien umrissenen Abschnitt gebildet, während die anderen Einheiten und Teile sowie das Signalübertragungssystem in üblicher Weise ausreichend elektrisch isoliert sein können, so daß die beschriebene Vorrichtung sowohl technische als auch wirtschaftliche Vorteile bietet. Die photonengekoppelten Trenner (optoelektronischen Koppler bzw. sog. Photokoppler) 14 und 15 sind vorzugsweise vom schnell arbeitenden Typ mit ausgezeichnetem Frequenzgang, so daß die Aufzeichnungsgeschwindigkeit erhöht werden kann.

Obgleich vorstehend eine elektrostatische Übertragungs-Aufzeichnungsvorrichtung mit drehbarer Trommel beschrieben ist, ist die Erfindung gleichermaßen auf ein entsprechendes Gerät mit einem Bildformel«ment, das auf einem endlosen Band montiert ist, oder auf ein elektrostatisches Aufzeichnungsgerät ohne (Bild-)übertragung anwendbar.

Die Anordnung der photonengekoppelten Trenner ist im folgenden anhand von Fig. 3- und 4 beschrieben.

Gemäß Fig. 3 ist der Trenner 14 zwischen einer ersten und einer

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zweiten Signalverarbeitungseinheit 16 bzw. 17 angeordnet. Das Ausgangssignal der ersten Signalverarbeitungseinheit 16 besteht aus einer vergleichsweise niedrigen Spannung, während das Ausgangssignal der zweiten Signalverarbeitungseinheit 17 eine Hochspannung in der Größenordnung eines Mehrfachen von 100 V oder 1000 V ist.Gemäß Fig. 3 sind eine Bildwiedergabesignal-Erzeugungseinheit 18, etwa eine Bildabtastvorrichtung, eine Taktsignal-Erzeugungsschaltung 19 und eine ein latentes Ladungsbild formende Einheit 20 vorgesehen. Der ersten Signalverarbeitungseinheit 16 kann anstelle eines Signals von der Einheit 18 ein elektrisches Bildsignal S¹ von außen her über einen Verstärker 21 eingespeist werden.

Ein konkretes Beispiel für die genannten Signalverarbeitungseinheiten 16 und 17 ist in Fig. 4 dargestellt, wobei eine Bildwiedergabesignal-Verarbeitungsschaltung 22 vorgesehen ist, die Schaltkreise für Kopiervorgänge mit mehrfacher Vergrößerung, Schleierunterdrückung, Kontrasteinstellung usw. aufweist.

Die Anordnung nach Fig. 4 umfaßt ein Schieberegister 23, eine Verriegelungsschaltung 2 4, eine Elektroden-Ansteuerschaltung 26 zum Schalten und Steuern der segmentierten, leitfähigen Schicht 1b, 1b¹ des mehrlagigen Ionenmodulators 1 mit einer Hochspannung, eine Takt(signal)erzeugungsschaltung 27, eine Treiber- oder Ansteuerschaltung 29 zur Ansteuerung der durchgehenden Schicht 1a des Ionenmodulators 1 sowie photonengekoppelte Trenner (sog. Photokoppler) 25 und 28. Die Lage des Trenners 25 ist nicht auf die Position gemäß Fig. 4 beschränkt, vielmehr kann er auch zwischen der Signalverarbeitungsschaltung 22 und dem Schieberegister angeordnet sein.

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Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE

   Elektrostatische Bildaufzeichnungs- und -wiedergabevorrichtung, gekennzeichnet durch einen lonenmodulator (1), durch eine Ansteuerschaltung (12) zur Umsetzung eines ersten Bildsignals (S) in ein zweites Bildsignal (S¹) mit einer höheren Spannung als derjenigen des ersten Bildsignals und zur Anlegung des zweiten Bildsignals an den lonenmodulator, durch ein Element (3) zur Erzeugung eines latenten Ladungsbilds und durch einen photonengekoppelten Trenner (14), über den das erste Bildsignal (S) der Ansteuerschaltung (12) zuführbar ist.

   Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der photonengekoppelte Trenner ein photonengekoppelter Hochgeschwindigkeits-Trenner (bzw. optoelektronischer Koppler bzw. sog. Photokoppler) ist.

   Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der lonenmodulator mehrlagig aus einer Isoliermaterialschicht, einer ununterbrochenen bzw. durchgehenden Schicht aus einem

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   (elektrisch) leitenden Material und einer auf der anderen Seite der Isoliermatorialschicht angeordneten, segmentierten Schicht aus einem leitenden Material aufgebaut ist, daß die einzelnen Segmente der segmentierten Schicht unter Isolierung voneinander getrennt sind, daß der mehrlagige Ionenmodulator von mindestens einer Reihe Öffnungen durchsetzt ist und daß um jede Öffnung herum ein Segment der segmentierten Schicht ausgebildet ist.

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