DE1597879B2 - Elektrographische aufzeichnungsvorrichtung mit in einem raster angeordneten stiften zur elektrostatischen bilderzeugung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Aufzeichnungsvorrichtuii" mit in einem Raster angeordneten, in einer isolierenden Schicht eingebetteten elektrisch leitenden Stiften, an deren freiendigen Seite ein mit Hilfe der Stifte erzeugtes elektrostatisches Bild als Tonerbild entwickelbar ist.

Es wurden bereits zahlreiche Anordnungen bekannt, die allgemein als »Bildkonverter« bezeichnet werden. Die vorliegende Beschreibung bezieht sich auf Einrichtungen, die insofern eine »konvertierende« Funktion haben, als optische Bilder in diesen entsprechende elektrostatische Muster umgewandelt und als solche abgegeben werden. Anordnungen dieser Art sind beispielsweise in den US-Patentschriften 31 85 999 und 31 86 839 beschrieben. In beiden Fällen wird zur Änderung der elektrischen Ausgangssignale einer Anzahl von Stiftelektroden eine Anzahl diesen zugeordneter photoleitfähiger Elemente verwendet. Auf diese wird ein optisches Bild projiziert, wodurch direkte entsprechende Änderungen an den Ausgangselektroden verursacht werden.

Die genannten Einrichtungen können ein optisches Eingangssignal in ein entsprechendes elektrostatisches Ausgangssignal umwandeln; eine Speicherung des eingegebenen Bildes ist jedoch nicht möglich, weshalb sie lediglich die Funktion einer Leitung in dem Sinne haben, als die elektrostatischen Ausgangssignale nur bei gleichzeitigem Vorliegen optischer Eingangssignale erzeugt werden können. Wegen dieser Einschränkung kann eine Vielzahl von Kopien von Originalbildern nur durch dauerndes Beibehalten eines optischen Eingangsbildes während der Kopierzeit hergestellt werden. Dieses Erfordernis schränkt den Nutzen einer solchen Anordnung ein, da eine ständige Wechselwirkung zwischen der Umwandlungseinrichtung und einem optischen System nötig ist, die wiederum eine dauernde, wärmeerzeugende Ausleuchtung der Originalbilder erfordert usw. Es wurden bisher keine Einrichtungen bekannt, die auf einfache Weise eine Vielzahl elektrostatischer Bilder entsprechend einem einzigen optischen oder diesem analogen Eingangsbild abgeben.

Darüber hinaus wurde infolge der angestrebten direkten Umwandlung optischer in elektrostatische Bilder der mögliche Nutzen einer Reproduktion vieler elektrostatischer Bilder von einem elektrostatischen Originalbild ohne das Erfordernis zwischengeschalteter optischer Einrichtungen nicht erkannt.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Aufzeichnungsvorrichtung anzugeben, mit der aufgrund eines einzigen Abbildungsvorganges mehrere Reproduktionen hergestellt werden können.

Diese Aufgabe wird ausgehend von einer Aufzeichnungsvorrichtung der eingangs erwähnten Art gemäß einer ersten Lösung erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß auf der anderen Seite der isolierenden Schicht eine elektrisch leitende Flächenteile und photoleitende, feldeffekthalbleitende Flächenteile aufweisende Schicht vorgesehen ist, daß die anderen Enden der Stifte jeweils in Form eines elektrischen Abgriffes an ein elektrisch leitendes Flächenteil und an ein hiermit in Verbindung stehendes photoleitendes, feldeffekthalbleitendes Flächenteil angeschlossen sind, daß die Flächenteile auf unterschiedliches Potential legbar sind und daß auf den photoelektrischen Teilen ein Ladungs- oder Leitfähigkeitsbild erzeugbar ist.

Bei einer derartigen Anordnung kann ein zu reproduzierendes Bild sowohl direkt in Form einer bildmäßiiien Bestrahlung der Aufzeichnungsvorrich-

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tung wie auch dadurch reproduziert werden, daß das Es kann zwar, wie gezeigt wird, jede Feldcffekt-

zu reproduzierende Bild bereits in ein Ladungsbild Halbleiterschicht für die erfindungsgemäße Einrich-

umgesetzt ist, das auf die Aufzeichnungsvorrichtung tung verwendet werden, ein Ausführungsbeispiel ist

aufgebracht wird. jedoch mit einer Feldeffekt-Halbleiterschicht ver-

Gemäß einer zweiten erfindungsgemäßen Lösung 5 sehen, die zusätzlich eine aufgebrachte Ladung halten

wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß auf der anderen kann und diese abhängig von auftreffendem Licht ab-

Seite der isolierenden Schicht eine elektrisch leitende leitet. Stoffe mit diesen Eigenschaften werden in der

Flächenteile und feldeffekthalbleitende Flächenteile folgenden Beschreibung als »speichernde Halbleiter«

aufweisende Schicht vorgesehen ist, daß die anderen bezeichnet und im folgenden noch eingehender be-

Enden der Stifte jeweils in Form eines elektrischen io schrieben.

Abgriffes an ein elektrisch leitendes Flächenteil und In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist an ein hiermit in Verbindung stehendes feldeffekt- eine Bildeingabefläche vorgesehen, die aus paarweise halbleitendes Flächenteil angeschlossen sind, daß die aneinanderliegenden Flächenteilen gebildet ist, wobei Flächenteile auf unterschiedliches Potential legbar das jeweils erste Flächenteil aus einer Schicht eines sind und daß auf der freien Oberfläche der Flächen- 15 speichernden Halbleiters besteht, während das jeweils teile eine dünne isolierende Schicht aufgebracht ist, zweite Flächenteil aus einem Stoff mit festem Widerauf die ein Ladungsbild aufbringbar ist. stand besteht. Durch Laden der Oberfläche und

Bei dieser Anordnung wird auf die Aufzeichnungs- nachfolgendes Projizieren eines optischen Bildes wird

vorrichtung ein dem zu reproduzierenden Bild ent- auf der Gesamtheit der ersten Flächenteile ein diesem

sprechendes Ladungsbild direkt auf die Aufzeich- 20 Bild entsprechendes Ladungsbild erzeugt. Das bild-

nungsvorrichtung aufgebracht. mäßig verteilte Ladungsmuster dient als eine Quelle

Mit beiden Lösungen wird der Vorteil erreicht, für ein elektrisches Feld, das wiederum ent-

daß so lange Reproduktionen von dem auf die Auf- sprechende Leitfähigkeitsänderungen in Teilen des

Zeichnungsvorrichtung aufgebrachten Ladungs- oder Halbleiterstoffes verursacht, der unterhalb der ersten

Leitfähigkeitsbild hergestellt werden können, v/ie 25 Flächenteile liegt. Die Stifte der genannten Stift-

dieses einmal hergestellte Bild erhalten bleibt. Da matrix sind mit den Grenzlinien zwischen Flächen-

dieses Ladungs- oder Leitfähigkeitsbild jedoch auf teilen der ersten und der zweiten Art elektrisch ver-

der Seite der Aufzeichnungsvorrichtung vorliegt, die bunden. Wird zwischen diesen Flächenteilen ein

der Seite der Aufzeichnungsvorrichtung abgewandt elektrisches Potential erzeugt, so liegt ein Stift der

oder zumindest von der Seite abgetrennt ist, auf der 30 Stiftmatrix elektrisch an dem Abgriff eines Span-

das elektrostatische Bild entsteht, das mit Hilfe eines nungsteilers, der aus der Reihenschaltung eines aus

Tonerpulvers zu einem Tonerbild entwickelbar ist, einem Flächenteil zweiter Art gebildeten leitfähigen

können praktisch beliebig viele Reproduktionen mit Stromweges mit fester Leitfähigkeit und einem leit-

Hilfe eines einzigen Abbildungsvorganges hergestellt fähigen Stromweg des ersten Flächenteiles mit einer

werden. Dabei ist unter Abbildungsvorgang der Vor- 35 der darüber befindlichen Ladung entsprechenden

gang zu verstehen, durch den das Ladungs-oder Leit- Leitfähigkeit gebildet ist. Entsprechend ist das elek-

fähigkeitsbild erzeugt wird. trische Potential eines jeden der verschiedenen Stifte

Die Erfindung wird im folgenden an Hand von in durch die Leitfähigkeit der Flächenteile erster Art

den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen be- bestimmt, die wiederum durch die Ladungsverteilung

schrieben. 40 auf diesen Flächenteilen und damit durch das op-

Es zeigt tische Eingangsbild erzeugt wird.

Fig. 1 die schematische Darstellung eines Aus- In Fig. 1 ist ein grundlegendes Ausführungsbei-

führungsbeispiels der Erfindung, spiel der vorliegenden Erfindung dargestellt. Es ist

F i g. 2 eine Ausführungsform der in F i g. 1 darge- eine Platte 3 vorgesehen, die in erster Linie als Isostellten Anordnung, bei der die Feldeffekt-Halbleiter- 45 lator und als Unterlage dient. Hierfür kann jeder gute schicht als eine Einheit vorgesehen ist und die erfor- Isolator ausreichender Festigkeit verwendet werden, derliche Aufteilung in lichtempfindliche und nicht beispielsweise Glas. In die Platte 3 sind in regellichtempfindliche Flächenteile durch Lichtabschluß mäßigen Abständen leitfähige Stifte eingelassen, die bestimmter Flächenteile erreicht ist, eine Matrix bilden, die im folgenden als »Stiftmatrix«

F i g. 3 die vergrößerte Darstellung eines Teiles der 50 bezeichnet wird. Jeder dieser Stifte, beispielsweise der

in F i g. 1 gezeigten Anordnung, Stift 7, ragt etwas aus der nichtleitenden Platte 3 an

Fig. 4 das elektrische Ersatzschaltbild für die Wir- deren ebenen Flächenil und 13 heraus. An der

kung der erfindungsgemäßen Einrichtung, Unterfläche 11, die die Ausgangsseite der Anordnung

Fig. 5 die schematische Darstellung der Erzeu- darstellt, sind die Stifte abgeflacht und auf diese

gung einer Vielzahl von Kopien mit der erfindungs- 55 Weise an einem Endteil 9 befestigt. Jedes Endteil 9

gemäßen Einrichtung, bildet für die Verwendung in einem elektrostatischen

Fig. 6 eine Ausbildungsform der erfindungsge- Abbildungsverfahren eine Ablagerungselektrode und

mäßen Einrichtung, die speziell zur Verarbeitung besteht, falls sie nicht einen Teil des Stiftes 7 bildet,

nicht optischer Eingangsbilder geeignet ist und aus einer kleinen metallenen oder anderweitig leit-

F i g. 7 eine andere Ausbildung der in F i g. 1 ge- 60 fähigen Scheibe, die am Ende des jeweiligen Stiftes 7

zeigten Anordnung. auf bekannte Weise befestigt ist. In F i g. 1 sind

In den dargestellten Ausführungsbeispielen wird lediglich sehr wenige Stiftelcmente dargestellt, in der

eine Feldeffekt-Halbleiterschicht zur Bildung des Praxis kann die Anordnung jedoch hinsichtlich ihrer

elektrischen Potentials an den leitfähigen Stiften einer Dimensionicrung und Stiftzahl beliebig ausgebildet

Stiftmatrix verwendet. Derartige Feldeffekt-Halblei- 65 sein. Ferner sei bemerkt, daß der in F i g. 1 gewählte

terschichten haben im allgemeinen die Eigenschaft, große Maßstab nur der besseren Anschaulichkeit

daß die Leitfähigkeit von Schichtteilen durch Einwir- dient. In der Praxis beträgt der Abstand zwischen

kung eines elektrischen Feldes geändert werden kann. den Stiftachsen nur wenige hunderstel Millimeter. In

ähnlicher Weise ist der Durchmesser der Endteile 9 sehr klein, da diese Endteile individuell einzelne Bildpunkte eines Gesamtbildes erzeugen.

Auf der anderen Fläche 13 der nichtleitenden Platte 3 ist eine Anzahl von Streifen 15 mit veränderlichem Widerstand und abwechselnd mit diesen eine Anzahl von Streifen 17 mit festem Widerstand aufgebracht. Für die dargestellte Anordnung sei angenommen, daß die beiden Arten von Streifen aus verschiedenen Stoffen bestehen. Die Streifen 17 be- ίο stehen aus einem leicht aufzubringenden Stoff mit gleichmäßiger Widerstandsverteilung. Sie können beispielsweise aus vakuumaufgedampften Schichten von Siliziumdioxyd bestehen, welches im allgemeinen bis zu einer Stärke von weniger als 0,025 mm aufgebracht wird. Abwechselnd mit diesen Streifen 17 festen Widerstandes sind Streifen 15 mit veränderlichem Widerstand vorgesehen, die aus einem Halbleiter bestehen, der eine Feldeffekt-Schicht der im folgenden beschriebenen Art bildet.

Die Bezeichnung »Feldeffekt-Halbleiterschicht« gilt für eine Halbleiterschicht, in der bei Einwirkung eines elektrischen Feldes Leitfähigkeitsänderungen auftreten. Es ist eine große Anzahl derartiger Halbleiter bekannt, und eine ausführliche Aufstellung dieser Stoffe findet sich beispielsweise auf Seite 9 des Buches Field Effect Transistors von W al mark und Johnson, Prentice Hall, INC., Englewood Cliffs, New Jersey (1966). Mit der erfindungsgemäßen Anordnung wird, wie aus der folgenden Be-Schreibung noch hervorgeht, auf der Fläche über derartigen Streifen 15 ein latentes elektrostatisches Bild erzeugt, welches als die Quelle für das genannte elektrische Feld dient. Um das latente elektrostatische Bild auf dieser Fläche zu erzeugen, kann der die Feldeffekt-Schicht bildende Halbleiterstoff derart ausgewählt werden, daß er selbst Leitfähigkeitseigenschaften besitzt, oder es wird ein photoleitfähiger Stoff auf die Halbleiterschicht aufgebracht, der dann als Bildfläche für das elektrostatische latente Bild dient. Unter den Halbleitern, die die erforderlichen Feldeffekt-Eigenschaften sowie ferner eine Photoleitfähigkeit besitzen, gibt es eine Stoffgruppe, die speziell zur Bildung der Feldeffekt-Schicht der in F i g. 1 dargestellten Anordnung geeignet ist. Die Stoffe dieser Gruppe werden im folgenden als »speichernde Halbleiter« bezeichnet, und sind Halbleiter, die auf ihrer Oberfläche eine elektrostatische Ladung halten können, einen Strom ohne Beeinträchtigung dieser Ladung leiten und die Ladung abhängig von auftreffender Strahlung ableiten. Zinkoxyd ist das bekannteste Beispiel dieser Stoffe. Es gibt jedoch außer Zinkoxyd noch andere geeignete Stoffe, beispielsweise Bleioxyd und Kadmiumoxyd, die ähnliche Eigenschaften haben.

Für die Beschreibung der in F i g. 1 dargestellten Anordnung wird vorausgesetzt, daß die Streifen 15 nicht aus einer Stoffverbindung, sondern aus einer gleichmäßigen Schicht des speichernden Halbleiters Zinkoxyd bestehen. Das Zinkoxyd kann auf jede geeignete Weise ausgebracht sein. Eine Schicht mit einer Stärke von wenigen hunderstel Millimeter kann zusammen mit einem relativ durchsichtigen Bindemittel direkt auf die nichtleitende Platte 3 aufgesprüht werden. Sie kann aus einer Stoffzusammen-Setzung gebildet sein, die ähnlich derjenigen ausgebildet ist, die zur Herstellung von mit Zinkoxyd überzogenem elektrostatischem Kopierpapier dient. Die folgende Tabelle gibt eine geeignete Stoffzusammensetzung an:

Stoff g/dm³

Zinkoxyd 640,0000

Styrol-Butadien-Copolymer 128,5000

Chloriertes Parafin 32,4000

Toluol 640,0000

Bromphenol Blau 0,0252

Methyl Grün 0,0192

Akridin Orange 0,0192

1440,9636

Eine eingehende Beschreibung der vorstehend genannten Zinkoxyd-Zusammensetzung findet sich in der Veröffentlichung »Tech-Book-Facts«, Formulations PLS-37, Chemical Division, Goodyear Tyre and Rubber Co., Akron, Ohio.

Schichten von weniger als 0,025 mm Stärke sind gleichfalls für die erfindungsgemäße Anordnung geeignet und können mit Dünnfilmtechnik, z. B. Zerstäuben von elementarem Zink in Sauerstoffatmosphäre, erzeugt werden. Ferner können andere bekannte Dünnfilmverfahren zur Herstellung von Zinkoxydschichten mit einer Stärke in Mikron-Größenordnung angewendet werden. Beispielsweise kann elementares Zink auf die Platte 3 in Vakuum aufgedampft werden, wonach die Platte erhitzt wird, um das elementare Zink in Zinkoxyd umzuwandeln. Es sei bemerkt, daß diese Dünnfilmverfahren eine Schicht ergeben, die im Gegensatz zu der aufgesprühten Schicht kein Bindemittel enthält. Allgemein gesprochen, ergibt dies eine vorteilhafte Eigenschaft deshalb, weil die dann vorhandene größere Beweglichkeit der Elektronen eine gleichmäßigere Verteilung der elektrischen Eigenschaften in der Schicht gewährleistet.

Vor dem Aufbringen der Streifen 15 mit veränderlichem Widerstand und der Streifen 17 mit festem Widerstand wird eine Anzahl feiner, paralleler leitfähiger Linien 19, die beispielsweise aus Gold bestehen, in Vakuum auf die nichtleitende Platte 3 aufgedampft. Fig. 1 zeigt, daß der Abstand dieser Linien 19 derart gewählt ist, daß jede Linie die Mittellinie eines jeden Streifens mit veränderlichem bzw. festem Widerstand bildet. Es ist ferner zu erkennen, daß diese Linien derart aufgebracht sind, daß die Grenzlinie 21 zwischen einander benachbarten Streifen genau dort verläuft, wo ein leitfähiger Stift aus der oberen Fläche 13 der nichtleitenden Platte 3 herausragt. Die Streifen 15 und 17 sind derart aufgebracht, daß an ihrer Grenzlinie 21 ein relativ geringer Übergangswiderstand gegeneinander und auf den leitfähigen Stift 7 am gemeinsamen Punkt 23 herrscht.

In F i g. 3 ist ein Teil der in F i g. 1 gezeigten Anordnung vergrößert dargestellt.

Bei der Verwendung der erfindungsgemäßen Anordnung zur Bildherstellung wird zwischen einander benachbarten parallelen, leitfähigen Linien 19 α und 19 b durch Anlegen einer elektrischen Spannung der Quelle 25 eine Potentialdifferenz erzeugt. Dadurch liegt ein vorgegebener Stift 7 a, elektrisch gesehen, am Abgriff eines Spannungsteilers, der aus einem Stromweg festen Widerstandes des zwischen dem Stift 7 a

und der leitfähigen Linie 19 α liegenden Streifens 15 a und dem Stromweg veränderlichen Widerstandes des Streifens 17 zwischen dem Stift la und der leitfähigen Linie 19 ft gebildet ist. Dieser elektrische Zustand ist ausführlicher in Fig. 4 dargestellt. Hier ist das elektrische Ersatzschaltbild für die beschriebene Wirkung gezeigt. Der Stromweg veränderlichen Widerstandes ist hier als Widerstand 31, der Stromweg festen Widerstandes als Widerstand 33 dargestellt. Der Stift 7 α liegt am Verbindungspunkt beider Widerstände.

Es wird nun der Vorgang der Erzeugung eines elektrostatischen Bildes entsprechend einem optischen eingegebenen Bild mit der in Fig. 1 gezeigten Anordnung beschrieben. Es wird dabei vorausgesetzt, daß die Stromwege veränderlicher Leitfähigkeit zwischen den Elementen der Stiftmatrix und benachbarten leitfähigen Linien 19 abhängig von einem bildmäßig verteilten elektrischen Feld gebildet werden, welches auf die Streifen 15 veränderlichen Wider-Standes einwirkt. Gemäß der für Fig. 1 getroffenen Annahme bestehen die Streifen 15 aus dem beschriebenen Zinkoxydstoff, so daß das erforderliche Feld durch ein direktes optisches Verfahren erzeugt werden kann. Anfangs wird ein gleichmäßiges negatives Ladungsmuster auf die gesamte Oberfläche 13 der Anordnung aufgebracht. Diese wird dann durch Projektion eines Lichtbildes, das reproduziert werden soll, belichtet. Die im Zinkoxyd der Elemente 15 erzeugten Ladungsträger bewirken eine selektive Ableitung der Ladung von der Oberfläche entsprechend der jeweils einwirkenden Lichtstärke. Während dieser Phase wirkt sich eine geerdete Platte, auf der die gesamte Anordnung gelagert wird, günstig auf die Ladungsableitung aus, wobei die Endteile 9 der Stifte mit dieser Platte in Berührung kommen. Um einen zu starken Stromfluß zu verhindern, ist zwischen der Quelle 25 und den Linien 19 ein Schalter 10 vorgesehen. Die Lichtquelle wird dann ausgeschaltet, wonach auf den Streifen entsprechend dem vorher projizierten optischen Bild ein Ladungsmuster vorhanden bleibt. Dieses Ladungsmuster stellt die Quelle für ein bildmäßig verteiltes elektrisches Feld dar. Da gemäß vorstehender Beschreibung die Elemente 15, die das Zinkoxyd enthalten, speichernde Halbleiter sind, ändert sich die Leitfähigkeit der Volumenelemente der Schicht unter der Oberfläche entsprechend dem Ladungsmuster. In elektrischem Sinne wird daher der in F i g. 4 dargestellte Widerstand 31 für die jeweiligen Stifte entsprechend der Ladung geändert, die über dem Stromweg zwischen den Stiften und den leitfähigen Linien 19 b liegt. Dadurch ist das an den Endteilen 9 der Stifte erscheinende Potential gleichfalls durch das Ladungsmuster bestimmt und ändert sich von einem Einzelelement der Stiflmatrix zum anderen.

Eine genauere Darstellung der Erzeugung der verschiedenen Potentiale an den verschiedenen leitfähigen Stiften findet sich in vergrößertem Maßstab in F i g. 3. Es sind zwei benachbarte Stifte 7 α und 7 /; dargestellt, die Elemente der Stiftmatrix sind. Wie bereits beschrieben, wird vorausgesetzt, daß die Oberfläche 13 gleichmäßig negativ aufgeladen wurde, beispielsweise mittels einer negativen Korona-Ladeeinrichtung o. ä. Danach wurde ein Lichtbild auf die Oberfläche 13 projiziert, dessen Lichtstärkeverteilung derart war, daß auf den Flächenteil 41 des Streifens 15 /;, der mit dem Stift 7 b in Verbindung steht, mehr Licht auftraf als auf den Flächenteil 43 auf dem Streifen 15 α, der mit dem Stift 7 α in Verbindung steht. Die Folge der verschieden starken Lichteinwirkung besteht darin, daß die negativen Ladungen an der Fläche 41 verringert werden, während die Ladungsdichte auf der Fläche 43 kaum beeinflußt wird. Diese Veränderung der Oberflächenladung ist in F i g. 3 durch die unterschiedliche Zahl von Minuszeichen 42 bzw. 44 dargestellt. Die durch das Vorhandensein der negativen Ladungen der Flächenteile 41 und 43 erzeugten elektrischen Felder bewirken eine Abstoßung der Leitungselektronen innerhalb des darunterliegenden η-Halbleiter (Zinkoxyd). Die Feldstärke an einem gegebenen Punkt bestimmt die Verringerung der Leitfähigkeit in dem darunterliegenden Halbleiter und ist proportional der Anzahl der negativen Ladungen auf der darüberliegenden Fläche. Daher ändert sich die Leitfähigkeit zwischen dem Punkt 23 α und der leitfähigen Linie 19 b einerseits oder zwischen dem Punkt 23 b und der leitfähigen Linie 19 d andererseits entsprechend der auf den Flächenteilen 43 und 41 jeweils vorhandenen Ladung. Die Änderungen der Leitfähigkeit entsprechen einer Änderung des im Ersatzschaltbild gemäß Fi g. 4 dargestellten Widerstandes 31, weshalb das Potential an den Stiften 7 α und 7 b bei Schließung des Schalters 10 gemäß dem für jeden Stift geltenden Ersatzschaltbild durch den jeweiligen Wert des Widerstandes 31 bestimmt ist.

Nach der beschriebenen Erzeugung des Ladungsmusters kann die in Fig. 1 dargestellte Anordnung zur Erzeugung einer Vielzahl diesem Ladungsmuster entsprechender Kopien, o. ä. verwendet werden. In F i g. 5 ist die in F i g. 1 gezeigte Anordnung in einem Teilschnitt perspektivisch dargestellt, jedoch in umgedrehter Lage. Durch die perspektivische Darstellung sind eine Anzahl von Endteilen 9 der Stifte zu erkennen, die in ihrer Gesamtheit eine Matrix bilden. Die elektrischen Verbindungen zu den abwechselnd angeordneten Streifen 15 und 17 sind der Einfachheit halber nicht dargestellt, entsprechen jedoch denjenigen aus Fig. 1, wobei der Schalter 10 als geschlossen vorausgesetzt wird. Auf der Oberfläche 13, die durch die Streifen 15 und 17 gebildet wird, ist ein latentes Ladungsmuster 50 vorhanden. Bestehen die Streifen 15 und 17 aus der im Zusammenhang mit F i g. 1 beschriebenen Stoffzusammensetzung, so wird das Ladungsmuster 50 durch Aufbringen einer gleichmäßigen Schicht negativer Ladung, beispielsweise mittels einer Korona-Ladeeinrichtung o. ä., und darauf folgendes Belichten der geladenen Oberfläche 13 mit einem optischen, zu reproduzierenden Bild, erzeugt. Für die Anordnung in F i g. 5 wird angenommen, daß ein Abbild des Buchstabens »A« auf die vorher geladene Fläche projiziert wurde und damit die Ladung in den entsprechenden Flächenteilen 57 und 58 verringert wurde. Es sei an dieser Stelle bemerkt, daß diese Ladung nur über die Streifen 15 abgeleitet werden kann, die photoleitfähige Eigenschaften haben, während die Streifen 17 durch das auftreffende Licht unbeeinflußt bleiben. Dadurch ergibt sich notwendigerweise eine Rasterung des auf der Oberfläche 13 gebildeten Ladungsmusters, denn die Ladungsableitung kann nur über die abwechselnd angeordneten Streifen 15 verlaufen. Dies wirkt sich jedoch nicht einschränkend auf ücn Nutzen der Anordnung aus, da das erzeugte Bild über eine Stiftmatrix ausgegeben wird, die nicht kontinuierlich ausgebildet

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ist. Daher ist jeder durch die Rasterung des latenten Ladungsbildes verursachte Verlust an Auflösung nicht größer als die Auflösungsverringerung durch die Stifte selbst. Im Zusammenhang damit sei ferner bemerkt, daß der Maßstab für die Darstellung in Fig. 1 und Fig. 5 sehr groß ist. In Wirklichkeit liegen die verschiedenen Stifte und insbesondere deren Endteile 9 extrem nahe beieinander.

Durch die Wirkung des latenten Ladungsbildes 50 werden Potentialänderungen in genauer Übereinstimmung mit der Konfiguration des latenten elektrostatischen Bildes erzeugt. Unter der Voraussetzung, daß die Streifen 15 veränderlicher Leitfähigkeit aus der beschriebenen Zinkoxyd-Zusammensetzung bestehen, verursacht die teilweise Entladung der Flächenteile 57 und 58 über diesen Streifen eine Erhöhung des Potentials der diesen Streifen zugeordneten Stifte 51 und 56. Dies ergibt sich aus der Erhöhung der Leitfähigkeit durch teilweise Entfernung der negativen Ladung, was einer Verringerung des in F i g. 4 dargestellten Widerstandes 31 entspricht, wodurch ein größerer Anteil des Potentials der Spannungsquelle 25 an dem Stift 7 α vorhanden ist als vorher.

Durch die Belichtung mit dem Abbild des Buchstabens »A« werden die Stifte der Matrix derart beeinflußt, daß ihre Endteile 9 a bis 9 k diesen Buchstaben innerhalb der Potentialverteilung der Matrix bilden. Um ein sichtbares Bild zu erhalten, ist es erforderlich, die Oberfläche 11 mit xerographischen Tonerteilchen o. ä. einzustäuben, so daß diese an den Flächenteilen hohen elektrischen Potentials anhaften und auf diese Weise das Bild des Buchstabens »A« sichtbar machen. Dieses Bild kann dann auf dielektrisches Blatt, ein Blatt Papier o. ä. übertragen werden, indem dieses Bildblatt mit der Fläche 11 in Berührung gebracht wird und auf seine Rückseite ein Potential einwirkt, wozu beispielsweise eine Korona-Entladungseinrichtung verwendet wird. Jedes andere in der xerographischen Technik bekannte Verfahren kann zur Übertragung des entwickelten Bildes von der Oberfläche 11 auf ein Bildblatt verwendet werden. So kann das Bildblatt beispielsweise eine klebrige Oberfläche besitzen, wodurch sich eine Übertragung des entwickelten Bildes durch Druckberührung mit dem Pulverbild ergibt. Auch kann das latente Bild durch Aufbringen von Toner auf die Fläche 11 sichtbar gemacht werden und ohne weitere Bildübertragung ausgewertet werden.

Unabhängig von dem Verfahren zur Sichtbarmachung und/oder Nutzung des elektrostatischen Musters der Stiftmatrix bleibt dieses Muster so lange auf der Stiftmatrix erhalten als das verursachende Ladungsmuster 50 auf der Oberfläche 13 vorhanden ist. Daher kann die Fläche 11 der Stiftmatrix mit Toner o. ä. unbegrenzt oft entwickelt werden, wodurch sich eine unbegrenzte Anzahl von Ausgangsbildern ergibt, die beispielsweise in Form übertragener Pulverbilder weiterverwendet werden, wobei das latente Ladungsmuster in keiner Weise verschlechtert oder anderweitig beeinträchtigt wird.

Vorstehend wurde die Erfindung an Hand einer Anordnung beschrieben, in der die abwechselnd angeordneten Streifen 15 und 17, wie sie in Fig. 1 dargestellt sind, aus verschiedenen Stoffen bestehen. Die erfindungsgemäße Anordnung kann jedoch auch leicht derart ausgeführt werden, daß die abwechselnd angeordneten Gebiete fester Leitfähigkeit und veränderlicher Leitfähigkeit Teile ein und derselben Schicht darstellen. In F i g. 2 ist hierzu die Platte 3 dargestellt, auf der sich eine einzelne Zinkoxydschicht 45 befindet. Hier werden die den Streifen 15 und 17 entsprechenden paarweise angeordneten Flächenteile durch Aufbringen lichtabschließender Streifen 42, 43 usw. auf abwechselnde streifenförmige Teile der Schicht 45 gebildet. Die lichtabschließenden Streifen bestehen aus einem Stoff, der eine wirksame und starke Abschirmung des auftreffenden Lichtes bewirkt und vorzugsweise ein guter Isolator ist. Im einfachsten Falle können Isolierbandstreifen verwendet werden, die aus einem Plastik- oder Gummiträger bestehen, der mit einer Klebstoffschicht versehen ist. Diese Streifen haben im allgemeinen eine starke schwarze Färbung und damit die erforderlichen lichtabschließenden Eigenschaften. Andere Stoffe können in gleicher Weise verwendet werden, beispielsweise Plastikstoffe mit niedrigem Schmelzpunkt wie Phenolformaldehyd, dem geeignete lichtabsorbierende Farbstoffe beigegeben sind.

Wird die in F i g. 2 dargestellte Anordnung in der im Zusammenhang mit F i g. 5 beschriebenen Weise verwendet, so wird durch den anfänglichen Schritt der gleichmäßigen Aufladung die gesamte Schicht 45 einschließlich der lichtabschließenden, nichtleitenden Teile mit einer Ladungsschicht versehen. Durch die nachfolgende Belichtung mit einem projizierten Bild ergibt sich auf den nicht gegen das Licht abgeschirmten Teilen der Schicht 45 ein latentes Ladungsbild. Die abgeschirmten Teile bleiben jedoch völlig unbeeinflußt, weshalb die vorher aufgebrachte Ladung auf diesen Flächenteilen erhalten bleibt. Durch diese Ladung werden die Volumenteile des Halbleiterstoffes unter diesen Flächenteilen derart beeinflußt, daß sich ihre Leitfähigkeit von einem derartigen Volumenteil zum anderen im wesentlichen nicht ändert. Der Wert der jeweiligen Leitfähigkeit eines solchen Volumenteils entspricht im wesentlichen der Eigenleitfähigkeit des Halbleiterstoffes selbst. In jeder Hinsicht ist die Arbeitsweise der Anordnung gemäß F i g. 2 ähnlich derjenigen der Anordnungen gemäß Fig. 1 und 5. Das Herstellungsverfahren dieser Anordnung ist jedoch wesentlich einfacher.

In Fig. 6 ist ein Teilschnitt einer anderen Ausbildungsform der erfindungsgemäßen Anordnung dargestellt, die zur Verarbeitung eines eingegebenen Bildes in Form eines latenten elektrostatischen Bildes anstelle eines optischen Bildes geeignet ist. Im einfachsten Falle ergibt sich diese Ausführungsform lediglich durch Aufbringen einer nichtleitenden Schicht 61 auf die Streifen 15 und 17 der Anordnung aus Fig. 1. Das Haupterfordernis für die Schicht 61 besteht darin, daß sie ein sehr guter Isolator ist, so daß sie ein Ladungsbild für einen langen Zeitraum speichern kann. Ferner soll sie ausreichend dünn sein, so daß das durch ein aufgebrachtes Ladungsbild erzeugte elektrische Feld leicht auf den Feldeffekt-Halbleiterstoff der Streifen 15 einwirken kann. Eine diese Erfordernisse erfüllende Schicht wird in einfacher Weise durch Aufbringen einer einige Mikron starken Schicht aus Siliziummonoxyd, Siliziumdioxyd, Kalziumfluorid o. ä. auf die Streifen 15 und 17 hergestellt.

In der in F i g. 6 gezeigten Anordnung wird das Ladungsbild auf der nichtleitenden Oberfläche 61 direkt gebildet, und die photolcitfähigcn Eigenschaften der Halbieitcrstreifen 15 werden in entsprechende Weise aeändert. Während die bereits beschriebene

Zinkoxyd-Zusammensetzung in der in F i g. 6 gezeigten Anordnung verwendet werden kann, sind jedoch auch andere Stoffe z. B. Kadmiumsulfid oder viele der zahlreichen anderen Stoffe, die auf Seite 9 des Buches »Field Effect Transistors« von Walmark und Johnson genannt sind, in gleicher Weise verwendbar. Das latente Ladungsbild selbst kann auf der Oberfläche der Schicht 61 mit jedem geeigneten Verfahren aufgebracht werden. Befindet sich die Oberfläche in einer geeigneten Vakuumkammer, so kann eine direkte Elektronenablagerung erfolgen. Ferner können Ladungsübertragungsverfahren, die unter der Abkürzung »TESI« (transfer of elektrostatic images) bekannt sind, angewendet werden.

Diese Verfahren sind in zahlreichen Patenten einschließlich der US-Patentschrift 30 60 432 beschrieben und bestehen im wesentlichen darin, daß die Iadungsempfangende Oberfläche einer besonders ausgebildeten Elektrode gegenübergestellt wird, die dann auf eine Spannung gebracht wird, welche eine Entladung innerhalb des durch sie und die ladungsempfangende Oberfläche gebildeten Luftspaltes verursacht. Die wichtige vorteilhafte Eigenschaft der in Fig. 6 gezeigten Anordnung besteht darin, daß ein auf der Oberfläche der Schicht 61 gebildetes Ladungsbild eine entsprechende Potentialverteilung in der Stiftmatrix verursacht, die solange erhalten bleibt, als das latente Bild selbst vorhanden ist. Ein einzelnes latentes elektrostatisches Bild kann zur Herstellung einer Vielzahl abgegebener Kopien o. ä. mittels der in Verbindung mit Fig. 5 genannten Verfahren verwendet werden. Es kann also auch der Fläche 11 ein Bild direkt entwickelt werden, danach auf ein Bildblatt übertragen werden usw.

Bisher wurde die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben, in denen parallele, eine gemeinsame Ebene bildende Streifen die paarweise angeordneten Flächenteile bilden, mit denen die leitfähigen Stifte in Verbindung stehen. Im Rahmen der Erfindung sind jedoch zahlreiche Abänderungen und Weiterbildungen möglich. In F i g. 7 ist eine Ausführungsform als Teilschnitt dargestellt, die weitgehend mit derjenigen aus Fig. 1 identisch ist, die benachbarten Streifen 15 und 17 bilden jedoch nicht eine gemeinsame Ebene, sondern sie sind gegeneinander derart versetzt, daß sie in der Oberfläche 13 der Anordnung schräge Einschnitte bilden. Diese Formgebung kann sich in einigen Fällen vorteilhaft auswirken, und zwar wenn zur Erzeugung eines Eingangsbildes eine senkrechte optische Projektion angewendet wird. In dem gerasterten latenten Ladungsbild ist dann eine größere Auflösung möglich, da die Projektion der Elemente 15 auf einer Querebene innerhalb der Anordnung individuelle Linien des Rasters bildet und diese Projektionen wesentlich schmaler sind als die Elemente 15 selbst, wenn diese unter einem Winkel gegenüber den Projektionsebenen angeordnet sind. In ähnlicher Weise sind auch andere Formen oder Anordnungen möglich, beispielsweise eine schachbrettartige Aufteilung usw.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Aufzeichnungsvorrichtung mit in einem Raster angeordneten, in einer isolierenden Schicht eingebetteten elektrisch leitenden Stiften, an deren freiendigen Seite ein mit Hilfe der Stifte erzeugtes elektrostatisches Bild als Tonerbild entwickelbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß auf der anderen Seite der isolierenden Schicht (3) eine elektrisch leitende Flächenteile (17) und photoleitende, feldeffekthalbleitende Flächenteile (15) aufweisende Schicht vorgesehen ist, daß die anderen Enden der Stifte (7) jeweils in Form eines elektrischen Abgriffes an ein elektrisch leitendes Flächenteil (17) und an ein hiermit in Verbindung stehendes photoleitendes, feldeffekthalbleitendes Flächenteil (15) angeschlossen sind, daß die Flächenteile (15, 17) auf unterschiedliches Potential legbar sind und daß auf den photoleitfähigen Teilen (15) ein Ladungs- oder Leitfähigkeitsbild erzeugbar ist.

2. Aufzeichnungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die photoleitenden, feldeffekthalbleitendenFlächenteile (15) aus einem speichernden Halbleitermaterial bestehen.

3. Aufzeichnungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch leitenden Flächenteile (17) gleichfalls aus einem photoleitenden, feldeffekthalbleitenden Material hergestellt sind und daß diese Flächenteile zur Verhinderung einer Photoleitung bei Bestrahlung mit einer licbtundurchlässigen Schicht abgedeckt sind.

4. Aufzeichnungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die auf die andere Seite der isolierenden Schicht (3) aufgebrachte Schicht aus einer zusammenhängenden Schicht mit demselben photoleitenden, feldeffekthalbleitenden Material besteht.

5. Aufzeichnungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als photoleitendes, feldeffekthalbleitendes Material Zinkoxyd verwandt wird.

6. Aufzeichnungsvorrichtung mit in einem Raster angeordneten, in einer isolierenden Schicht eingebetteten, elektrisch leitenden Stiften, an deren freiendigen Seite ein mit Hilfe der Stifte erzeugtes elektrostatisches Bild als Tonerbild entwickelbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß auf der anderen Seite der isolierenden Schicht (3) eine elektrisch leitende Flächenteile (17) und feldeffekthalbleitende Flächenteile (15) aufweisende Schicht vorgesehen ist, daß die anderen Enden der Stifte (7) jeweils in Form eines elektrischen Abgriffes an ein elektrisch leitendes Flächenteil (17) und an ein hiermit in Verbindung stehendes feldeffekthalbleitendes Flächenteil (15) angeschlossen sind, daß die Flächenteile auf unterschiedliches Potential legbar sind und daß auf der freien Oberfläche der Flächenteile eine dünne isolierende Schicht (51) aufgebracht ist, auf die ein Ladungsbild aufbringbar ist.