DE1597880B2 - Verfahren zum verstaerken der ladungsunterschiede eines ladungsbildes - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Verstärken der Ladungsunterschiede eines auf einer fotoleitfähigen Fläche erzeugten Ladungsbildes.

Aus der US-PS 31 69 192 ist ein Festkörper-Bildverstärker bekannt, der ein Lichtbild verstärkt und gleichzeitig invertiert. Dieser Verstärker weist eine erste Elektrode, eine elektrolumineszente Schicht, eine fotoleitfähige Schicht, eine Impedanzschicht und eine zweite Elektrode auf. Eine aus mit Abstand zueinander angeordneten elektrisch leitenden Teilen gebildete dritte Elektrode berührt mit ihren unteren Teilen die erste Elektrode und mit ihren oberen Teilen die fotoleitfähige Schicht. Wird die fotoleitfähige Schicht mit einem Lichtbild beaufschlagt, so wird diese teilweise leitfähig und wirkt als ein Gitter für das zwischen der ersten und zweiten Elektrode angelegte elektrische Feld. Dieses elektrische Feld, das durch das Leitfähigkeitsmuster der belichteten fotoleitfähigen Schicht moduliert wird, bestimmt aber die Stärke der auftretenden Lumineszenz der elektrolumineszenten Schicht. Durch die lumineszente Schicht tritt eine negative optische Rückkopplung auf, die die Empfindlichkeit des Verstärkers vermindert. Um diesen Effekt möglichst zu beseitigen, ist eine optische Abschirmschicht zwischen der elektrolumineszenten Schicht und der fotoleitfähigen Schicht vorgesehen, damit kein von der elektrolumineszenten Schicht abgegebenes Licht auf die fotoleitfähige Schicht fallen kann.

Aus der US-PS 3186 839 ist ein Bildumformer bekannt, mit dem ein Lichtbild in ein Ladungsbild umzuformen ist. Dieses Ladungsbild wird dabei unmittelbar auf eine nicht fotoleitfähige Trägerschicht, wie z. B. ein Papierband, aufgebracht. Der Lichtumformer weist eine Schicht aus einer Vielzahl diskreter fotoleitfähiger Zellen auf, in die jeweils ein elektrischer Leiter hineinragt. Die dem elektrischen Leiter abgewandten Seiten der fotoleitfähigen Zellen sind mit einer lichtdurchlässigen, elektrisch leitenden Schicht verbunden. Wird zwischen dieser elektrisch leitenden Schicht und den einzelnen elektrischen Leitern für die fotoleitfähigen Zellen eine elektrische Spannung angelegt und werden gleichzeitig die fotoleitfähigen Zellen durch die lichtdurchlässige Schicht hindurch mit einem Lichtbild belichtet, so kann von diesem Bildumformer eine dem Lichtbild entsprechende Ladungsverteilung auf einer nicht fotoleitfähigen Trägerfläche aufgebracht werden.

Aus der US-PS 29 27 234 ist ein Bildverstärker bekannt, der eine Elektronenstrahlröhre aufweist, in der eine Schichtanordnung aus einer lichtdurchlässigen Elektrode, einer fotoleitfähigen Schicht und einer lichtundurchlässigen Widerstandsschicht derart angeordnet ist, daß die Elektronen der Elektronenstrahlröhre auf der Phosphorschicht auftreffen, während die fotoleitfähige Schicht durch die lichtdurchlässige Elektrode hindurch von einem Lichtbild beaufschlagt wird.

Auf der Phosphorschicht ist dann ein entsprechend verstärktes und dem Lichtbild entsprechendes Bild zu beobachten.

Aus der US-PS 32 64 479 ist ein Bildverstärker bekannt, der eine fotoleitfähige Schicht und eine elektrolumineszente Schicht zwischen zwei Elektroden aufweist. Auf die fotoleitfähige Schicht wird wieder ein Lichtbild gerichtet, wodurch die Leitfähigkeit der fotoleitfähigen Schicht teilweise geändert wird. Diese sich teilweise ändernde Leitfähigkeit der fotoleitfähigen Schicht beeinflußt aber das elektrische Feld über der elektrolumineszenten Schicht, wodurch die Stärke der auftretenden Lumineszenz beeinflußt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, mit dem auf einer fotoleitfähigen Fläche erzeugte schwache elektrostatische Ladungsbilder verstärkt werden können.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß als fotoleitfähige Fläche die Oberfläche einer an einer Halbleiterschicht angrenzenden fotoleitfähigen Schicht oder die Oberfläche einer fotoleitfähigen, Ladung speichernden Halbleiterschicht verwendet wird, daß auf die fotoleitfähige Fläche eine elektrolumineszente Schicht aufgelegt wird, und daß die gesamte Schichtanordnung einem elektrischen Feld ausgesetzt wird, so daß an den weniger Ladung aufweisenden Bereichen des Ladungsbildes eine infolge einer dadurch bedingten größeren Leitfähigkeit der Halbleiterschicht stärker auftretende Lumineszens zu einer weiteren Entladung dieser Bereiche des Ladungsbildes führt.

Bei dem neuen Verfahren ist der das elektrostatische Ladungsbild tragenden fotoleitfähigen Fläche eine Halbleiterschicht benachbart, deren Leitfähigkeit von der auf der fotoleitfähigen Fläche herrschenden Ladungsverteilung des Ladungsbildes so beeinflußt wird, daß in den eine geringe Ladung aufweisenden Bildbereichen die Leitfähigkeit der benachbarten Halbleiterschicht vergrößert wird. Dabei kann die fotoleitfähige Flächedie freie Oberfläche einer fotoleitfähigen Schicht sein, die auf einer gesonderten Halbleiterschicht aufgebracht ist, oder aber die freie Oberfläche einer fotoleitfähigen, speichernden Halbleiterschicht sein, so daß also eine homogene Schicht sowohl als fotoleitfähige Schicht als auch als Halbleiter-

schicht benutzt wird. Zur Verstärkung des auf einer solchen fotoleitfähigen Fläche erzeugten Ladungsbildes wird auf die freie Oberfläche der fotoleitfähigen Schicht nach der Erzeugung des Ladungsbildes eine elektrolumineszente Schicht aufgelegt, wonach über der so gebildeten Schichtanordnung ein elektrisches Feld erzeugt wird. Dieses kann z. B. dadurch bewirkt werden, daß jeweils auf den Außenseiten dieser Schichtanordnung Elektroden vorgesehen werden, an die eine geeignete Spannung gelegt wird. In den der elektrolumineszenten Schicht benachbarten Bereichen, in denen eine geringere Ladung des Ladungsbildes vorliegt, wodurch auch die Leitfähigkeit des zugehörigen Bereiches der Halbleiterschicht erhöht ist, tritt infolge eines größeren elektrischen Feldes auch eine stärkere Lumineszenz auf. Bei einer geeigneten Wahl der Größe des elektrischen Feldes kann die Stärke der Lumineszenz so gesteuert werden, daß diese nur in den bereits eine gewisse Entladung der ursprünglichen gleichmäßigen Ladung der fotoleitfähigen Schicht zeigenden Bereichen des Ladungsbildes auftritt. In den nicht entladenen Bereichen des Ladungsbildes tritt dagegen überhaupt keine Lumineszenz auf. Durch die auftretende Lumineszenz werden die bereits teilweise entladenen Bereiche des Ladungsbildes weiter entladen, so daß damit die Ladungsunterschiede, also der Kontrast, des Ladungsbildes verstärkt werden. Nach einer ausreichenden Verstärkung des Ladungsbildes kann die elektrolumineszente Schicht von der freien Oberfläche der fotoleitfähigen Schicht wieder entfernt werden und dann das auf dieser vorhandene verstärkte Ladungsbild in jeweils gewünschter Weise weiterbehandelt werden. Mit diesem Verfahren ist also in sehr einfacher Weise eine Verstärkung elektrostatischer Ladungsbilder zu erreichen, so daß auch sehr schwache Ladungsbilder, die z. B. mit einem Lichtbild niedriger Intensität erzeugt wurden, in kontrastreiche sichtbare Bilder umgeformt werden können.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispieles beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 die schematische Darstellung der Durchführung des neuen Verfahrens unter Verwendung eines schwachen Ladungsbildes auf mit Zinkoxid überzogenem Papier,

F i g. 2 einen Teil der in F i g. 1 gezeigten Anordnung in vergrößerter Darstellung, wobei die dem neuen Verfahren zugrundeliegenden Vorgänge dargestellt sind,

F i g. 3 das elektrische Ersatzschaltbild für die in den Anordnungen gemäß F i g. 1 und 2 ablaufenden Vorgänge,

Fig.4 die Anwendung des neuen Verfahrens mit einer anderen Elektrodenanordnung,

Fig.5 eine weitere geeignete Fläche zur Erzeugung des Ladungsbildes und

F i g. 6 einen Teil der in F i g. 5 gezeigten Anordnung in vergrößerter Darstellung, wobei die Vorgänge der Leitfähigkeitsänderungen in der Halbleiterschicht gezeigt sind.

In Fig. 1 ist die Durchführung des neuen Verfahrens schematisch dargestellt. Es wird eine elektrolumineszente Platte 3 verwendet, deren Struktur zur Durchführung dieses Verfahrens speziell geeienet ist. Die Platte 3 enthält eine nichtleitende Unterlage 5, die normalerweise aus einem transparenten Stoff, beispielsweise aus Glas, besteht. Darauf ist eine elektrolumineszente Schicht 7 aufgebracht, die auf übliche Weise gebildet ist und im allgemeinen aus einem elektrolumineszenten Leuchtstoff in einem nichtleitendem Harzbindemittel, wie Polyvinylchlorid, besteht. Ein typischer verwendbarer Leuchtstoff ist mit Kupferchlorid aktiviertes Zinksulfid. Ein weiteres Beispiel für einen elektrolumineszenten Leuchtstoff ist eine Zusammensetzung aus ca. 80% Zinksulfid und 20% Zinkselenid, mit Kupfer als Aktivierungsmittel. Wie jedoch aus der weiteren Beschreibung noch hervorgeht, wird die jeweils verwendete Leuchtstoffzusammensetzung abhängig von der Wellenlänge der Lichtempfindlichkeit des jeweils verwendeten lichtempfindlichen Stoffes ausgewählt. Aus noch zu beschreibenden Gründen ist die Stärke der elektrolumineszenten Schicht 7 sehr gering, sie beträgt 0,025 mm oder weniger.

Zwischen der Unterlage 5 und der elektrolumineszenten Schicht 7 ist eine Reihe leitfähiger Streifenelektroden 8 vorgesehen. Da benachbarte Streifen normalerweise entgegengesetzte Spannungen führen, wird eine einfache Schaltung dadurch erreicht, daß die Elektroden als ein ineinandergeschobenes Muster ausgeführt sind, wodurch an lediglich zwei Punkten des Musters eine Beschallung erforderlich ist. Die Elektroden können beispielsweise auf der Unterlage 5 aus aufgedampftem Gold gebildet sein. Es können ferner Vakuumaufdampfungsverfahren zur Ablagerung eines Musters aus Kupfer angewendet werden.

Ein wesentlicher Schritt bei der Durchführung des neuen Verfahrens besteht in der Bildung eines Ladungsbildes auf einer Fläche, die an einer Halbleiterschicht anliegt, welche durch ein auf sie einwirkendes elektrisches Feld Leitfähigskeitsänderungen erfährt. In der vorliegenden Beschreibung wird eine Schicht eines Halbleiterstoffes mit diesen Eigenschaften als eine »Feldeffekt-Schicht« bezeichnet im Hinblick auf die Verwendung derartiger Halbleiterschichten als das wesentliche Element in den Transistoren. Eine große Anzahl von Halbleiterstoffen mit diesen Eigenschaften sind bekannt und eine ausführliche Aufstellung findet sich beispielsweise auf Seite 9 der Veröffentlichung Field Effect Transistors von W a 11 m a r k und Johnson, Prentice Hall, Inc. Englewood Cliffe, New Jersey, 1966. Um das Ladungsbild anliegend an einer derartigen Feldeffekt-Schicht zu erzeugen, kann der Halbleiterstoff für die Schicht selbst derart ausgewählt werden, daß er eine Fotoleitfähigkeit besitzt. Andernfalls kann ein sehr gut isolierender fotoleitfähiger Stoff auf die Halbleiterschicht aufgebracht werden, er bildet dann die Unterlage für das Ladungsbild.

Unter den Halbleiterstoffen mit den erforderlichen Feldeffekteigenschaften, sowie mit Fotoleitfähigkeit gibt es eine Untergruppe, die speziell zur Verwendung als Feldeffektschicht bei dem neuen Verfahren geeignet sind. Diese Stoffgruppe wird im folgenden als »speichernde Halbleiter« bezeichnet, denn diese Stoffe besitzen eine Speicherfähigkeit für elektrostatische Ladung an ihrer Oberfläche und ermöglichen einen Stromfluß ohne Beeinträchtigung der gespeicherten Ladung, die nur durch auftreffende Strahlung abgeleitet werden kann. Das bekannteste Beispiel für einen solchen Stoff ist Zinkoxid. Außer Zinkoxid existieren jedoch noch andere Stoffe, wie Bleioxid und Kadmiumoxid, die ähnliche Eigenschaften haben.

In Fig. 1 ist die lichtempfindliche Bildplatte 13 aus einem Blatt mit Zinkoxid überzogenen Papiers, also aus der Papierunterlage 15 und der Zinkoxidschicht 17 gebildet. Eine derartige Schicht ist in ihrer Ausführung bekannt und besteht aus einem Zinkoxidpigmentstoff,

dispergiert in einem relativ durchsichtigen Bindemittel. Auf dieser Bildplatte 13 kann auf normale Weise ein Ladungsbild erzeugt werden. Dies bedeutet, daß die Bildplatte 13 auf einer leitfähigen, geerdeten Unterlage 35 vorgesehen ist und die Zinkoxidfläche zunächst mit einer gleichförmigen negativen Ladung, beispielsweise einer Koronaentladungsquelle, versehen wird. Dann wird die geladene Fläche mit einem projizierten optischen Bild belichtet. Das erhaltene Ladungsbild ist mit 19 bezeichnet. Es sei ferner vorausgesetzt, daß das auf die Fläche einwirkende Lichtbild eine relativ geringe Stärke hat, so daß das Ladungsbild 19 ziemlich flau ist. Genauer gesagt bedeutet dies, daß eine Ladungsänderung von Punkt zu Punkt der Zinkoxidschicht relativ gering ist. Dadurch ist die Potentialänderung von Bildpunkt zu Bildpunkt geringer.

Das Wesen des neuen Verfahrens liegt nun darin, daß die relativ geringen Potentialänderungen zwischen einzelnen Bildpunkten des flauen Ladungsbildes verstärkt werden, so daß ein besser verwendbares Bild entsteht. Dies wird auf die in F i g. 1 gezeigte Weise erreicht, indem die Bildplatte 13 mit dem Ladungsbild 19 mit der Außenfläche der elektrolumineszenten Schicht 7 in Berührung gebracht wird. In der Praxis findet zwischen beiden Flächen eine tatsächliche Berührung statt, zur besseren Erläuterung ist in der Figur jedoch ein geringfügiger Abstand dargestellt.

Die Verstärkung des Ladungsbildes 19 wird nun erreicht, indem lediglich die Wechselstromquelle 11 eingeschaltet wird. Zu diesem Zweck ist ein Schalter 1 vorgesehen. Es ist zu erkennen, daß Elektrodenpaare aus Elektroden entgegengesetzter Polarität, beispielsweise die Elektroden 2 und 4, geometrisch zueinander derart angeordnet sind, daß bei Fehlen einer Berührung mit der Bildplatte 13 das elektrische Feld zwischen den Elektroden im wesentlichen parallel zur unteren Fläche der elektrolumineszenten Schicht 7 verläuft. In diesem Falle dringt das elektrische Feld nur wenig in die elektrolumineszente Schicht 7 ein. Ferner ist die durch die beiden Elektroden 2 und 4 gebildete Kapazität wegen des relativ großen Abstandes und des zwischen ihnen herrschenden und für eine gegebene Potentialdifferenz relativ schwachen Feldes gering. Das Ergebnis daraus besteht darin, daß zwischen den Elektroden nur wenig oder keine Lumineszenz verursacht wird. Wird jedoch die elektromineszente Platte 3 an das Ladungsbild angelegt, so tritt eine neue Erscheinung auf. Da die Schicht 17 eine Feldeffekt-Schicht im vorher beschriebenen Sinne ist, werden in den Schichtteilen unmittelbar unterhalb des Ladungsbildes Leitfähigkeitsänderungen bewirkt, deren Verteilung derjenigen des Ladungsbildes entspricht. Insbesondere entstehen in der Zinkoxidschicht 17 unter Flächenteilen relativ hoher negativer Ladung Volumenteile relativ verringerter Leitfähigkeit, da die negative Ladung durch ihre Feldwirkung eine Verringerung der Anzahl der Leitungselektronen in der Zinkoxid-Halbleiterschicht unmittelbar im Bereich der Ladung bewirkt. In optischer Hinsicht bedeutet dies, daß die den belichteten Flächenteilen entsprechenden Bereiche gegenüber den Bereichen der Zinkoxidschicht unter den nicht belichteten Flächenteilen, d. h. den noch negativ geladenen Flächenteilen, relativ leitfähig sind.

Aus diesen Vorgängen folgt, daß die elektrischen Felder zwischen den verschiedenen einander benachbarten Elektrodenpaaren nur dort abgelenkt werden, wo der Abstand zwischen beiden Elektroden durch Schichtteile erhöhter Leitfähigkeit der Halbleiterschicht .17 überbrückt wird und daß in diesem Falle das abgelenkte Feld notwendigerweise durch benachbarte Teile der elektrolumineszenten Schicht 7 verläuft. Da diese Schicht 7 sehr dünn ist, erzeugt das Vorhandensein an ihr anliegender leitfähiger Flächen quer zur Schicht eine Kapazität eines gegenüber der vorher vorhandenen parallelen Kapazität zwischen benachbarten Elektroden viel größeren Wertes. Aus diesem Grunde sind die abgelenkten Felder auch sehr viel stärken

Die beschriebenen Vorgänge sind in vergrößertem Maßstab in Fig.2 dargestellt, die einen kleinen Ausschnitt der Anordnung gemäß F i g. 1 zeigt. In F i g. 2 ist ein Bereich 23 der Zinkoxidschicht 17 gezeigt, der relativ frei von Ladung ist. Ein zweiter Bereich 25 enthält eine relativ starke Konzentration negativer Ladungen. Im Bereich 25 ist das Zinkoxid relativ wenig leitfähig, verglichen mit dem Bereich 23, in dem sich keine Ladungen befinden. Das elektrische Feld zwischen den Elektroden 8 und 12 wird etwas abgelenkt, was durch den Pfeil 21 dargestellt ist, der den Verlauf des elektrischen Feldes zwischen diesen Elektroden zeigt.

Andererseits ist das Feld zwischen den Elektroden 6 und 8 im Bereich der leitfähigeren Teile der Zinkoxidschicht 17 in einer durch die Linien 24 dargestellten Weise abgelenkt. Das Feld zwischen den Elektroden 6 und 8 durchdringt auf diese Weise die elektrolumineszente Schicht 7. Es ist ferner durch die nun vorhandene erhöhte Kapazität quer zur Schicht wesentlich verstärkt und es tritt in diesem Bereich eine Elektrolumineszenz auf.

Die für die verstärkte Lumineszenz in der Schicht 7 maßgebenden Vorgänge können auch im Hinblick auf den Stromfluß zwischen benachbarten Elektroden erklärt werden. Da diese Elektroden durch elektrolumineszenten Stoff voneinander getrennt sind, muß ein Stromfluß zwischen ihnen notwendigerweise durch diesen Stoff verlaufen und die auftretende Elektrolumineszenz kann als eine Funktion der Stärke des Stromflusses angesehen werden. Bei fehlender Berührung der elektrolumineszenten Schicht mit der geladenen Halbleiterschicht besteht das Ersatzschaltbild in Fig.3 lediglich aus der Spannungsquelle 11, den Elektroden 6 und 8 und dem einzigen leitfähigen Stromweg zwischen ihnen. Dieser besteht aus einer Reihenschaltung eines festen Widerstandes 18 und einer festen Kapazität 10, die der durch die Elektroden 6 und 8 gebildeten Kapazität entspricht.

Wegen des relativ großen Abstandes zwischen benachbarten Elektroden ist die durch sie gebildete Kapazität ziemlich klein. Befindet sich jedoch ein Bereich erhöhter Leitfähigkeit an der elektrolumineszenten Schicht, so wird dadurch ein paralleler leitfähiger Stromweg 14 gebildet. Der Stromfluß zwischen den Elektroden 6 und 8 wird dadurch sofort erhöht. Es sei jedoch bemerkt, daß infolge der sehr geringen Stärke der Schicht 7 die neue Kapazität 16 viel größer als die Kapazität 10 ist. Entsprechend ist der Stromfluß ζ zwischen den Elektroden sehr stark erhöht, weshalb der Anstieg der Elektrolumineszenz in erster Linie auf die Kapazität 16 zurückzuführen ist.

Die rückkoppelnde Wirkung des vorliegenden Verfahrens kann nun leicht verstanden werden. Wie aus F i g. 2 hervorgeht, kann eine Elektrolumineszenz in der Schicht 7 in erster Linie in denjenigen Schichtteilen entstehen, die an Flächenteilen der Feldeffekt-Schicht anliegen, die vorher vom Licht getroffen wurden. Dies sind Flächenteile der Zinkoxidschicht, die zu einem gewissen Grade entladen wurden. Da die elektrolumi-

neszente Platte 3 und die Bildplatte 13 in Kontakt stehen, wirkt sich die erzeugte Lumineszenz direkt auf die in ihrer Ladung bereits verringerten Flächenteile aus. Die Lumineszenz verringert die Ladungsmenge noch mehr, wodurch ein positiver Rückkopplungskreis gebildet wird, die Ladungsmengen in Bereichen bereits verringerter Ladung immer mehr ableitet.

Hat der Rückkopplungskreis im Sinne der gewünschten Verbesserung ausreichend gewirkt, so ist lediglich eine Öffnung des Schalters 1 oder eine Entfernung der Platte 3 aus dem Bereich des Ladungsbildes 19 erforderlich. Während die ideale Zeit zur Erzeugung einer Verbesserung für jeden fotoleitfähigen Stoff zuerst experimentell ermittelt werden muß, können danach automatische Verfahren angewendet werden. Neben der selbstverständlichen Messung der Belichtungszeit kann beispielsweise auch der Strom in der zur Unterlage 35 führenden Leitung kontrolliert werden, da er ansteigt, wenn durch die Berührung die Leitfähigkeit in der Schicht 17 zunimmt. Erreicht dieser Strom einen vorbestimmten Wert, der für eine ausreichende Bildverbesserung maßgebend ist, so kann der Schalter 1 geöffnet werden.

In F i g. 4 ist eine andere Ausführungsform der in F i g. 1 dargestellten Anordnung gezeigt, in der die erfindungsgemäßen Verfahrensschritte mit einer anderen Elektrodenanordnung durchgeführt werden. Es wird wiederum angenommen, daß auf der Bildplatte 13 ein Ladungsbild erzeugt wurde, wobei diese Bildplatte, wie in F i g. 1 aus einer Feldeffekt-Halbleiterschicht 17 eines speichernden Halbleiters in Form eines Zinkoxidüberzuges von 0,025 mm Stärke oder weniger gebildet ist. In vorliegendem Falle befindet sich das Zinkoxid nicht auf einer Papierunterlage, sondern es ist direkt auf eine leitende Unterlage 41 aufgebracht. Diese kann jede beliebige Stärke haben. Es ist jedoch vorteilhaft, diese Unterlage 41 als eine dünne, leitende Folie aus Aluminium o. ä. auszubilden. Es sei angenommen, daß das Ladungsbild auf der Oberfläche 42 der Halbleiterschicht 17 gebildet wurde, wonach die Bildplatte 13 mit der elektrolumineszenten Platte 43 in Berührung gebracht wurde. Die elektrolumineszente Platte 43 besteht aus einer nichtleitenden Unterlage 44, beispielsweise aus Glas, auf die ein dünner, leitender Überzug 45, beispielsweise aus Zinnoxid, aufgebracht ist. Auf die Unterlage 44 und den leitenden Überzug 45 ist direkt eine dünne Schicht eines elektrolumineszenten Stoffes 46 aufgebracht, die eine Stärke von ca. 0,025 mm hat und ähnlich der Schicht 7 in F i g. 1 ausgebildet ist. Über einen Schalter 1 wird eine Wechselspannungsquelle 11 mit den durch die leitende Unterlage 41 und den leitenden Überzug 45 gebildeten Elektroden verbunden.

Zur Verstärkung des Ladungsbildes durch das neue Verfahren wird die in F i g. 4 dargestellte Schichtstruktur gebildet, wonach der Schalter 1 für eine zu der gewünschten Verstärkung ausreichenden Zeit geschlossen wird. Im Gegensatz zu der Anordnung gemäß Fig. 1 ist die Elektrodenanordnung in Fig.4 derart ausgebildet, daß zu jeder Zeit ein zur Schichtstruktur transversal verlaufendes elektrisches Feld existriert. Der primäre physikalische Mechanismus der Bildverstärkung kann daher in einer selektiven Feldverstärkung in denjenigen Teilen der Schichtanordnung gesehen werden, die Teile der Halbleiterschicht 17 mit besserer Leitfähigkeit enthalten. Durch diese selektive Feldverstärkung wird eine selektive Elektrolumineszenz in der Schicht 46 erzeugt, die wiederum dieselbe Rückkopplungswirkung zeigt, wie sie in Verbindung mit F i g. 1 beschrieben wurde und die Ladungsänderungen an der Oberfläche 42 vergrößert.

Das neue Verfahren ist speziell für eine Zinkoxid-Bildplatte geeignet, wie sie in Verbindung mit Fig. 1 beschrieben wurde. Dies ist deshalb vorteilhaft, weil die mit Zinkoxid überzogenen Papiere die am leichtesten erhältlichen, preiswertesten und wirksamsten elektrofotografischen Aufzeichnungsmaterialien sind und infolge ihrer gegenüber anderen Aufzeichnungsmaterialien, wie

ίο Selen, geringeren Lichtempfindlichkeit die erreichte Bildverstärkung am meisten benötigen. Das neue Verfahren ist jedoch keineswegs auf die Anwendung von Zinkoxid oder ähnlichen speichernden Halbleitern beschränkt, sonderen kann auch bei anderen Stoffen angewendet werden, vorausgesetzt, daß der Anfangsschritt des Verfahrens in der Bildung eines Ladungsbildes auf einer fotoleitfähigen Fläche besteht, die an einer Feldeffektschicht anliegt. Um diesen Punkt näher zu erläutern, ist in F i g. 5 eine andere Art von Bildplatte gezeigt, bei der das neue Verfahren gleichfalls anwendbar ist.

In F i g. 5 ist eine Bildplatte 13 dargestellt, die aus zwei bestimmten Schichten, sowie einem leitenden Schichtträger 30 besteht. Eine Feldeffekt-Halbleiterschicht 31 entspricht in ihrer Funkion teilweise der in Fig. 1 gezeigten Halbleiterschicht 17. Im vorliegenden Falle wird für diese Schicht jedoch nicht ein speichernder Halbleiter, wie Zinkoxid, verwendet, sondern es wird ein allgemeinerer Fall betrachtet, bei dem die Halbleiterschicht 31 weder ein guter Fotoleiter ist, noch eine Fähigkeit zur Speicherung von Ladungen auf ihrer Oberfläche für längere Zeiträume besitzt. In einem typischen Falle besteht die Schicht 31 beispielsweise aus einer vakuumaufgedampften Schicht aus Kadmiumsulfid in der Größenordnung von ΙΟμίτι Stärke. Die fotoleitfähige Oberfläche an der Halbleiterschicht hat die Form einer besonderen Schicht 32 aus glasförmigem Selen. Eine zusätzliche dünne, isolierende Zwischenschicht kann zwischen den Schichten 31 und 32 verwendet werden, um eine Ladungsinjektion von der fotoleitenden Schicht in die Halbleiterschicht zu verhindern. Diese Zwischenschicht ist jedoch nicht immer erforderlich.

Die Bildplatte 13 ist auf eine geerdete Unterlage 35 aufgebracht und wird anfangs z. B. mit einer Korona-Entladungseinrichtung auf ein gleichförmiges Potential aufgeladen. Im vorliegenden Falle wird ein gleichmäßiges negatives Potential aus noch zu erläuternden Gründen verwendet. Die gleichförmig aufgeladene Selenschicht 32 wird danach mit einem optischen Bild zur Erzeugung des Ladungsbildes 19 belichtet. Zur Erläuterung der Wirkungsweise des neuen Verfahrens sei wieder angenommen, daß die Belichtung mit relativ schwachem Licht stattfindet, so daß das erhaltene Ladungsbild 19 relativ flau ist. Deshalb sind die Potentialänderungen durch die Belichtung von Bildpunkt zu Bildpunkt der geladenen Oberfläche relativ gering.

In Fig.6 ist ein kleiner Teil der Anordnung gemäß Fig.5 genauer dargestellt und der Mechanismus gezeigt, mit dem die Leitfähigkeitsänderungen in der Feldeffekt-Halbleiterschicht 31 durch Belichtung der gleichförmig geladenen Selenfläche mit Licht erzeugt werden. Für den dargestellten Fall sei angenommen, daß das Licht auf die Oberfläche der Selenschicht 32 in dem Bereich 52 gefallen ist, während der Bereich 51 dunkel geblieben ist. Im Bereich 51 blieb daher das durch die Minuszeichen angedeutete Ladungsmuster im wesentli-

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chen unverändert, während im Bereich 52 das Selen leitfähig wurde, so daß die dort vorhandene Ladung teilweise abgeleitet wurde: Unter der Annahme, daß die Halbleiterschicht 31, wie vorausgesetzt wurde, aus einem n-Halbleiter wie Kadmiumsulfid besteht, wird die Leitfähigkeit in den Schichtteilen 54 unterhalb des Bereiches 52 durch das verringerte elektrische Feld erhöht. Zu diesem Zeitpunkt kann das schwache elektrostatische Bild mit der elektrolumineszenten Platte 3 in Berührung gebracht werden,, und die nun folgenden Vorgänge entsprechen den in Verbindung mit den F i g. 1 und 2 beschriebenen. Da die erhöhte Leitfähigkeit in denjenigen Bereichen vorliegt, die durch die Wirkung der Belichtung teilweise entladen wurden, bewirkt eine Einschaltung der Spannungsquelle 11 (Fig. 1) eine selektive Lumineszenz in denjenigen Teilen der Platte 3, die an den Schichtteilen erhöhter Leitfähigkeit, z. B. den Schichtteilen 54 in F i g. 6, liegen. Eine positive Rückkopplungswirkung wird somit erzeugt, die eine zunehmende Entladung derjenigen Flächenteile bewirkt, in denen die anfängliche Ladungsableitung bereits vorhanden war, wodurch die Ladungsunterschiede zwischen unterschiedlichen Teilen des Ladungsbildes vergrößert werden.

Das neue Verfahren wurde seinem Prinzip nach in Verbindung mit Ausführungsbeispielen zur Bildverbesserung beschrieben. Dies geschah im Hinblick auf die Tatsache, daß in den meisten Fällen, insbesondere bei Verwendung von Fotoleitern, oft geringe Gamma-Werte statt zu hoher Gamma-Werte vorliegen. Es sei jedoch bemerkt, daß dasselbe Verfahren bei geringfügiger Abänderung zur Erzeugung einer Abschwächung oder negativen Rückkopplung für das Ladungsbild verwendet werden kann, so daß sich geringere statt stärkere Änderungen der Ladungsdichte zwischen den belichteten und den nicht belichteten Flächenteilen der fotoleitfähigen Schicht ergeben. Grundsätzlich ist zur Erzielung solcher Ergebnisse lediglich wichtig, daß ein Halbleiter des richtigen Leitfähigkeitstyps und eine Ladungspolarität gewählt werden, die eine Ladungsableitung und Verringerung der Leitfähigkeit im Halbleiter statt deren Erhöhung bewirken. Ein solches Ergebnis kann beispielsweise mit einer Anordnung gemäß F i g. 6 erreicht werden, indem lediglich eine positive Ladung auf der Selenschicht 32 statt der dargestellten negativen Ladung verwendet wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Verstärken der Ladungsunterschiede eines auf einer fotoleitfähigen Fläche erzeugten Ladungsbildes, dadurch gekennzeichnet, daß als fotoleitfähige Fläche die Oberfläche einer an einer Halbleiterschicht (31) angrenzenden fotoleitfähigen Schicht (32) oder die Oberfläche (42) einer fotoleitfähigen. Ladung speichernden Halbleiterschicht (17) verwendet wird, daß auf die fotoleitfähige Fläche eine elektrolumineszente Schicht (7, 46) aufgelegt wird, und daß die gesamte Schichtanordnung (3, 13) einem elektrischen Feld ausgesetzt wird, so daß an den weniger Ladung aufweisenden Bereichen des Ladungsbildes (19) eine infolge einer dadurch bedingten größeren Leitfähigkeit der Halbleiterschicht (17, 31) stärker auftretende Lumineszens zu einer weiteren Entladung dieser Bereiche des Ladungsbildes führt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als speichernde Halbleiterschicht (17) Zinkoxid in einem Bindemittel verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als fotoleitfähige Fläche die freie Oberfläche einer Selenschicht (32) verwendet wird, die auf der Halbleiterschicht (31) vorgesehen ist.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung des elektrischen Feldes eine elektrische Spannung an die Außenseiten (41, 45) der Schichtanordnung (3, 13) angelegt wird.