DE1963882B2 - Verfahren und Vorrichtung zur Reproduktion sichtbarer Bilder - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Bildern, bei welchem zunächst eine photoelektrische Schicht mit stoffeigener Aufladung gebildet wird, auf welcher durch Lichteinwirkung ein latentes elektrostatisches Bild des abzubildenden Gegenstands erzeugt wird, welches anschließend zum fertigen Bild entwikkelt wird. Ein derartiges Verfahren ist aus der DT-AS Π 18 813 bekannt.

Elektrostatische Verfahren zur Reproduktion von Abbildern verwenden meist photoleitende Materialien, die mittels Korona-Entladung von einer elektrostatischen Quelle aufgeladen wurden. Danach wird das Material belichtet und die Ladung gemäß der Hell-Dunkel-Verteilung der Vorlage zerstört, wodurch ein latentes elektrostatisches Bild der Vorlage entsteht, welches mittels eines geeigneten Pigmenlpuders oder -farbstoffs entwickelt werden kann. Der Pigmenifarbstoff des so entwickelten Bildes kann auf ein Kopierblatt übertragen werden, indem das Kopierblatt mit dem Bild in Oberflächenberührung gebracht wird, wobei entweder die elektrostatische Ladung umgekehrt oder ein Kopiermaterial mit einem adhäsiven Überzug verwendet wird. Nachteilig ist bei diesem Verfahren die Notwendigkeit, das photoleitende Material vor der Belichtung zu laden, weil dazu eine Spannungsquelle zur Aufladung der Material-Oberfläche benötigt wird, was die Kosten erhöht und zu baulichen Schwierigkeiten führt. Darüber hinaus ist dieses Verfahren im wesentlichen auf stationären Betrieb beschränkt, kann also nicht in Handkameras oder anderen tragbaren Geräten verwendet werden.

Bei dem aus der DT-AS 11 18 813 bekannten Verfahren sind diese Nachteile nicht vorhanden, weil die Aufladung bereits bei der Herstellung der photoelektrischen Schicht erzeugt wird. Jedoch weist diese stoffeigene Aufladung nur eine Potentialhöhe von weniger als 5 Volt auf, wodurch ein Niederschlagsentwickler von besonderer Kornfeinheit eingesetzt werden muß, um das im gleichen Spannungsbereich liegende latente elektrostatische Bild sichtbar zu machen. Die geringeren Spannungswerte dieser bekannten photoelektrischen Schichten und das hierdurch bedingte Erfordernis besonderer Kornfeinheit des Entwicklers begrenzen die Einsatzfähigkeit des bekannten Verfahrens und die Qualität der mit ihm erzeugten Bilder.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Unzulänglichkeiten der bekannten Verfahren zu vermeiden und ein Verfahren der in Frage stehenden Art zu schaffen, bei welchem eine photoelektrische Schicht hoher Selbstaufladuing gebildet wird und keine besonders feinkörnigen Entwickler erforderlich sind.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die photoelektrische Schicht durch Bedampfen im Vakuum auf einer Substratfläche unter spitzem Einfallswinkel zu dieser Fläche abgelagert und das durch Lichteinwirkung erzeugte latente elektrostatische Bild im Tonerverfahren entwickelt wird. Durch Bedampfen unter spitzem Einfallswinkel wird eine Schicht von unterschiedlicher Dicke und mit vielen Unregelmäßigkeiten im Aufbau erzeugt. Diese Unregelmäßigkeiten im Aufbau sind der Grund dafür, daß Aufladungen von mehreren hundert Volt in der photoelektrischen Schicht erzeugt werden können, was die Erzeugung genauer latenter elektrostatischer Bilder verbessert und vereinfacht und den vorteilhaften Einsatz der bekannten Tonerentwicklungsverfahren ermöglicht.

Es ist zwar an sich bekannt, hohe Photospannungen in dünnen Schichten aus photoelektrischem Material durch Unregelmäßigkeiten im Schichtaufbau zu erzeugen (vgl. hierzu die Aufsätze »High Photovoltages in Cadmium Sulfide Films« von Brandhorst et al., NASA Technical Note D-3417, Acquisition No. N. 66-23455, April 1966; »Unusual Photovoltages in Evaporated Layers of Germanium« von K a 11 m a η η et al.,; »ACTA Physica Polonica«, Vol. 25, pp. 671 bis 678, 1974, »High Photovoltages in Silicon and Silicon Carbi-

de Films and Their Origin from a Trap-Induced Space Charge« von Brandhorst at al., »Journal of Applied Physics«, Vol. 35, No. 7, pp. 1997 bis 2003, JuIi 1964), jedoch konnte dieses der Wissenschaft und der Fach-

welt seit 5 Jahren bekannte Verfahren, dessen theoretische Erklärung noch umstritten ist, erst durch die vorliegende Erfindung in die Praxis umgesetzt werden.

Weitere Einzelheiten, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten eines Ausführungsbeispiels der vorlie- genden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen. Es zeigt

F i g. 1 eine schemalische Darstellung, die veranschaulicht, wie man geeignetes photoelektrisches Material auf der Substratfläche entsprechend der Erfindung ablagert,

F i g. 2 bis 4 schematische Darstellungen von Vorrichtungen zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, und

F i g. 5 eine Darstellung eines erfindungsgemäß reproduzierten Bildes.

Photoelektrische Materialien sind solche, die eine elektrostatische Kraft erzeugen, wo ihre Oberfläche belichtet wird. Dieses Phänomen ist seit einige/ Zeit bekannt. Die erzeugten Spannungen sind jedoch bis vor kurzem sehr klein gewesen, so daß die Anwendung solcher Materialien begrenzt war. Die niedrigen Spannungswerte hingen hauptsächlich von dem Verfahren der Herstellung solcher Oberflächen ab. Es ist jedoch jetzt auch bekannt, daß bei Ablagerung eines Materials mit photoelektrischer Aktivität auf eine Substraifläche die erhältliche Spannung signifikant erhöht werden kann, wenn die Substratfläche in einer Ebene liegt, die gegenüber einer durch eine Quelle des Materials in einem Verdampfer führende Linie einen Winkel aufweist. Beschreibungen dieser Technik und Analysen der Ergebnisse dieses Verfahrens sind den bereits genannten Aufsätzen enthalten.

Eine Zusammenfassung des Inhalts dieser Veröffentlichungen lehrt, daß die Ablagerung eines geeigneten Materials, wie z. B. Germanium, Silicium, Siliciumkohlcnstoff. Cadmiumsulfid unter anderem stattfinden kann, wenn eine Quelle geeigneten Materials in einem Tiegel vorgesehen wird, der in einem Vakuum erhitzt und unter einem Substratmaterial angeordnet wird. Zwischen der Quelle und dem Substrat ist eine metallische Abschirmung angeordnet, um die Einwirkung des erhitzten Materialdampfes auf die Substratfläche zu steuern.

Dies ist in F i g. 1 dargestellt, wo ein Tiegel 2, weleher eine Quelle geeigneten Materials enthält, unter einem metallischen Schirm 4 angeordnet ist, der eine Öffnung 6 aufweist. Eine Substratfläche 8, die aus einem metallischen oder leitenden Material bestehen kann, wird so gehalten, daß ihre Mittellinie 10 einen Winkel Θ mit einer Linie 12 bildet, die sich senkrecht durch den Tiegel 2 erstreckt. Die oben erwähnten Artikel sehen Absperrorgane für ein Vakuum vor, welches in einem Bereich von 10⁴ bis 10⁸ Torr gehalten werden soll. Die Dicke der abgelagerten Schicht kann zwischen 0,5 und 50 Mikrometer variieren und einen Widerstandswert von größer als 10¹⁰ Ohm/cm haben. Der Winkel zwischen der Ebene des Substrats und einer Linie durch den Tiegel variiert in Abhängigkeit von dem benutzten Material zwischen 10° und 60°. Es soll erwähnt werden, daß zum Erreichen von Spannungen, die höher als die der Bandbreite des Materials sind, die Ablagerung nicht unter rechtem Winkel stattfinden sollte, und zwar deswegen (in Übereinstimmung mit einer Theorie), weil die Ablagerung unter einem Winkel dazu führt, daß das Material mit »wiederholten Schichtfehlern« (»repetitive stacking faults«) abgelagert wird oder, anders ausgedrückt, derart abgelagert wird, als ob eine große Zahl von Einzelkristallen anstatt eines einzelnen Kristalls vorhanden ist.

Über die oben und in den zitierten Artikeln erwähnten Materialien hinaus kann eine große Zahl von Materialien mit photoelektrischer Aktivität benutzt werden. Hierzu gehören ZnS, ZnSe. ZnTe, CdSe, CdTc, Sb. SbS, SbTe, Se, Bi. BiS und BiTe.

Ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Reproduktion von Bildern mittels photoelektrischer Materialien ist in F i g. 2 bis 4 dargestellt. Diese Darstellungen sind schematisch, da offensichtlich zahlreiche Abwandlungen bei den Einzelheiten des Aufbaus in der Vorrichtung für den auf diesem Gebiet arbeitenden Fachmann möglich sind. Entsprechend F i g. 2 wird eine Schicht 14 aus photoelektrischem Material auf der Substratfläche 8 entsprechend de,η beschriebenen Verfahren abgelagert, um eine Belichtungsplatte zu bilden, welche auf beliebige Weise in geeignetem Abstand von einem Original angeordnet werden kann, dessen Bild reproduziert werden soll. Das Original 16 kann die Form eines Dokuments mit Text, Photografien, Zeichnungen od. dgl. sein. Das Original kann auch ein dreidimensionales Objekt sein, so daß das Verfahren und die Vorrichtung nach Art einer »Kamera« verwendet werden kann.

Unabhängig von der Form des Originals 16 wird es relativ dunkle Bereiche und relativ helle Bereiche aufweisen, die mit Bezugsziffern 18 bzw. 20 bezeichnet sind. Sichtbares Licht kann von Quellen 22 zugeführt werden, die beim Anschalten Licht erzeugen, das von dem Original 16 reflektiert wird.

Das reflektierte Licht wird durch ein geeignetes optisches Linsensystem, schematisch dargestellt durch eine Linse 24, auf die Belichtungsplatte 8 und die photoelektrische Schicht 14 fokusiert. Die Wirkung des auf die Oberfläche des Materials 14 einfallenden Lichts ist die Erzeugung einer Spannung über dieser Oberfläche, die als Funktion des einfallenden Lichts variiert. Der Bereich 18 des Originals reflektiert, da er relativ dunkel ist, wenig oder kein Licht, so daß ein entsprechender Bereich 26 auf der Oberfläche der Schicht 14 wenig oder keine Spannung entwickelt, während relativ helle Bereiche 20 mehr Licht reflektieren und der entsprechende Bereich 28 auf der Oberfläche der Schicht 14 größere Spannungen entwickelt.

Die entwickelten Spannungen sind negativ, d. h. die Spannung an der Oberfläche, welche der Teil der Schicht ist, der der Materialquelle während der Bildung der Schicht am nächsten ist, ist negativ in bezug auf das Material an der Substratfläche. Bei der Ausführungsform entsprechend der F i g. 2 sind die Bereiche 26 in bezug auf die Bereiche 28 positiv.

Wenn das Licht entfernt wird, ist ein bestimmter Zeilbetrag zum Verschwinden der erzeugten Spannungen erforderlich, da sie exponentiell über eine Periode von wenigstens einer Größenordnung von 10 Sekunden oder mehr abfallen.

Während dieser Periode, während der die Spannung an der Oberfläche der Schicht 14 erscheint, kann das latente elektrostatische Abbild des Originals, das erzeugt wurde, entwickelt werden, um ein sichtbares Abbild darzustellen, welches übertragen oder anderweitig auf geeignetes Kopierpapier gedruckt werden kann.

Die Entwicklungsphase wird durch die Vorrichtung entsprechend F i g. 3 verwirklicht, welche eine Quelle 32 von geladenem clekiroskopischein oder Farbpigmcntmaterial zeigt, von der aus die Oberfläche der Schicht 14 bestäubt oder beschichtet werden kann.

Wenn ein »positives« Abbild erzeugt werden soll, wird das ausgewählte Farbpigmcntmatcrial positiv geladen verwendet, so daß es beim Aufbringen auf die Oberfläche von den negativ geladenen Teilen der Oberfläche angezogen wird. Wenn andererseits ein »negatives« Abbild gewünscht wird, wird ein negativ geladenes Farbpigment material benutzt.

Um das Abbild auf einem Kopierblatt zur Benutzung zu reproduzieren, kann ein solches mit adhäsivem Material bedecktes Blatt 34 in Berührung mit der jct/.t entwickelten Oberfläche der Schicht 14 gebracht werden, um das mittels des Farbpigmentmusiers geformte Abbild auf das Kopierblatt zu übertragen. F i g. 5 stellt eine Kopie eines Originals dar, welches auf einem Kopierblatt 34 erscheint.

Wie oben ausgeführt wurde, können zahlreiche Ab Wandlungen von den dargestellten Ausführungsbeispie len vom Fachmann vorgenommen werden. Zum Hei spiel kann die Oberfläche 14 auf einer als Trommel aus gebildeten Substratflache geformt werden und voi einer Belichtungsstcllung zu einer Entwicklungsslcllunj und dann zu einer Druckstellung gedreht werden. An derc Variationen der Vorrichtung schließen die AbIa gcrung des photoclcktrischen Materials auf einem lci

ίο tendcn .Substratband und die Bewegung in Belichtungs und Entwicklungsstcllungcn zur Fr/.eugung eines Ne gativs ein, welches von dem Band abgenommen und it einer anderen Einrichtung als Vorlage verwendet wer den kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Bildern, bei welchem zunächst eine photoelektrische Schicht mit stoffeigener Aufladung gebildet wird, auf welcher durch Lichteiiiwirkung ein latentes elektrostatisches Bild des abzubildenden Gegenstands erzeugt wird, welches anschließend zum fertigen Bild entwickelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die photoelektrische Schicht durch Bedampfen im Vakuum auf einer Substratfläche unter spitzem Einfallswinkel zu dieser Fläche abgelagert und das durch Lichteinwirkung erzeugte latente elektrostatische Büd im Tonerverfahren entwickelt wi^rd.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die photoelektrische Schicht ZnS, ZnSe, ZnTe, CdSe, CdTe, Sb, SbS, SbTe, Se. Bi, BiS oder BiTe verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die photoelektrische Schicht durch Bedampfen im Vakuum auf einer Substratfläche unter einem Winkel zwischen 10° und 60° abgelagert wird.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das durch Lichteinwirkung erzeugte latente elektrostatische Bild nach Abschalten des Lichtes in einem Zeitraum von mindestens 10 Sekunden exponentiell abfällt und innerhalb dieses Zeitraums das latente Bild im Tonerverfahren entwickelt wird.

5. Vorrichtung zur Herstellung von Bildern mit einer Substratfläche, auf der eine mit stoffeigener Aufladung versehene photoelektrische Schicht angeordnet ist, mit einer Einrichtung zur Projektion des herzustellenden Bildes auf die photoelektrische Schicht und mit einer Einrichtung zur Aufbringung einer Entwicklungssubstanz auf die photoelektrische Schicht, dadurch gekennzeichnet, daß die auf der Substratfläche (8) angeordnete photoelcktrischc Schicht (14) wiederholte Stapelfehler aufweist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht aus ZnS, ZnSc, ZnTe, CdSe, CdTe, Sb, SbS, SbTe. Se, Bi, BiS oder BiTe besteht.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht (14) eine Dicke zwischen 0.5 und 50 μιη aufweist.

8. Vorrichtung nach den Ansprüchen 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht (14) einen Widerstandswert größer als 10¹⁰ Ohm/cm hat.