DE2204077A1 - Reprographie-vorrichtung mit einer elektronenroehre als ladungsschreibroehre - Google Patents
Reprographie-vorrichtung mit einer elektronenroehre als ladungsschreibroehreInfo
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Description
SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT München 2, den 2 8. JAN. 197 2
Berlin und München Witteisbacherplatz 2
72/1015
Reprographie-Vorrichtung mit einer Elektronenröhre als Ladungs 3 ehre ibröhre
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Reprographie-Vorrichtung mit einer Elektronenröhre als Ladungsschreibröhre zum
Steuern einer außerhalb der Röhre erfolgenden Gasentladungsstrecke zum elektrostatischen Aufladen einer unpräparierten
Papierbahn als Aufzeichnungsmedium zum Zweck der direkten fortlaufenden Wiedergabe von Halbtonbildern und Schriftstücken
nach einer optischen Vorlage direkt oder oiner dieser Vorlage
entsprechenden Folge von elektrischen Signalen, bei der die nach Art einer Bildröhre ausgebildete Elektronenröhre anstelle
des Schirms ein insbesondere schlitzförmiges Fenster hat.
Sie hat besondere Bedeutung für die Reprographie von Dokumenten und Halbtonbildern, insbesondere im Rahmen der Daten- und
Faksimile-Übertragung, unter Anwendung des Vorgangs des elektrostatischen Drückens, bei dem es sich um das Aufbringen von
Ladungen in Schrift- oder Bildverteilung auf ein genügend isolierendes
Papier mit nachträglicher chemischer Entwicklung handelt. Für einen derartigen Prozeß wird eine sogenannte Ladungsschreibröhre
verwendet. Die Gründe für die Auswahl dieser Verfahrensart sind einmal die erheblichen Kosten von fotografischen
Materialien, zum anderen die ungenügende Qualität der erzielten Halbtonbilder bei den bisher bekannten und angewandten
Verfahren (Xerographie).-
Dies gilt auch für eine bekannt gewordene Reprographie-Vorrichtung
mit einer Elektronenröhre, bei der das Prinzip der
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pin tube im Zusammenwirken rait einem abtastenden Elektronenstrahlsystem
verwendet wird. Das bei der Abbildung des zu reproduzierenden
Bildes auf der mit Stiften versehenen Schirmelektrode aufgebrachte Ladungsbild ergibt außerhalb der Röhre
an den Stiften eine dem Bild entsprechende Potentialverteilung zum Zünden einer anschließenden Ladungsstrecke, zum Beispiel
zu einer Papierbahn hin.
Eine andere bekannte Ausführungsform einer LadungS3chreibrÖhre
besitzt ein Lenard-Fenster, das heißt ein sehr dünnes Metalloder Glimmerfenster, durch das hindurch effektiv die Ladungsträger
auf die Außenseite der Röhre mit fast ihrer vollen Energie gelangen, um dann zum Beispiel auch in einer anschließenden
Gasentladung weiter verarbeitet zu werden.
Darüber hinaus ist eine, insbesondere als Bildwandlerröhre, ausgebildete Ladungsschreibröhre mit einem sogenannten indirekten
Fenster vorgeschlagen worden, bei der eine auf das normale Leichtnetallfenster beiderseits aufgebrachte zusätzliche
dünne Schwermetallschicht vorgesehen ist. Bei dieser vorgeschlagenen Anordnung wird der Elektronenstrahl jeweils in der
Schwermetallschicht in Röntgenstrahlen umgewandelt, die den Hauptteil des Fensters aus Leichtmetall durchdringen. Auf der
Außenseite des Fensters werden die Röntgenstrahlen dann durch einen weiteren Schwermetallbelag absorbiert und in Elektronen
umgewandelt, die anschließend im freien Raum weiter verwendet werden.
Sowohl bei den bekannten als auch bei der vorgeschlagenen Elektronenröhre ist es nicht möglich, bei dem sogenannten
Durchsetzung3Vorgang der Elektronen am Fenster eine zusätzliche
Verstärkung zu erzielen.
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Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, ein
Fenster ganz neuer Aufbauweise zu schaffen, bei dem zusätzlich eine Verstärkung der Elektronen des die Aufladung und damit
das Potential für die Gasentladung erzeugenden Schreibstrahls ermöglicht wird.
Erreicht wird dies bei einer im ersten Absatz beschriebenen Reprographie-Vorrichtung mit einer Ladungsschreibröhre nach
der Erfindung dadurch, daß das Fenster nach Art eines indirekten Fensters ausgebildet (aufgebaut), im wesentlichen aus
einer selbsttragenden isolierenden oder halbleitenden Schicht besteht, deren innere, dem Vakuumraum zugewandte Oberfläche
für die Funktion einer Elektrode gut leitend beschaffen ist und wobei die Isolation der Schicht im Dunkelzustand so groß
ist, daß die durch die Gasentladung aufgebrachte positive ladung mindestens über die Zeitdauer des Schreibvorgangs eines
einzelnen Bildes erhalten bleibt.
Dieser Maßnahme liegt die Erkenntnis zugrunde, daß beim Bombardieren
eines Isolierkörpers oder auch Halbleiters mit Elektronen das jeweils eindringende Elektron auf seiner Bahn abgebremst
wird und dabei je nach seiner mitgeführten Energie bis zu 100Ofach und mehr Trägerpaare erzeugt. Die am Halbleiter
ausgebildete Kapazität wird nämlich beim Anlegen einer Spannung zwischen der dem Vakuumraum zugewandten genügend leitenden
Oberfläche des Halbleiters und der Gegenelektrode der Papierbahn derart positiv aufgeladen, daß infolge genügend hoher
Isolation des Halbleiters im Dunkelzustand auch seine Rückseite (Außenseite) ein entsprechendes, jedoch für eine andauernde
Gasentladung nicht mehr ausreichendes Potential annimmt. An die für den Ausgang der Gasentladung maßgebliche äußere Unterseite
(Außenseite) des Halbleiters kann somit dadurch das erforderliche oder wesentlich erforderliche Potential gebracht
werden, ohne daß hierzu ein Kontakt zu dieser Oberfläche erforderlich
ist.
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Dieses durch die äußere Spannung und die ausgebildete Kapazität bewirkte positive Potential an der äußeren Oberfläche des
Halbleiters kann nun durch die entladende Wirkung des Schreibstrahls bis zum Zünden der Gasentladung gesenkt,beziehungsweise
durch die gegensinnig wirkende positive Entladung durch die einsetzende Gasentladung wieder gelöscht werden.
Ein derartiges Fenster, welches bei linienförmiger Schreibweise
nur die Breite der betreffenden Linie zu haben braucht, kann somit aus jedem isolierenden Halbleiter oder auch halbleitenden Glaskörper bestehen, der im Dunkelzustand eine ausreichend
hohe Isolation besitzt. Dazu muß die innere, das heißt die dem Vakuumraum zugewandte Oberfläche der das Fenster
ausmachenden halbleitenden Schicht für die Funktion einer Elektrode zum Anlegen einer Elektrodenspannung, zum Beispiel
mit einer dünnen Metallschicht bedeckt sein.
Bei Halbleitern mit hierfür nicht ausreichender Isolation, wie zum Beispiel Körper aus Si, III-V- oder auch II-VI-Verbindungen,
erfolgt mit besonderem Vorteil eine Ausbildung des Fensters nach Art eines Multi-Dioden-Targets, bei dem die hohe
Isolation durch die Verarmungszonen an den einzelnen pn-Übergängen erreicht wird.
Ein entsprechend geeignetes Ausführungsbeispiel eines solchen Fensters wird mit einem Silicium-Target erzielt, wie es bekanntermaßen
im Multi-Dioden-Vidikion und in der EBIC-Röhre
angewendet wird.
Da es sich bei dem Ladungstransport um den !Transport von Elektronen
handelt, besteht das Fenster vorteilhafterweise, zum Beispiel nach Art eines Multi-Dioden-Targets, aus einem p-leitenden
Silicium-Substrat mit einem auf der äußeren, der Papierbahn zugewandten Oberfläche, derart aufgebrachten durch-
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löcherten Oxidüberzug, daß in den löchern durch n-Dotierung
nach Art von Dioden n-leitende Inseln eingelagert sind. Dabei
stellen das p-dotierte Silicium-Substrat genügender Leitfähigkeit
die eine Elektrode und eine leitende Hinterlegung der Papierbahn die andere, nämlich die positive Gegenelektrode für
die Gasentladungsstrecke dar. Eine umgekehrte Polung der Gasentladung ist dann sinnvoll und möglich, wenn im betreffenden
Halbleiter andere Ladungsträger vorherrschen.
Bei der Herstellung wird ähnlich wie beim Multi-Dioden-Vidikon
zunächst das Siliciumgrundmaterial durch eine genügende Grunddotierung p-leitend gemacht, in an sich bekannter Weise mit
einer durchlöcherten Oxidhaut versehen und dann durch diese öffnungen hindurch in üblicher \7eise durch η-Dotierung Dioden
unter Bildung von entsprechenden η-Inseln eindiffundiert.
Zum Unterschied von bekannten Multi-Dioden-Vidikons wird jedoch
die Form dieser öffnungen für die vorgesehene Arbeitsweise
abweichend von der an sich üblichen Kreisform gewählt.
Mit besonderem Vorteil bestehen die Löcher im Oxidüberzug aus Langlöchern, die ihre größte Ausdehnung senkrecht zur Spaltrichtung
(Fensterlänge) haben. Besonders geeignet sind Langlöcher mit etwa 6 /um Breite und einem Verhältnis der beiden
optimalen Durchmesser (lichten V/eiten) von etwa 1:5.
Sollen mehr als eine Linie gleichzeitig geschrieben werden, so ist die an sich übliche Kreisform der Öffnungen vorteilhafter.
Die erforderliche Grunddotierung des p-Materials und die Dotierung
der n-Material-Inseln wird in an sich bekannter Weise
soweit durchgeführt, daß zwischen den Dioden eine sehr hohe Sperrspannung von mindestens 500 bis zu 2000 V erreichbar ist.
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Mit gleichem Ziel wird außerdem auch die Dicke des Halbleiterfensters
mit etwa 30 - 150 /um genügend stark gewählt.
Für den übrigen Aufbau der Elektronenröhre wird je nach Anwendungsfall,
ob als Ausgang eine Vorlage in Form eines optischen Bildes oder statt dessen eine Folge von elektrischen Signalen
benutzt wird, eine unterschiedliche Form gewählt. Außer einem schlitzförmigen indirekt Elektronen durchlässigen Fenster besitzt
die Elektronenröhre entweder ein normales Elektronenstrahlerzeugungssystem mit Intensitätssteuermöglichkeit sowie
ein Ablenksystem oder aber eine Fotokathode zum Arbeiten mit äußerem Fotoeffekt als Elektronenquelle für den Schreibstrahl
sowie dazu ein Abbildungssystem geeignet, für einen Flachstrahl etwa entsprechend der Fensterlänge.
Das Verfahren zum Betrieb der Reprographie-Vorrichtung ist besonders
dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der inneren Oberfläche des Halbleiterfensters und der Gegenelektrode der Papierbahn eine hochgespannte, an der Gegenelektrode positive
Spannung gelegt wird, so daß sich die Kapazität zwischen der inneren, dem Vakuumraum zugewandten zum Beispiel metallisierten
Oberfläche des hochisolierenden Halbleiters und dessen Außenseite im unbestrahlten Zustand positiv auflädt, sich
durch Slektronenbestrahlung durch den Schreibstrahl wieder
entlädt, so daß dadurch eine Zündung der zugehörigen Gasentladungsstrecke erfolgt, die wiederum durch die damit eintretende
gegensinnige (positive) schwärzungsproportionale Aufladung mehr oder weniger schnell zum Erlöschen kommt.
Im Fall eines Fensters nach Art eines Multi-Dioden-Targets
werden die an der äußeren Oberfläche angeordneten Dioden infolge der vorhandenen Kapazitäten einzeln positiv aufgeladen.
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Dabei erfolgt mit Vorteil der Ladungsabbau zum Beispiel an den im Halbleiter ausgebildeten Kapazitäten durch den Schreibstrahl
proportional der Elektronenbestrahlung, wobei eine an sich bekannte·, dem EBIC-Effekt entsprechende Verstärkung des
Elektronenstroms durch Lochpaarbildung im Halbleiter bis zu etwa 10 OOOfach ausgenutzt wird.
Die Größe sowohl der zum Beispiel im Halbleiter gebildeten Kapazität
als auch der angewandten SntladungsStromstärke sind so
dimensioniert, daß die Entladungszeit gleich oder geringfügig
größer als die Verweilzeit des Elektronenstrahls auf dem einzelnen Bildpunkt ist.
Dabei ist stets die Abklingzeit des EBIC-Effektes im Halbleiter
kleiner als die Zeilendauer.
Zeilenschreibvorgang und Papierbahnvorschub erfolgen synchron
zueinander.
Nähere Einzelheiten der Erfindung sowie deren Punktionsweise sollen an Hand der in den Zeichnungen rein schematisch dargestellten
Ausführungsbeispiele erläutert v/erden. Teile, die nicht unbedingt zum Verständnis der Erfindung beitragen, sind
darin unbezeichnet oder fortgelassen.
Y/ährend in Figur 1 rein schematisch der wesentliche Teil der
Vorrichtung zusammen mit der betreffenden Elektronenröhre im Schnitt dargestellt ist, ist in Figur 2 die Funktionsweise der
Vorrichtung im Fall eines Multi-Dioden-Targets schematisch
wiedergegeben und in Figur 3 eine mögliche Ausbildungsform der Löcher im Oxidüberzug des Silicium-Multi-Dioden-Targets darge-Btellt.
In der Figur 1 ist mit 1 das in der Stirnfläche der nach Art
einer Bildröhre oder einer Bildwandler-Röhre ausgebildeten
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ladungsschreibröhre 2 angeordnete schlitzförmige indirekte
Fenster bezeichnet. Es besteht aus einer selbsttragenden Schicht eines Isolators, Halbleiters oder halbleitenden Glases,
an deren innere, dem Vakuumraum zugewandte Oberfläche 3 eine elektrische Spannung beziehungsweise ein Potential gelegt
werden kann und deshalb gegebenenfalls mit einem metallischen Belag 5 versehen ist. Die äußere Oberfläche 4 des Fensters
ist entweder wie die innere Oberfläche homogen beschaffen oder besteht bei Ausbildung des Fensters als Multi-Dioden-Target
aus einem etwa regelmäßig durchlöcherten Oxidüberzug, in dessen Öffnungen einzelne Dioden mit entsprechenden pn-Übergängen
eingelagert sind.
Außen, unmittelbar vor dem Fenster, ist eine Papierbahn 12 mit einer dahinter angeordneten Gegenelektrode 13 zum elektrostatischen
Bedrucken mittels einer Gasentladung vorgesehen. Durch Anlegen einer hochgespannten Spannung zwischen dieser Gegenelektrode
und der inneren, dem Vakuumraum zugewandten Oberfläche 3 des. Fensters 1 al8 Elektrode bildet sich bei erreichter
Zündspannung eine Gasentladung zwischen der äußeren Oberfläche 4 des Fensters 1 und der Papierbahn 12 aus, indem auf das Papier
ladungen entsprechend einer Information aufgebracht werden. Betrieben wir dazu die Elektronenröhre mit einem Schreib-Btrahl
20 schneller Elektronen, die entweder von einem Strahlerzeugungssystem erzeugt und gesteuert werden oder aber von
einer Fotokathode stammen, auf die von außen das optische Ausgangsbild projiziert wird.
Beim Betrieb der Vorrichtung wird zunächst ein hochgespanntes elektrisches Feld erzeugt, indem zwischen die innere genügend I
leitende Oberfläche 3 des Fensters und der Gegenelektrode 13 der Papierbahn eine entsprechende, an der Gegenelektrode positive
Spannung gelegt wird. Durch die in der Fensterschicht 1 vorhandene Kapazität erfolgt (infolge der guten Isolation)
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eine Aufladung derart» daß die positive Ladung an der äußeren
Oberfläche 4 des Fensters 1 zunächst gleichmäßig überall ein entsprechend positives Potential bewirkt, wodurch eine Potentialdifferenz
zur Papierbahn vorhanden ist, die jedoch noch unterhalb der für eine Gasentladung erforderlichen Zündspannung
liegt. Erfolgt nun eine Elektronenbestrahlung durch den Schreibstrahl, das heißt mit schnellen Elektronen., so werden
diese in der Fenstersehicht 7 unter Bildung von erheblichen
Ladungsträgerpaaren abgebremst. Durch diesen an sich bekannten Vorgang, im nachfolgenden mit EBIC-Effekt bezeichnet» gelangen
infolge des vorhandenen elektrischen Feldes erheblich, verstärkte Elektronen an die äußere Oberfläche 4 des Fensters 1
und bewirken eine Verringerung der dcrt vorhandenen positiven.
Ladung derart, daß die Potentialdifferenz zur Papierbahn Mn,
zum Beispiel bis auf die Zündspannung beziehungsweise Brennspannung ansteigt. Durch die Gasentladung selber erfolgt wiederum
eine hierzu gegensinnige positive Aufladung^ so daß dadurch die Gasentladung mehr oder weniger schnell wieder zum
Erlöschen kommt·
Wichtig für diese Maßnahme ist eine genügend hochwertige Isolation,
die mindestens so gro3 sein soll, da3 die durch die Gasentladung aufgebrachten positiven Ladungen über die Sextdauer
des Schreibvorganga eines einzelnen Bildes erhalten "bleiben.
Pur den Pail, daß der Halbleiter keine ausreichende Isolation
im unbelichteten Zustand hat, muß ein abweichender Aufbau des
Fensters als eogenanntea Multi-Eioden-Iarget erfolgen*
In Figur 2 ist von einem entsprechenden Ausführungsbeispiel
ein Teilquerschnitt einea Fensters wiedergegeben t das aus
einem p-leitenden Silicium-Substrat 10 besteht und dessen innere
Oberfläche 11 für die Funktion einer Elektrode genügend
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leitend ist. Auf der äußeren Oberfläche des Pensters ist ein etwa regelmäßig durchlöcherter isolierender Oxidüberzug 6, zum
Beispiel aus SiOp, vorgesehen, in dessen Öffnungen 7 durch eine übliche η-Dotierung Dioden 8 mit entsprechenden pn-Über~
gangen 9 eindiffundiert sind. Durch die sich vor den pn-Übergängen
9 ausbildenden jeweiligen Verarmungszonen wird eine hohe Isolation für jede Diode innerhalb des relativ gut p-lei»
tenden Substrats geschaffen, so daß auch hier Sperrspannungen
bis zu etwa 2000 V ohne weiteres aufrechterhalten v/erden können.
Die durch den Beschüß des Pensters mit Elektronen 20 im Halbleiter
10 entstehenden Elektronen 21 als Teile der beim Abbremsen gebildeten Trägerpaare diffundieren zur pn-Schicht 9
beziehungsweise zur ztigehörigen Verarmungszone, durch die sie
infolge der angelegten Spannung schnell hindurch in die n-leitenden
Knöpfe 8 fallen. Durch die angelegte äußere Spannung lädt eich die zwischen dem p-leitenden Grundmaterial 10 und
jedem einzelnen Knopf 8 vorhandene Kapazität bei festgelegtem Potential an der Oberfläche 11 des Grundmaterial 10 im unbestrahlten
Zustand auf, und zwar auf der unteren Seite der Knöpfe, das heißt an der äußeren Oberfläche positiv auf. Diese
positive Aufladung wird durch die Elektronenbestrahlung, zum Beispiel mittels des Schreibstrahls 20 verringert, und zwar
streng proportional der eingeschossenen Ladungsmenge. Die3 hat
zur Polge, daß sich die Spannungsdifferena zwischen den Knöpfen
8 und der Papierbahn 12 vergrößert. Bei geeigneter Wahl der Spannung am Papier 12 kommt die Grasentladungsstrecke zum
Beispiel zwischen einzelnen Knöpfen 8 und der Papierbahn zum Zünden und bleibt solange brennen, bis die damit verbundene
positive Aufladung des betreffenden Knopfee soweit vorgeschritten ist, daß die löschspannung zwischen Knopf und Papierbahn
wieder erreicht wird.
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Dieser Vorgang gibt, wie schon beim homogenen Halbleiter beschrieben,
die Möglichkeit, an alle Knöpfe 8 Spannung zu legen, ohne daß ein Kontakt zu diesen Knöpfen hin vorhanden ist.
Gewählt wird dazu einfach die Spannung zwischen der inneren Oberfläche 11 des Fensters und der Gegenelektrode 13 der Papierbahn
12, derart, daß die Gasentladung zunächst gar nicht oder auf der gesamten Fläche zündet, um nach sehr kurzer Brennzeit
jedoch wieder zu erlöschen. Auf den Knöpfen 8 bleibt eine gegenüber der Oberfläche 11 positive Spannung zurück, die genau
der Differenz zwischen angelegter Spannung und Löschspannung entspricht. Da jedoch die einzelnen Knöpfe 8 durch die pn-Schichten
9 mit ihren zugehörigen Verarmungszonen ausreichend vom Grundmaterial 10 isoliert sind, hält sich diese Spannung
noch so lange, bis der eigentliche Schreibvorgang in Form eines Elektronen-Bombardements wieder eintritt. Ist einmal geschrieben
worden, zum Beispiel der Fensterspalt auf der ganzen Länge mit Elektronen bombardiert worden, so erlischt jede zu
den einzelnen Knöpfen führende Aufladung bei der gleichen Löschspannung, womit eine einheitliche Aufladung erreicht
wird.
Die Dauer der Entladung beim Schreibvorgang hängt von mehreren Faktoren ab. Der auftreffende Elektronenstrahl verweilt bei
sehr schnellem Schreiben - was ja das gesteckte Ziel der Vorrichtung ist - nur sehr kurz an jedem einzelnen Bildpunkt
—6 —7
(Diode) nämlich nur etwa 10"" -10 see. und baut am einzelnen
entsprechenden Kondensator durch die Vervielfachung um den Faktor 1000 - 10 000 (EBIO-Effekt) eine relativ hohe Spannung
auf, die durch die gezündete Gasentladung wiederum in einer Zeit abgebaut wird, die länger als die Verweilzeit des Strahls
an jedem einzelnen Bildpunkt sein kann. Maßgeblich hierfür sind die Größe der gewählten Kapazität sowie die Größe des
Entladungsstromes. Eine eventuell längere Entladungszeit würde für die Erzeugung des Ladungsbildes auf dem Papier keine Rolle
spielen.
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In Figur 3 sind von einem derartigen Ausführungsbeispiel in Richtung III (Figur 2) gesehen, die Löcher 7 im Oxidüberzug,
zum Beispiel eines Silicium-Multidioden-Targets, derart als
Langlöcher 7 ausgebildet, daß diese jeweils ihre größte Länge (Ausdehnung) senkrecht zur Spaltbreite 22 haben. Geeignete Abmessungen
für die Langlöcher sind etwa 6 /um Breite und eine Länge, die ausreicht, um eine Spaltbreite von etwa 30 /um gut
zu überdecken. Die dargestellte Form der Löcher ist besonders vorteilhaft für den Fall, daß jeweils nur eine Linie geschrieben
wird. Y/erden dagegen mehrere Linien gleichzeitig geschrieben, so ist es vorteilhafter, die an sich übliche Kreisform
für die Löcher zu wählen.
Die Röhre mit dem beschriebenen Fenster ähnelt am meisten der eingangs erwähnten bekannten Stiftröhre (pin tube). In beiden
Fällen werden im äußeren Raum keine freien Ladungen, sondern statt dessen Aufladepotentiale an den einzelnen Bildpunkten erzeugt.
Zum Unterschied von der Stiftröhre ist aber die Größe der einzelnen, für die Aufladung maßgeblichen Teilkapazität
besser definiert als bei der Stiftröhre, da hierfür eine gemeinsame Gegenelektrode vorhanden ist, nämlich das p-leitende
Grundmaterial 10 des Fensters,beziehungsweise die Metallisierung 5 der homogenen Halbleiterschicht 7· Damit ist eine bessere
Linearität der erzeugten Ladungsmenge gegenüber der eingeschossenen Ladung erreicht. Außerdem kann ein derartiges
Fenster sehr viel exakter regelmäßig und kleiner in seinen Abmessungen gemacht werden als entsprechend grobmechanische
Stifte, die in einem Glaskörper eingebettet sind. Darüber hinaus ist beim Ausführungsbeispiel die Oberfläche dea Halbleiters
bis auf die etwa 1 /um dicke SiOg-Schicht 6 mit ihren Löchern 7 völlig glatt und beaitzt nicht die scharfen und eventuell
unregelmäßigen Ränder und Kanten der Stiftröhre, die besonders bei Gasentladungen zu unregelmäßigen Entladungen füh-
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ren. Der wesentliche Vorteil gegenüber allen bisher bekannten Laäungssohreibröhren besteht vor allem darin, daß durch die
Vervielfachung der Elektronen und damit die beim Schreibvorgang auf dem Papier letzten Endes verwendeten Ladungsmenge um
den Verstärkungsfaktor 1000 - 10 000 höher als bei allen anderen bisherigen Ladungsschreibröhren ists so daß dadurch wiederum
eine entsprechend höhere Schreibgeschwindigkeit erreicht wird,
14 Patentansprüche
3 Figuren
3 Figuren
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Claims (14)
1.J Reprographie-Vorrichtung mit einer Elektronenröhre als Ladungsschreibröhre
zum Steuern einer außerhalb der Röhre erfolgenden Gasentladungsstrecke zum elektrostatischen Aufladen
einer unpräparierten Papierbahn als Aufzeichnungsmedium zum Zweck der direkten fortlaufenden '.Wiedergabe von Halbtonbildern
und Schriftstücken nach einer optischen Vorlage direkt oder einer dieser Vorlage entsprechenden Folge von
elektrischen Signalen, bei der die nach Art einer Bildröhre ausgebildete Elektronenröhre anstelle des Schirms ein insbesondere
schlitzförmiges Fenster hat, dadurch
gekennzeichnet , daß das Fenster nach Art eines indirekten Fensters ausgebildet (aufgebaut), im wesentlichen
aus einer selbsttragenden isolierenden oder halbleitenden Schicht (1, 10) besteht, deren innere, dem
Vakuumraum zugewandte Oberfläche (3, 11) für die Funktion einer Elektrode gut leitend beschaffen ist und wobei die
Isolation der Schicht im Dunkelzustand so groß ist, daß die durch die Gasentladung aufgebrachte positive Ladung
mindestens über die Zeitdauer de3 Schreibvorgangs eines einzelnen Bildes erhalten bleibt.
2. Reprographie-Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet , daß das Fenster aus einem
hochisolierenden Halbleiter, einem halbleitenden Glas, sun
Beispiel mit den Bestandteilen Se, Ae und Ge, oder einem Isolator mit einem spezifischen Widerstand von mindestens
12
10 cm besteht und an seiner innerer), dem Yakuumrauia zugewandten
Oberfläche (11) für die Funktion als Elektrode mit einem dünnen Metallüberzug versehen ist und da3 als Gegenelektrode
eine leitende Hinterlegung {13) der Papierbahn (12) vorgesehen ist.
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3. Reprographie-Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet , daß das Fenster nach Art eines Multi-Dioden-Targets aus einem p-leitenden Siliciuin-Substrat
(10) oder einem Stoff einer Ill-V-beziehungsweise Il-VI-Verbindung mit einem auf der äußeren, der Papierbahn
(12) zugewandten Oberfläche aufgebrachten durchlöcherten Oxidüberzug (6) besteht, in dessen Öffnungen (7) durch
η-Dotierung nach Art von Dioden η-leitende Inseln (8) eingelagert sind und daß das Halbleitersubstrat (10) die eine
Elektrode darstellt zum Anlegen der die Gasentladungsstrekke
(8, 12) bestimmenden äußeren Spannung.
4. Reprographie-Vorrichtung nach Anspruch 3» dadurch
gekennzeichnet , daß die Öffnungen (7) im Oxidüberzug (6) aus Langlöchern bestehen, die ihre größte
Ausdehnung senkrecht zur Spaltrichtung (Pensterlange) haben.
5. Reprographie-Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß die Langlöcher (7) etwa
6 /um breit sind und das Verhältnis ihrer beiden optimalen Durchmesser (lichten V/eiten) etwa 1 : 5 ist.
6. Reprographie-Vorrichtung nach einem oder anderen der Ansprüche
1 bis 5» dadurch gekennzeichnet,
daß die Grunddotierung des p-Materials und die
Dotierung der n-Material-Inseln so gewählt sind, daß eine
hohe Sperrspannung von mindestens 2000 V erreichbar ist unfl
daß dazu außerdem die Dicke der p-Zonen (8) etwa 30 bis 150 /um beträgt.
7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche
1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
daß die Elektronenröhre außer einem schlitzförmi-
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gen indirekt elektronendurchlässigen Fenster ein normales
Elektronenstrahlerzeugungssystem mit Intensitätssteuerungsmöglichkeit
und ein zentrales Ablenksystem hat.
8. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche
1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
daß die Elektronenröhre nach Art einer Bildwandlerröhre ausgebildet, außer einem schlitzförmigen indirekten
Fenster eine Fotokathode zum Arbeiten mit äußerem Fotoeffekt und ein Abbildungssystem für einen Flachstrahl entsprechend
der Fensterlänge hat.
9. Verfahren zum Betrieb der Reprographie-Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen der inneren Oberfläche (3) des Halbleiterfensters und der Gegenelektrode (13) der Papierbahn
(12) eine hochgespannte, an der Gegenelektrode (13) positive Spannung gelegt wird, so daß sich die Kapazität
zwischen der inneren, dem Vakuumraum zugewandten metallisierten Oberfläche (5) des hochisolierenden Halbleiters
(1) und dessen Unterseite (4) im unbestrahlten Zustand positiv auflädt, sich durch Elektronenbestrahlung durch den
Schreibstrahl (20) wieder entlädt, so daß dadurch eine Zündung der zugehörigen Gasentladungsstrecke (4, 12) erfolgt,
die wiederum durch die damit eintretende gegensinnige (positive) schwärzungsproportionale Aufladung mehr oder weniger
schnell zum Erlöschen kommt.
10. Verfahren zum Betrieb der Reprographie-Vorrichtung nach
einem oder mehreren der Ansprüche 1 und 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen
der inneren Oberfläche (11) des Halbleiterfensters und der
Gegenelektrode (13) der Papierbahn (12) eine hochgespannte,
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an der Gegenelektrode (13) positive Spannung gelegt wird,
so daß sich die Kapazitäten zwischen der inneren, dem Vakuumraum augev/andten Oberfläche (11) des Halbleiters und den
Dioden (8) im unbestrahlten Zustand positiv aufladen und sich durch Elektronenbestrahlung durch den Schreibstrahl
(20) derart wieder entladen, daß dadurch eine Zündung der zugehörigen Gasentladungsstrecke (8, 12) erfolgt, die wiederum
durch die damit eintretende gegensinnige schwärzungsproportionale Aufladung der Dioden (8) mehr oder weniger
schnell zum Erlöschen kommt.
11. Verfahren nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche
1 bis 10, dadurch gekenn » sseichnet , daß der iadungs abbau, aum Beispiel an
den im Halbleiter (1, 10) ausgebildeten Kapazitäten, durch den Schreibstrahl proportional der Elektronen-strahlung
erfolgt und daB dazu eine an sich bekannte, dem EBIC-Effekt
entsprechende Verstärkung des Elektronenstr-ome durch Lochpaarbildung
im Halbleiter bis isu etwa 10 00Ofach ausgenutzt wird.
12. Verfahren nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche
1 bis 11, dadurch gekennzeichnet , daß die Sröße sowohl der sich sum Beispiel
am Halbleiter (1, 10) gebildeten Kapazität als auch
der Entladungsstromstärke so dimensioniert sind, äaß die Entladungszeit gleich oder geringfügig größer als die Yer«
weilzeit des Elektronenstrahls auf dem einseifen Bildpunfet
ißt.
13. Verfahren nach Anspruch. 12, ä a δ. u r e h g e Is e a n zeichnet
, daB die Abklingseit des EEIG-Sffektes
im Halbleiter kleiner ist al3 die Zeilendauer.
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14. Verfahren zum Betrieb einer Vorrichtung nach einein der
vorangehenden Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet , daß Zeilenschreibvorgang und
Papierbahnvorschub synchron erfolgen.
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Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE2204077A DE2204077A1 (de) | 1972-01-28 | 1972-01-28 | Reprographie-vorrichtung mit einer elektronenroehre als ladungsschreibroehre |
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| DE2300771A DE2300771A1 (de) | 1972-01-28 | 1973-01-08 | Reprographie-vorrichtung mit einer elektronenroehre als ladungsschreibroehre |
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|---|---|---|---|
| DE2204077A DE2204077A1 (de) | 1972-01-28 | 1972-01-28 | Reprographie-vorrichtung mit einer elektronenroehre als ladungsschreibroehre |
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| DE2204077A Pending DE2204077A1 (de) | 1972-01-28 | 1972-01-28 | Reprographie-vorrichtung mit einer elektronenroehre als ladungsschreibroehre |
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- 1972-01-28 DE DE2204077A patent/DE2204077A1/de active Pending
- 1972-12-21 FR FR7245654A patent/FR2169584A5/fr not_active Expired
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1973
- 1973-01-08 DE DE2300771A patent/DE2300771A1/de active Pending
- 1973-01-24 US US326291A patent/US3902181A/en not_active Expired - Lifetime
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|---|---|
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| DE2300771A1 (de) | 1974-07-11 |
| FR2169584A5 (de) | 1973-09-07 |
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