DE3513176A1

DE3513176A1 - Kopplungsvorrichtung mit einem aussenkanten-matrixlichtbalken und verfahren zur verwendung einer faseroptischen platte

Info

Publication number: DE3513176A1
Application number: DE19853513176
Authority: DE
Inventors: Frank C. Fairport N.Y. Genovese; Joel M. Rochester N.Y. Pollack
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 1984-05-01
Filing date: 1985-04-12
Publication date: 1985-11-07
Also published as: JPS60245355A; US4558255A; GB2158637B; GB8510542D0; GB2158637A

Description

GRUNECKER. KINKELDEY STOCKMAIR & PARTNER PATENTANWÄLTE

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Kopplungsvorrichtung mit einem Außenkanten-Matrixlichtbalken und Verfahren zur Verwendung

einer faseroptischen Platte

Beschreibung

Die Erfindung bezieht sich auf ein Druckgerät zur Belichtung eines lichtempfindlichen Elements und insbesondere auf einen aktiven Licht- oder Leuchtbalken, der präzis gesteuerte Marken auf einem lichtempfindlichen Element aus einem elektronischen Bitstrom, der ein Dokument darstellt, von dem eine Kopie gewünscht wird, erzeugt.

Typische elektronische Druckersysteme für mittlere bis hohe Qualität haben Auflösungen von 300 Pixels (Bildelementen) pro 25,4 mm und höher. Üblicherweise ist die Auflösung oder Bildelementdichte in beiden Richtungen auf der Schriftseite die gleiche, was jedoch nicht notwendigerweise für alle Systeme der Fall ist. Jedes Bit des elektronischen Bildes wird an seinem zugehörigen Bildelementort auf einem Gitter abgebildet, das die Seite bedeckt und die Auflösung des Systems bestimmt. Die Größe der Marke oder Markierung, die an jedem Ort gefertigt wird, hängt vom besonderen Beschriftungs- oder Markierungsverfahren, das zur Anwendung kommt,

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ab und kann kleiner sein als die Adressierbarkeit des Systems, sie ist üblicherweise jedoch größer. Beispielsweise kann für eine Belichtung in einem System mit adressierbaren Elementen, die in einem quadratischen Schema bei Zentren von 0,063 mm angeordnet sind, ein runder Laserpunkt mit einem Durchmesser von 0,084 mm zur Anwendung kommen. Mit einer Rasterabtastung ist die Informationsübertragung kontinuierlich, und zwar ein Bit auf einmal innerhalb jeder Abtastzeile, wobei in linearer Aufeinanderfolge eine Zeile nach der anderen geschaffen wird. Im Prinzip ist jedoch die Reihenfolge der abbildenden Bildelemente willkürlich. Die Wahl hängt gänzlich von praktischen Gesichtspunkten ab.

Für einen aktiven Lichtbalken mit vorgegebener Auflösung legt die Druckgeschwindigkeit die maximal verfügbare Zeit zur Ausführung der Belichtung fest, und die Empfindlichkeit des lichtempfindlichen Elements bestimmt die maximal erforderliche Ausgangsleistung. Wenn beispielsweise

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6 Erg/cm (6 χ 10 J/cm ) für eine angemessene Belichtung des lichtempfindlichen Elements erforderlich sind, so benötigt eine Breite von 254 mm, die mit 254 mm/sec verarbeitet wird, ein Minimum von 3871 Erg/sec oder 0,387 mW, die der Oberfläche zugeführt werden. Die Verarbeitungszeit pro Bildelement bei einem Abbilden von einem auf einmal bei 300 χ 300 pro 25,4 mm beträgt nur 111 nsec.

Wenn das System das gleichzeitge Abbilden von axialen Punkten zuläßt, dann werden diese strengen Zeitbeschränkungen gelockert. Eine parallele Datenverarbeitung kann durch langsamere, weniger teure Logik abgewickelt werden, und die Schaltungen sind für einen Einsatz bei niedriger Geschwindigkeit im allgemeinen viel leichter auszugestalten. Die durchschnittliche Ausgangsleistung eines einzelnen Elements wird, wenn mehrfache Elemente parallel zueinander zur Anwendung kommen können, bedeutend vermindert. Je größer die Anzahl der Quellen ist, die zum verwertbaren Ausgang beitragen, umso größer ist das gesamte verfügbare

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Licht und umso langer ist die potentielle Lebensdauer eines einzelnen Elements.

Die folgenden Veröffentlichungen von verschiedenen Methoden zur Steuerung von Darstellungsvorrichtungen werden als relevant betrachtet.

Die US-PS 3 303 374 offenbart eine Kathodenstrahlröhre mit einem Schirmträger, der sich verjüngende faseroptische Elemente aufweist, die in einem lichtundurchlässigen Mosaik angeordnet sind. An den inneren Enden der Elemente ist Phosphormaterial angebracht, und es sind Einrichtungen dafür vorgesehen, in ausgewählter Weise einen Elektronenstrahl auf das Phosphormaterial zu richten.

Durch die US-PS 3 628 080 wird ein faseroptischer Schirmträger für eine Elektronenröhre offenbart, wobei ein elektronenempfindlicher Phosphor an der Innenfläche des Schirmträgers vorgesehen ist und das optische Bild vom Phosphor durch den faseroptischen Schirmträger an einen Bildverstärker gekoppelt oder an diesem sichtbar gemacht wird. An den Außenflächen des faseroptischen Schirmträgers ist ein elektrisch leitender Belag vorgesehen.

Die US-PS 3 840 701 hat ein faseroptisches Element für das Bildübertragungssystem eines Faksimilegeräts zum Gegenstand, das ein Bündel von ersten und zweiten Gruppen von optischen Fasern umfaßt. Die erste Gruppe der optischen Fasern wird zur übertragung von signalmoduliertem Licht für Bildaufzeichnungszwecke, die zweite Gruppe der optischen Fasern wird für die übertragung von unmoduliertem Licht für Bildabtastzwecke verwendet.

Die US-PS 3 887 724 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung eines faseroptischen Leuchtschirms mit hoher Kontrastfähigkeit, wobei die Phosphorschicht lediglich über den ursprünglichen Faserkernen und nicht über dem Bereich

des die Faseroptikkerne umgebenden Hüllmaterials angeordnet ist.

Durch die US-PS 3 907 403 wird ein faseroptischer Schirmträger zur Darstellung einer optischen Abbildung mit hohem Bildkontrast offenbart, die für eine visuelle Betrachtung bei einer Umgebungsbeleuchtung von hoher Intensität geeignet ist.

Die US-PS 4 033 687 beschreibt ein Kathodenstrahl-Aufnahmegerät mit einem eine dielektrische Schicht aufweisenden lichtempfindlichen Medium, mit einer Photowiderstandsschicht und einer leitenden Schicht, mit einem Lader und Entlader, mit einer einen geringen Abstand zur Oberfläche des lichtempfindlichen Mediums aufweisenden Optikfaserröhre, auf der ein Negativbild erzeugt wird, und mit einer Entwicklungseinrichtung, die die Oberfläche des lichtempfindlichen Mediums mit einem zur Ladung dieser Oberfläche eine entgegengesetzte Polarität aufweisenden Toner entwickelt. 20

Durch die US-PS 4 139 261 wird eine Konstruktion einer Bildwiedergabetafel offenbart, die eine Vielzahl von adressierbaren Wiedergabefeldern umfaßt, von denen jedes eine Wiedergabezone zur Darstellung einer visuellen Information hat und die derart angeordnet sind, daß sie zusammen eine zusammengesetzte Bildwiedergabe mit vergrößerter Fläche liefern. Eine faseroptische Bildumwandlungskonstruktion ist vor den Wiedergabefeldern angeordnet, um eine von diesen zusammen erzeugte Abbildung in ein entsprechendes durchgehendes Bild umzuformen, bei dem eine Unterbrechung oder Zusammenhanglosigkeit zwischen benachbarten Wiedergabezonen beseitigt ist.

Die US-PS 4 141 642 beschreibt eine Optikfaser-Kathodenstrahlröhre, die ein Aufzeichnen von Abbildungen auf dem Aufzeichnungsmedium eines Kopiergeräts mit einer hohen Auflösung selbst dann ermöglicht, wenn das Aufzeichnungs-

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medium mit einem größeren Abstand zur Röhre angeordnet ist, um einen mechanischen Kontakt zwischen Röhre und Medium zu verhindern. Die Röhre ist mit einem zusätzlichen Stapel von optischen Fasern versehen, die dem faseroptischen Schirmträger der Kathodenstrahlröhre zugewandt sind, wobei zwischen den zusätzlichen Stapel und die Röhre eine dünne, lichtdurchlässige Schicht eingefügt ist.

Des weiteren offenbart die offengelegte JP-Patentanmeldung Nr. 55 - 168 961/1980 mit dem Titel "Lichtemissions-Aufzeichnungsröhre" eine Leuchtröhre, die dazu verwendet wird, Licht auf ein lichtempfindliches Element zu übertragen. Ferner offenbart die Druckschrift "Mini-Micro World/ Mini-Micro Systems" (Mai 1983) auf den Seiten 56, 58 und 64 ein Abbildungsverfahren mit versetzten Anordnungen oder Reihen von Aufzeichnungsköpfen. Alle oben erwähnten Veröffentlichungen werden in den Offenbarungsgehalt der Erfindung mit einbezogen.

Es ist bekannt, daß Kathodenstrahlröhren, wie sie in der US-PS 4 134 668 und US-PS 4 291 341 gezeigt sind, in verschiedenen Ausgestaltungen zur Erzeugung von xerographischen Abbildungen verwendet werden können. Sie können schnell adressiert werden und genügend Licht aussenden, um gegenwärtig bestehende photoelektrische Empfänger sogar bei relativ hoher Geschwindigkeit zu belichten, und sie können noch innerhalb der verfügoaren Zeit aufgetastet oder getort werden. Diese Röhren sind jedoch voluminös sowie teuer und erfordern eine komplizierte Schaltung.

Die Dynamik der Elektronenstrahlablenkung macht es schwierig, Lichtmuster oder -bilder zu erzeugen, die gleichzeitig hell sind, eine hohe Auflösung haben, exakt geradlinig und an ihrem Platz sehr stabil sind.

Eine Erfindung, die sich mit diesen Problemen befaßt, ist in einer US-Patentanmeldung (der Anmelderin) mit dem Titel "Gated Grid Structure for a Vacuum Fluorescent Printing

HO-

Device" (Patentanmeldung P "Torgesteuerte Gitterstruktur für eine Vakuumfluoreszenz-Druckvorrichtung") offenbart, die in ihrem Offenbarungsgehalt, soweit es die Umsetzung der vorliegenden Erfindung in die Praxis betrifft, hier mit einbezogen wird. Gemäß einem Gesichtspunkt jener Erfindung ist ein Substrat vorhanden, auf dem schräge₅mit Phosphor beschichtete Anodenabschnitte angeordnet sind. Über den Anodensegmenten sind Steuergitter angebracht, um von Kathodenheizdrähten, die sich oberhalb der Gitter befinden, ausgehende Emissionen durchzulassen oder zu schalten. Die Gitterstruktur ist derart angeordnet, daß die Spannungen an Zeilen- und Spaltensteuerleitungen gleichzeitig erregt werden müssen, damit ein Elektronenstrahlstrom durch die Struktur zur Anode hin geht. Ein zwischen der Anode und der Gitteranordnung eingefügter Äquipotentialschirm dient dazu, die zum Betreiben der Gitterstruktur erforderlichen Spannungsschwingungen zu vermindern. Ein zweiter Schirm wird zwischen die Heizdrähte und die Gitteranordnung eingesetzt, um die Einstreuungswirkungen zwischen benachbarten Steuerleitungen an der Gitterstruktur herabzusetzen. Von den Kathodenheizdrähten emittierte Elektronen treten durch den ersten Schirm und werden unter Steuerung der Gitterstruktur durchgelassen oder getort, damit sie durch den zweiten Schirm treten und die mit Phosphor beschichteten Anoden zur Lichtabgabe erregen, wobei das Licht zu einem lichtempfindlichen Element durch eine Fliegenaugenlinse übertragen wird. Es besteht jedoch ein weitergehender, stetiger Bedarf in bezug auf eine Verbesserung oder Steigerung in der Wirksamkeit und Leistungsfähigkeit zur Sammlung von Licht bei Druckbalken oder -tafeln dieser Art.

Demzufolge wird nach einem Gesichtspunkt der vorliegenden ERfindung ein verbesserter, kompakter Vakuumfluoreszenz-Druckbalken offenbart, bei dem die wiederzugebende Abbildung mit Hilfe einer faseroptischen Platte zu einem benachbarten lichtempfindlichen Element geleitet wird, um

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die Wirksamkeit in der Sammlung des Lichts weiter zu erhöhen und zugleich die Notwendigkeit für eine Vorformatisierung der auszubildenden elektronischen Abbildung zu beseitigen. Die faseroptische Platte umfaßt ein faseroptisches Glaselement, das dick genug ist, um ein Teil der Vakuumhülle oder des Vakuumkolbens zu bilden, wobei die Fasern parallel zu deren bzw. dessen Oberfläche ausgerichtet sind.

Nach einem weiteren Gesichtspunkt gemäß der Erfindung ist vorgesehen, daß eine dünne faseroptische Lage mit parallel zu ihrer Oberfläche ausgerichteten Fasern mit einer dickeren, tragenden Tafel aus lichtabsorbierendem Glas verklebt wird.

Ferner wird nach einem weiteren Gesichtspunkt der Erfindung eine Lichtleiteranordnung unmittelbar in die Vakuumfluoreszenzvorrichtung zu Zwecken einer Lichtübertragung eingegliedert.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung beziehen sich auf die besondere Vorrichtung, so daß die oben genannten Gesichtspunkte durchgesetzt oder erfüllt werden. Zum besseren Verständnis wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, die teilweise nahezu maßstabsgerecht sind, erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Teil-Seitenansicht einer Vakuumfluoreszenzvorrichtung in einer Ausführungsform gemäß der Erfindung mit einer faseroptischen Platte; Fig. 2 eine Seitenansicht der faseroptischen Platte mit darin mit Hilfe eines Lasers ausgebildeten Löchern verschiedener Tiefen;

Fig. 3 eine perspektivische Teilansicht der faseroptischen Platte gemäß der Erfindung mit einem versetzten, der Anordnung der Lichtemissionsstruktur von Fig. 1 angepaßten Schema von Löchern;

ι Fig. 4 eine vergrößerte Te"ilansicht einer Gruppe von

Fasern in der faseroptischen Platte von Fig. 3; Fig. 5 und 6 eine alternative Ausführungsform gemäß der Erfindung in Gestalt einer faseroptischen Struktur mit mehreren Ebenen;

Fig. 7 und 8 eine alternative Ausführungsform gemäß der Erfindung in Gestalt einer Reihenanordnung von einzelnen Lichtleitern, die unmittelbar in die Vakuumfluoreszenzvorrichtung eingegliedert sind. IO
Wenngleich die Erfindung in bezug auf eine bevorzugte Ausführungsform erläutert wird, so ist klar, daß hiermit keine Beschränkung der Erfindung auf diese Ausführungsform verbunden sein soll, vielmehr soll die Erfindung alle Alternativen, Abwandlungen und Äquivalente, die im durch die Patentansprüche umrissenen Rahmen liegen, umfassen.

Die Vorrichtung, die die Erfindung in sich schließt, wird nun im einzelnen mit Blick auf die Zeichnungen erläutert, wobei gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente bezeichnen. Obwohl die Vorrichtung zum Empfang von elektrischen Signalen und zur Erzeugung eines optischen Ausgangs vor allem einer Anwendung in einem Druckgerät angepaßt ist, so wird aus der folgenden Beschreibung erkennbar, daß sie gleicherweise für eine Verwendung in einer breiten Vielfalt von Anwendungsfällen gut geeignet und nicht notwendigerweise auf die besondere erläuterte Ausführungsform beschränkt ist.

In einer anhängigen US-Patentanmeldung der Anmelderin wird eine einzigartig konstruierte Vakuumfluoreszenz-Druckvorrichtung mit vielen steuerbaren Lichtemissionselementen oder -abschnitten zur Verwendung als ein BiId- y erzeugungsgerät in Verbindung mit lichtempfindlichen Aufzeichnungsmedien, um auf diesem Medium elektronisch erzeugte Abbildungen herzustellen, beschrieben. Die Vorrichtung enthält 4096 Elemente in einer 16 χ 256 matrixadres-

sierbaren Anordnung, wobei 16 Zeilen und 256 Spalten einen photoelektrischen Empfänger mit einer Breite von 260,35 mm bedecken. Das erfordert nur 272 Steuerleitungsdurchführungen, die in einem herkömmlichen Geradeausverfahren matrixgesteuert und auf leichte Weise in einen Röhrenkolben oder -mantel von etwas mehr als 304 mm Länge eingegliedert werden können. Lichtemissionsabschnitte sind in einer schiefen oder schrägen zweidimensionalen Anordnung vorgesehen, so daß zwischen den Elementen genügend Raum ist, um eine Fabrikation der Gitterstruktur, die den Elektronenstrahl eines jeden Elements steuert, zu ermöglichen. Praktische Erwägungen begrenzen den Segmentabstand auf annähernd 381 - 508 um (15 - 20 mil).

Vakuumfluoreszenzvorrichtungen oder -wiedergabeeinrichtungen sind in der Tat Hochvakuum-Kathodenstrahlröhren mit mehrfachen Strahlen, 'in denen die von einem heißen Heizdraht, der die Vorrichtung überspannt, emittierten Elektronen durch eine Gitterstruktur durchgelassen werden, so daß sie Abschnitte eines mit Phosphor beschichteten Anodenschirms in ausgewählter Weise erregen. Es sollte klar sein, daß eine Matrixsteuerung notwendig ist, wenn die Gesamtzahl der fürein direktes Schalten benötigten Verbindungen bei 4000 - 6000 Elementen in Betracht gezogen wird. Viele Display-(Darstellungs-) und Drucktafeloder -balkentechnologien bauen auf ein nicht-lineares Verhalten oder schließen externe Bauteile ein, um eine Matrizierungsfähigkeit zu erlangen.

Bei Vakuumföhren mit mehrfachen Gittern ist diese Fähigkeit mit einbezogen; wenn irgendein Gitter im Weg von der Kathode zur Anode abgeschaltet oder geschlossen ist, dann kann kein Strom fließen, und im Fall einer Kathodenstrahlröhre oder Vakuumfluoreszenzvorrichtung wird kein

Licht erzeugt. In diesen Vorrichtungen sind Gitterströme normalerweise sehr klein und ist eine sehr kleine Gittersteuerleistung erforderlich. Da der tatsächliche Wert des

Anodenstromes eine kontinuierliche Funktion von beiden Gitterpotentialen ist, hängen die zur Erzeugung eines strikt logischen Verhaltens notwendigen Steuerspannungsschwankungen oder -spitzen von der speziellen Ausgestaltung der Vorrichtung ab und sind eine Funktion der Gitterabstände sowie -formen und des angewendeten Anodenpotentials. Im allgemeinen ist das der Kathode am nächsten liegende Gitter das arn meisten empfindliche, wobei größere Steuerspannungsspitzen für die im Weg zur Anode nacheinander folgenden Gitter erforderlich werden. Ein Anheben des Anodenpotentials erhöht auch die minimalen Spannungsspitzen, die für das System nötig sind, damit es sich als eine logisehe·Schaltung verhält.

Es wird nun auf die Fig. 1 Bezug genommen, die eine Vakuumfluoreszenzvorrichtung oder optische Licht- bzw. Abbildungstafel 100 gemäß der ERfindung mit vielen steuerbaren, Licht emittierenden Phosphorelementen, die innerhalb einer faseroptischen Platte 114 auf einer transparenten Zinn-Indiumoxyd-Anode 112 angebracht sind, zeigt. An den offenen Teilen der Platte 114 ist eine lichtundurchlässige Schicht 115A angebracht, um das in die faseroptische Platte eintretende Licht zu minimieren, wobei jedoch die Stellen 113 ausgenommen sind. Diese Lichtsperrschicht

²^ kann entweder über oder unter der transparenten Deckschicht 112 angebracht werden, sie soll jedoch selbst leitend sein, wenn sie über der Schicht 112 angebracht wird. Eine zweite absorbierende Deckschicht wird an der Rückseite der faseroptischen Platte 114 angeordnet, um an den Stellen 113 erzeugtes Streulicht, das nicht längs der Fasern zur nutzbaren Abbildung geleitet wird, zu absorbieren. Die faseroptische Platte enthält auch einen geringen Anteil an absorbierenden Fasern, die während der Herstellung über die bzw. in der Fasermasse verteilt werden, um Streulicht zu vermindern und einen Bildkontrast zu steigern.

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Die Anode kann auch ein mit fluoreszierendem Material bedeckter Schirm oder eine feste, massive Anode, die mit fluoreszierendem Material bedeckt ist, sein. Auch können Anodenabschnitte an einem tragenden Substrat angeordnet und mit einer fluoreszierenden Substanz abgedeckt sein. Des weiteren kann die Anode eine dünne Phosphorschicht aus fluoreszierendem Material auf einem leitenden Substrat, eine leitende Äquipotentialschicht auf einem mit fluoreszierendem Material bedeckten isolierenden Träger sein oder es können leitende Anodenflächen auf einem isolierenden Anodensubstrat angeordnet und mit einer fluoreszierenden Substanz beschichtet sein. In jedem dieser Fälle kann die Phosphorschicht entweder ein ununterbrochener oder ein in Abschnitte unterteilter Überzug sein. Auf der Gitterstruktur sind rechtwinklige leitende Streifen 118 und 119 mit daran befestigten elektrischen Durchführungen in Zeilen bzw. Spalten angeordnet, so daß eine X-Y-Matrix gebildet wird. Bei dieser Anordnung wird die Anoden-Phosphorschicht durch den Strom eines Elektronenstrahls erregt, der durch eine Apertur, die beide Zeilen- und Spaltengitter zum Leiten an dieser Schnittstelle beeinflußt, geht. Alle anderen Elemente bleiben AUS.

Wird ein einzelnes Zeilengitter auf AN gehalten, so können jegliche Elemente längs dieser Zeile gleichzeitig durch Auswahl der zugeordneten Spaltengitter erregt werden. Diese Betriebsweise ist von Bedeutung, weil mehr Zeit für ein Belichten eines jeden Punkts in der Abbildung verfügbar gemacht wird, wenn Spalten gleichzeitig durch eine Parallelschaltung moduliert werden können. In Abhängigkeit von den Bilddaten, die den Spaltengittern vermittelt werden, werden zu jeder Zeit 256 photoelektrische Empfängerbildelemente adressiert und können belichtet werden.

Die optische Abbildungstafel 100 umfaßt eine Gitterstruktur mit einer Gitterplatte 120, die aus einer isolierenden Platte mit einer Aperturanordnung, die auf beiden

Seiten ein leitendes Schema hat, und aus einer leitenden Platte oder Tafel 121, die einen Schirm mit demselben Schema von Löchern hat, besteht. Der Schirm wird von einem (nicht gezeigten) Oberbau getragen. Eine in Fig. 1 gezeigte Deckplatte 101 bildet mit der faseroptischen Platte 114 eine hermetisch abgedichtete Hochvakuumeinheit. Diese Einheit 100 wird durch Anwendung eines herkömmlichen Getters frei von Luft gehalten. Die Gitterplatte ist mit 4096 Aperturen in einer versetzten Anordnung von 256 Spalten mit 16 Zeilen durchlocht. Leitende Streifen sind an beiden Seiten oer Gitterplatte ausgebildet, um für alle Aperturen X-Y-Verbindungen herzustellen. Die eine Seite der Platte hat 16 Streifen, die längs der Platte verlaufen, wobei jeder mit 256 Aperturen elektrisch verbunden ist, und die andere Seite hat 256 Streifen, die quer über die Breite der Platte verlaufen und jeweils mit 16 Aperturen verbunden sind.

Die optische Abbildungstafel 100 wird gemäß der folgenden Funktionstabelle matrixgesteuert und arbeitet unter der Voraussetzung, daß die Steuerspannungen G_m und G_n weit genug schwingen, als ein logisches UND-Tor. In der Tabelle ist G eines der Gitter 118 und G_n eines der Gitter 119.

Funktionstabelle

^Gm	g	iel	^Gn	ig	hoch	Ausgang^ _n*
niedri	g	-2V	niedr		= hoch	aus
niedri		-5V	hoch	ig	aus
hoch		niedr		aus
hoch	Beisp	hoch		an
* zum	^Gm ^:		+2V =
Gitter	^Gn ^:	= niedrig;	+20V
Gitter		= niedrig,

Das strikt logische Verhalten bietet einen entscheidenden, ausgeprägten Vorteil gegenüber anderen matrixgesteuerten Vorrichtungen, wie z.B. Flüssigkristallanzeigen.

Bei diesen Vorrichtungen beruht eine Steuerung auf der scharfen, deutlichen Spannungsschwelle einer Materialeigenschaft des Licht modulierenden oder emittierenden Materials, das zwischen den elektrischen Steuerelementen angeordnet ist. Der Zustand des Materials hängt einzig von der Spannungsdifferenz zwischen den Steuerelementen ab. Bei der vorliegenden Erfindung erfolgt die Steuerung durch die elektrische Aktivierung von zwei oder mehr aneinandergrenzenden elektrischen Steuerelementen, wobei das Potential eines jeden mit Bezug zur Elektronenquelle innerhalb eines bestimmten Bereichs liegen muß. Die 256 Gitter G sind gemäß der Erfindung dazu bestimmt, von einer relativ niedrigen TTL-Logik (bis zu 30V unter Verwendung gewöhnlicher OC-Chips (Offenkollektorchips) oder bis zu 80V unter Verwendung besonderer Display-Treiberchips) angesteuert zu werden und werden mit niedrigen Strompegeln betrieben. Die Binärzahl 256 wurde gewählt, weil sie eine bemerkenswerte Verminderung in der Anzahl der notwendigen externen Zwischenverbindungen bedeutet, was zu einer kompakten Baugruppe führt und eine geeignete Zahl für die Auslegung der computergesteuerten Antriebsschaltung ist. Bei dieser Gitter-Gitter-Multiplexanordnung mit den an den Spaltengittern dargestellten Abbildungsdaten werden die 16 Zeilen der Gitter nacheinander eine auf einmal erregt. Die an den 256 Spaltengittern dargestellten Abbildungsdaten bestimmen, welche der Aperturen in der erregten Zeile einen Elektronenstrom zum darunter befindlichen Phosphor durchlassen kann. Es ist der Phosphor an der Anode, der das nutzbare Lichtausgangsmuster von der Vorrichtung mit einer Zeile von auf einmal in Aufeinanderfolge erregten Elementen erzeugt. Da das System nur 16 Zeilen aufweist, können die zugeordneten Schaltungen, die jede Zeile ansteuern, von diskreten Bauteilen, wenn es nötig ist, gebildet werden, was die Verwendung von zugeschnittenen Schaltkreisanordnungen, die höhere Spannungen und Ströme als gegenwärtig verfügbare integrierte Chips liefern können, zuläßt, diese Verwendung aber nicht notwendigerweise erfordert.

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Im Betrieb sendet eine übliche Datenquelle, z.B. ein Computer, geeignete Videodaten an ein Multiplex-Steuergerät, das aus herkömmlichen integrierten Schaltungschips aufgebaut ist. Das Steuergerät ordnet dann die Videodaten-Eingangssignale und sendet mit der richtigen Zeitfolge die korrekten Signale zu einem Spalten-Pufferantrieb sowie zu einem Zeilenentschlüßler aus ebenfalls herkömmlichen integrierten Schaltungschips. Der Zeilenentschlüßler verfolgt, welche Zeile aktiv ist und gibt an die Spalten-Pufferantriebe ein Zeichen, worauf die passende Zeilenwahlpotentialschwingung geliefert wird. Elektrische Energie wird der Anode mittels einer Hochspannungsdurchführung zugeleitet.

Wenn lediglich einige 10OV an der Anode benötigt werden, so können das zweite Gitter oder die zweiten leitenden Streifen entfallen und die Anodenabschnitte selbst können zur Bildung von 16 Zeilen verbunden sein, anstelle ein Teil einer Äquipotentialfläche zu sein, wie oben angedeutet wurde; die Zeilenantriebe werden dann die Anoden und nicht ein zweites Gitter schalten. Das ist die Standardausbildung, die man bei Vakuumfluoreszerizvorrichtungen findet, die dazu ausgelegt sind, bei relativ niedrigen Spannungen zu arbeiten. Bei dieser Ausbildung müssen die Antriebe oder Treiber den vollen Anodenbetriebsstrom wie auch die Spannungsschwingung liefern. Mit zwei Gittern muß nur ein relativ kleiner Gitterstrom zugeführt werden. Es hat sich jedoch gezeigt, daß, um einen photoelektrischen Empfänger in einem üblichen Xerographiegerät ausreichend zu belichten, eine relativ hohe Anodenspannung selbst mit leistungsfähiger Lichtkopplungsoptik notwendig ist. Deshalb ist die in Fig. 1 gezeigte Zwei-Gitterstruktur vorzuziehen, weil die Anodenabschnitte eine einzelne Äquipotentialanode bilden, die bei einer konstanten hohen Spannung, ohne schalten zu müssen, betrieben wird. Die Ano-denspeisung wird bei dieser Ausführungsform durch eine eigene Hochspannungsdurchführung, die zu anderen Bauteilen beabstandet ist, eingeführt.

Wenn die optische Abbildungstafel bei der bevorzugten Ausführungsform mit einem sehr hohen Anodenpotential betrieben wird, so wird die zum Absperren eines jeden Gitters benötigte Spannungsschwingung im Verhältnis hierzu größer. Das kann erhebliche Betriebsprobleme für kompakte Vakuumfluoreszenzausbildungen, bei denen die Gitter-Anodentrennung minimal ist, hervorrufen. Die für die Steuergitter notwendigen Spannungsschwingungen oder -spitzen können jedoch wesentlich vermindert werden, wenn ein Äquipotentialschirmgitter 121 zwischen das zweite Gitter 119 und die Anode 112 eingefügt wird, das den Bereich nahe den Gittern von den Anodenbeschleunigungsfeldern abschirmt. Das Steuerteil der Elektrodenstruktur verhält sich dann so, als ob der Schirm die Anode wäre. Zum Schirm durchgelassene Elektronen treten durch gezielt oder strategisch angeordnete geätzte Löcher und werden stark beschleunigt, um die mit Phosphor beschichtete Anode, die auf einer viel höheren Spannung ist, zu erregen. Es sollte klar sein, daß das von der Tafel 100 erzeugte Licht am photoelektrischen Empfänger entweder von der Front- oder Rückfläche abgebildet werden kann. Die Gitterstruktur selbst könnte denkbar ein Hindernis bilden und ein Ausnutzen des von der Frontseite der Vorrichtung, wenn ihre Aperturen zu klein sind, emittierten Lichts verhindern. In der Praxis jedoch werden Aperturen, durch die Elektronen hindurchgehen, in leichter Weise gefertigt, um den Elektronenstrahl auf die Signalplatte (das Target) durch Anlegen einer geeigneten Vorspannung zu fokussieren. Bei dieser Technik werden in der Steuerstruktur größere öffnungen verwendet, während der Elektronenstrahl noch auf das Target konzentriert wird. Die optimale Ausgestaltung ist ein Kompromiß mit Aperturen, die große genug sind, so daß sie das Licht nicht blockieren, aber noch klein genug sind, um eine Niederspannungsstrahlsteuerung zu ermöglichen.

Eine Vakuumfluoreszenzvorrichtung, die eine große Anzahl von elektronisch steuerbaren Lichtquellen in irgendeinem festen Schema enthält, ist aus sich selbst heraus nicht ausreichend, um ein nützliches Drucktafelgerät zu schaffen. Bei herkömmlichen Vakuumfluoreszenzröhren begrenzen praktische Erwägungen den engsten körperlichen Abstand von einzeln gesteuerten Lichtemissionsabschnitten auf annähernd 381 - 508 Mm. Mit dieser Beschränkung ist eine Anordnung aller 4096 Abschnitte der Drucktafel 100 in einem einzelnen Raum bei etwa 400 auf 25,4 mm ausgeschlossen. Wenn jedoch die Abschnitte in einer rechtwinkligen Anordnung einzeln mit 1016 pm sowohl in der X- wie in der Y-Richtung plaziert werden, wobei eine aktive Fläche von 15,24 mm in der Breite und 260,09 mm in der Länge gebildet wird, und wenn die An-Ordnung mit Bezug zur Bewegungsrichtung des photoelektrischen Empfängers um 1016 pm geneigt wird, so werden die minimalen Abstandsanforderungen für die Anoden wie auch die Gitter und Anschlüsse leicht erfüllt. Zur Lenkung des Lichts von der Anodenfläche oder dem Anodenbereich der Abbildungstafel zum photoelektrischen Empfänger oder zur lichtempfindlichen Fläche 210 dient die faseroptische Platte 114.

Wie Fig. 1 erkennen läßt, sind die Innenfläche 140 der Aperturen in der isolierenden Platte 120 und der jede Apertur umgebende Bereich mit einem Material beschichtet, das schwach leitfähig ist, wie z.B. Zinn-Indiumoxyd oder eine ohmische Cermetaufbereitung, wobei eine Schicht mit einem spezifischen Widerstand im Bereich von 10 000 - 500 000 Ohm pro Quadrat gebildet wird. Die Funktion dieser Beschichtung ist, jegliche Ladung abzuführen, die sich ansonsten an exponierten isolierenden Flächen innerhalb oder in der Nähe der Aperturen ansammeln kann. Wenn eine Aperturwand geladen wird, so ändert sich die elektrische Feldverteilung, was in hohem Maß die Elektronenbahnen durch die Apertur verändert und dainit die Elektronenstrahl-Modulationskennwerte der Struktur. Abstände zwischen den Streifen an der Oberfläche der Steuerstruktur haben ebenfalls die ge-

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ring leitfähige Beschichtung, um hier eine Ladungsspeicherung zu verhindern.

Die Leitung über die Beschichtung zwischen benachbarten Streifen an jeder der beiden Oberflächen und zwischen Streifen auf gegenüberliegenden Seiten der Platte durch die Aperturen stellt eine Ohmsche Belastung für die Gittertreiberschaltungen dar. Der geringe Stromfluß in der Beschichtung, der auf den Potentialgefällen zwischen Gittern beruht, beeinträchtigt nicht die Elektronenbahnen oder die Schaltkennwerte der Vorrichtung in irgendeiner Weise. Jedoch soll die Beschichtung so widerstandsbehaftet wie möglich gemacht werden, um eine ohmische Erhitzung in der Beschichtung zu minimieren und die an den Treiberschaltungen liegende Belastung auf einen vernünftigen oder angemessenen Wert zu begrenzen.

Die ohmische Beschichtung schafft nicht nur einen Ableitungspfad zur Erde für eine Streuladung, sondern dient auch der Stabilisierung der Potentialverteilung im Innern der Aperturen gegen die Wirkungen einer Raumladung bei einem hohen Strahlstrom und sie läßt die Verwendung von geringfügig größeren Aperturen mit einer gegebenen Steuerspannnungsspitze oder -schwingung zu. Zusätzlich wird durch die passende, d.h. zugeschnittene Ausgestaltung der Aperturen, indem sie z.B. konisch gemacht werden, ein gewisser Steuerungsgrad in bezug auf ihre fokussierenden Eigenschaften erlangt, weil die Feldverteilung im Innern der Apertur abgewandelt wird.

Die Fig. 1 - 4 zeigen insbesondere eine faseroptische Platte 114 gemäß der Erfindung, die die Leistungsfähigkeit im Sammeln von Licht von den Phosphorelementen erhöht, während gleichzeitg die Notwendigkeit für eine Speicherung und elektronische Vorformatierung oder Vorkodierung der Daten für mehr als eine Zeile auf einmal beseitigt wird. Bei der faseroptischen Platte 114 wird jedes Pixel (Bild-

element) durch viele Pfade mittels eieer Gruppe von Fasern, die einen "Pixel- oder Beiichtungskanal" darstellen, wie Fig. 4 zeigt, gekoppelt. Die Platte ist in einer Massenproduktion leicht zu fertigen, weil keine Notwendigkeit dafür besteht, einzelne Fasern in der Platte präzis zu positionieren, da die Fasern, die zu einem speziellen Pixelkanal gehören, durch die Art, in der die Platte geschnitten wird, bestimmt werden, wobei nur davon auszugehen ist, daß alle Fasern parallel sind. Einzelne Fasern, die einer einen Kanal bildenden Gruppe nicht angehören, werden nicht genutzt. Kanalgrenzen sind wegen der wahllosen Positionierung der einzelnen Fasern ihrem Wesen nach statistisch, und die Grenzen zwischen benachbarten Gruppen können Fasern, die beiden Gruppen gemeinsam sind oder von keiner Gruppe benutzt werden, einschließen. Da die Fasern im Vergleich mit der Größe eines Pixels klein sind, ist ein jeder dieser Umstände annehmbar.

Die bevorzugte Ausführungsform gemäß der Erfindung umfaßt eine zweilagige Platte aus einer dünnen glasfaseroptischen Lage 114, die der Länge nach parallel zur Faserachse mit einem gezogenen, unbearbeiteten Einkristallkörper (Einkristallbirne) zersägt und auf eine Platte 115 aus lichtabsorbierendem Material geklebt ist. Die faseroptische Lage kann dick genug sein, so daß sie selbsttragend ist, und in diesem Fall braucht die lichtabsorbierende Schicht lediglich schwarze Farbe zu sein. Der andere Extremfall ist, daß eine faseroptische Schicht mit einer der Pixelabmessung gleichen Dicke auf eine dickere Tragplatte 115 aus lichtabsorbierendem Glas geklebt wird. Die Funktion des lichtabsorbierenden Substrats ist, Licht, das nicht innerhalb des Öffnungskegels der Fasern eingefangen wird und zu einem gebrauchsfähigen Bild nicht beiträgt, abzuschwächen. Wenn eine Beseitigung nicht erfolgt, so wird ein nennenswerter Anteil dieses Lichts seinen Weg zum photoelektrischen Empfänger 210 finden und einen nicht akzeptierbaren Hintergrund hervorrufen. Das ist wegen des voraussichtlichen

geringen Abstands zwischen Phosphor und photoelektrischem Empfänger von Wichtigkeit und von besonderer Bedeutung, wenn ein absorptionsfähiger Mechanismus (EMA oder Extra Mural Absorption) in die Faserstruktur selbst nicht eingegliedert ist. Es hat sich gezeigt, daß über kurze Strecken oder Abstände ein einem dünnen faseroptischen Abschnitt benachbartes absorbierendes Substrat in bezug auf die Beseitigung von unerwünschtem Streulicht sehr viel wirksamer ist als übliche EMA-Verfahren.

Die Faserlage enthält eine Anordnung von durch Ultraschall gefertigten Sacklöchern 130 in einem versetzten Schema, das der Ausgestaltung der Elektronengatterstruktur gemäß den Fig. 1 - 4 angepaßt ist. Die lichtundurchlässige Sperrschicht 115A wird vor der Fertigung der Löcher aufgebracht, so daß Licht in die Platte nur durch diese Löcher eintreten kann. Bei dieser Ausbildung wird die transparente, leitende Deckschicht 112 über der Schicht 115A angebracht. Das Ultraschal lwerkzeug kann so vorgefertigt oder vorbereitet sein, daß es jegliche gewünschte Lochforrn erzeugt, z.B. einen rechteckigen Schlitz mit einer geraden Wand für das Ausgangsfaserbündel und mit einer winkligen Wand, an der der Phosphor aufgebracht wird, um die Leistungsfähigkeit zu maximieren. Alternativ können Sacklöcher in die Oberfläche eines faseroptischen Wafers in dieser Ausgestaltung unter Verwendung einer handelsüblichen Laserbohrvorrichtung eingeschnitten werden. In Abhängigkeit von der aufgewendeten Energie haben die entstandenen Löcher einen Durchmesser von 38,1 - 127 pm (1,5 - 5 mil) mit einem Seitenverhältnis von 2 bis 10 (2 - 10mal so tief wie breit). Das Laserverfahren kann dazu dienen, längliche Löcher oder Schlitze wie auch runde Löcher auszubilden. Die geschlitzte Gestaltung kann eine verbesserte oder besser reproduzierbare Lochabgrenzung oder -definition bieten; zuerst wird ein Pilotloch gebohrt und die fertige Oberfläche an der einen Seite ausgebildet, wobei ein freier Abzugsweg für Abtragprodukte gelassen wird. Ein Beispiel für ein noch anderes

Verfahren ist, Löcher mit nahezu der korrekten Abmessung und dem korrekten Seitenverhältnis in einer faseroptischen Platte mit heißen Wolframdrähten auszubilden, die auch eine spezielle Querschnittsgestalt haben können. Die Drähte werden über den GlasschmelzpunKt erhitzt, in die Glasfläche eingeführt und dann wieder herausgezogen, wobei relativ gut abgegrenzte Löcher verbleiben.

Die Oberfläche des Wafers wird einschließlich der Wände der Löcher mit einer transparenten, leitenden Schicht, z.B. aus Indium-Zinnoxyd, bedeckt. Wenn die Lichtsperrschicht auf der Waferoberflache zwischen den Löchern ein Leiter wie auch lichtundurchlässig ist, wie z.B. verdampftes oder zerstäubtes Material, dann kann die transparente, leitende Schicht aus Indium-Zinnoxyd einen höheren spezifischen Flächenwiderstand haben, weil die Elektronenbahn innerhalb der transparenten, leitenden Schicht sehr kurz ist. Die Oberfläche des Substrats und der mit Phosphor beschichteten Löcher kann als eine einzige Äquipotentialfläche betrieben werden, oder die Löcher können in getrennten elektrischen Gruppen durch geeignete photolithographische Techniken angeordnet werden. Eine dünne, gleichförmige Schicht von feinen Phosphorpartikeln wird in den Löchern entweder bevorzugt an einer Seitenwand oder gleichmäßig an allen Seiten, wie Fig. 1 zeigt, abgelagert. Das bevorzugte Verfahren zum gleichmäßgien Aufbringen von Phosphor an allen Seiten ist die Elektrophorese, weil sie reproduzierbar sehr dünne und gleichförmige Ablagerungen liefert. Der Vorgang läuft sehr schnell und sauber ab, da ein Bindemittel nicht notwendig ist. Dicke Phosphorbeschichtungen erscheinen viel heller, wenn sie von der vom erregenden Elektronenstrahl getroffenen Seite betrachtet werden, und insofern besteht ein Vorteil darin, den Phosphor nur an der den Ausgangsfasern gegenüberliegenden Wand abzulagern. Verschiedene Techniken können dazu dienen, nur die eine Wand der Löcher, wie Fig. 1 zeigt, zu bedecken. Die einfachste Methode besteht darin, den Phosphor aus einer flüssigen Aufschläm-

• is-

mung absetzen zu lassen, wozu das Substrat 114 in eine nahezu vertikale Lage umgekippt wird.

Die gesamte, in Fig.1 gezeigte Struktur wird mit einem Deckglas 101 abgedichtet gefrittet. Die Anordnung wird ausgepumpt, gebrannt, verschlossen und gegettert, wobei dieselben Techniken und Verfahren wei bei Standard-Vakuumfluoreszenzröhren zur Anwendung kommt.

In einer halbautomatischen Laser-Zurichtbearbeitung der fertigen Platte wird die relative Helligkeit der einzelnen Elemente eingeregelt. Das wird durch Abtragen kleiner Phosphormengen oder durch Abtrennen einer den Ausgang etwas blockierenden und zu diesen Zweck an den Löchern 113 eingebrachten Maske oder durch Abschneiden der Austrittsenden der Fasern oder Belichtungskanäle bewerkstelligt. Wenn das Zurichten an den Austrittsenden der Fasern ausgeführt wird, so können gleichzeitig kleine Lageabweichungen von der Faserschräglage korrigiert werden. Das kann in einer mit Vakuum arbeitenden Bearbeitungsvorrichtung vor dem Zusammenbau oder nach dem Zusammenbau und dem Verschließen geschehen. Der Vorteil des Zurichtens vor dem Abdichten liegt darin, daß es möglich ist, Untaugliches erneut zu bearbeiten, womit der Ausschuß und Abfall vermindert werden.

Die in Fig. 3 und 4 gezeigte faseroptische Platte 114 weist eine versetzte Anordnung von Löchern 130 auf, die den Aperturen der Elektronentorsteuerungsgitterstruktur angepaßt sind. Die Löcher sind an ihren innenseitigen Flächen, wie Fig. 4 zeigt, mit einer fluoreszierenden Substanz bedeckt, die, wenn sie einmal durch Elektronen von den Kathoden 111 erregt werden, Licht abgeben, das durch die Belichtungselemente 150 in einer linearen Richtung zu einer Kante eines Wafers 114, die einem lichtempfindlichen Element benachbart ist, übertragen wird. Das hat zum Ergebnis, daß das lichtempfindliche Element in einer bildweisen Anordnung oder Zusammenstellung belichtet wird.

Eine Alternative zum Bohren der Löcher besteht darin, die exponierte Faserfläche so auszugestalten, daß sie einen Aufbau mit mehrfachen Ebenen oder übereinanderliegenden Reihen bildet, wie die Fig. 5 und 6 zeigen. Das kann leistungsfähig und wirksam beispielsweise mit Diamant-Schleifvorrichtungen geschehen, wobei die gesamte Oberfläche auf einmal mit sehr hoher Präzision ausgestaltet wird. Die stufenförmige Oberfläche bietet Zugang zu mehreren Ebenen innerhalb der Faserplatte. Eine dünne, aufgedampfte Metallbeschichtung liefert einen lichtundurchlässigen, elektrisch leitenden Belag 160 auf der gesamten Oberfläche. Optische Öffnungen 170 können dann in diesen Belag im gewünschten versetzten Schema ausgebildet werden. Der Bereich hinter den Öffnungen wird so gestaltet, daß eine geneigte Wand entsteht, auf die der Phosphor 113 aufgebracht wird, wodurch die Leistungsfähigkeit der Struktur bezüglich der Sammlung von Licht erhöht wird. Die öffnungen können geätzt oder durch eine Laserbearbeitung eingeschnitten werden, und dieselbe Art einer automatischen Bearbeitung, wie sie vorher zur Herstellung einer Pixel-zu-Pixel-Gleichförmigkeit erwähnt wurde, kann zur Anwendung kommen.

Eine alternative Ausführungsform einer Lichtkopplungsmethode und -vorrichtung gemäß der Erfindung umfaßt eine Lichtleiteranordnung, die Licht von den Elementen 113 unmittelbar einer lichtempfindlichen Fläche mit Hilfe von winzigen Lichtleitern, von denen einer pro Element angeordnet ist, wie Fig. 7 zeigt, zuführen. Das Licht von den Elementen 113 geht zu den einzelnen Lichtleitern 180, die auf ein tragendes Glassubstrat oder einen herkömmlichen faseroptischen Schirmträger geklebt sind. Gleich den einzelnen Fasern bei der bevorzugten Ausführungsform arbeiten diese Lichtleiter 180 mit einer totalen inneren Reflexion und können in jeder Größe sowie Querschnittsgestalt hergestellt werden. Es sollte klar sein, daß zusätzlich zu einzelnen Lichtleitern oder Faserbündeln, die Licht unmittelbar von dem Phosphor innerhalb des Vakuummantels zur lichtempfind-

ι lichen Fläche leiten, eise Reihe von Fliegenaugenlinsen verwendet werden kann, um das Licht von der Vakuumfluoreszenzvorrichtung zu einer Lichtleiteranordnung oder -reihe zu koppeln, wobei sowohl die Fliegenaugenlinsen wie auch die Lichtleiter völlig außerhalb des Vakuums sind. Jede Fliegenaugenlinse wird das belichtende Licht von einem kleinen Bereich der mit Phosphor belegten Anode durch den Vakuum-Glasmantel zum Eingangsende einer Lichtleiterausgangsplatte oder -tafel leiten, an der die Ausgangsenden Seite an Seite in einer gleichförmig dicht zusammengestellten oder-gepackten linearen Reihe angeordnet sind. Für ein Auflösungssystem mit 400 Pixel pro 25,4 mm werden die Enden

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der Lichtleiter 63,5 \im aufweisen. Da sich die Linsen und die Lichtleiter nicht im Vakuum befinden, können zu ihrer Herstellung andere Materialien als Glas verwendet werden.

Eine zu der bevorzugten Ausführungsform gleichwertige Struktur kann an einem flachen Substrat aus geeignetem Material durch ein Ankleben von Pixelgröße aufweisenden Lichtleitern an die Oberfläche in einer gleichförmigen Seite-an-Seite-Anordnung ausgebildet werden, wie Fig. 8 zeigt. Wenn ein Lichtleiter, wie in der Vergrößerung eines Bereichs innerhalb der durchsichtigen Glasabdeckung 101 gezeigt wird, an irgendeiner speziellen Stelle durchgeschnitten wird, so kann an dieser Stelle Licht eingeführt werden, als ob diese das Ende des Lichtleiters wäre. Wenn das Licht eingetreten ist, so wird es zu den Ausgangsenden durch die Vakuumabdichtung im wesentlichen ohne Verlust geleitet. Es tritt keinerlei Wechselwirkung mit der Umgebung ein, es sei denn, der Lichtleiter wird in einer Weise geschnitten oder beschädigt, so daß ein Kopplungsmechanismus entsteht. Die Stellen, an denen die Lichtleiter durchtrennt werden, werden so gelegt, daß sie mit den Aperturen der darüber befindlichen Gitteranordnung zusammenpassen, wärhend die Gesamtheit der Ausgangsenden der Lichtleiter eine lineare Reihe oder Anordnung von belichtenden Lichtquellen für Druckzwecke bildet, wie die vergrößerte

ι Darstellung der einzelnen Lichtleiter in Fig. 8 zeigt. Die Nachteile der einzelne Fasern aufweisenden Konstruktion im Vergleich mit der bevorzugten Ausführungsform, bei der eine gebohrte faseroptische Platte zur Anwendung kommt, liegen in der Unannehmlichkeit und Schwierigkeit, winzige Fasern zu handhaben sowie zusammenzubauen, und darin, daß Faserbündel zur Herstellung der Vorrichtung zusammengesetzt werden müssen. Gleich der bevorzugten Ausführungsform führt die Anordnung der optischen Fasern Licht von einer zweidimensionalen Anodenfläche zu einer ununterbrochenen Ausgangslinie oder -zeile, wodurch die Notwendigkeit einer elektronischen Kodierung (Vorformatierung) und Speicherung großer Bereiche der Abbildung für ein Drucken beseitigt wird, die für Ausbildungen ohne diese Funktion jedoch zwingend ist. Die Faseroptikstruktur ersetzt das Anodensubstrat von Basis-Vakuumfluoreszenzvorrichtungen, und Phosphor wird direkt an (oder in allernächster Nähe zu) den durchtrennten Enden der Lichtleiter selbst innerhalb des Vakuummantels aufgebracht. Die Lichtleiter werden aus dem Mantel durch die vakuumdichte Glasfritte geführt, die das Substrat haftend mit der Glasabdeckung verbindet. Durch diese Anordnung wird die Leistungsfähigkeit in bezug auf eine Sammlung von Licht beträchtlich gesteigert, was auf der Nähe des Phosphors zu den Lichtleiterenden beruht.

Im Vergleich mit einer herkömmliehen Optik ist die Übertragungsleistung der faseroptischen Anordnungen sehr hoch; Faserplatten nach der Norm NA 0.66 (numerische Apertur) sind einer F:0,56-Linse gleichwertig. Einzelne Leiter können nach Wunsch durch verschiedene Verfahren getrennt werden, so z.B. durch chemisches Ätzen, Bearbeiten mit Diamantwerkzeugen (Gattersägen), Ultraschallbearbeitung mit vorgeformten, durch Bearbeitung mit elektrischer Entladung gefertigten Werkzeugen und Laserabtragung.

Wenngleich die Erfindung unter Bezugnahme auf Lichtbalken oder Abbildungstafeln beschrieben wurde, so sollte klar sein, daß einige der hier einbezogenen Verfahren für andere

Anwendungsfälle in gleicher Weise benutzt werden können; z.B. haben Kathodenstrahlröhren derzeit einen kompletten faseroptischen Schirmträger oder Boden, was aber unwirtschaftlich ist, weil nur ein enges Band von Fasern zur Bildherstellung verwendet wird. Kathodenstrahlröhren mit einem schmalen Band von nutzbaren Fasern sind gebaut worden, sie sind jedoch wegen des für ihre Herstellung notwendigen Aufwands kostspielig. Die Fabrikation macht ein Schleifen und Polieren eines dünnen faseroptischen Wafers parallel zu den Fasern und ein Kleben dieses Wafers zwischen glatte, flache Glasplatten erforderlich, um eine Sandwichanordnung auszubilden, von der Faserböden abgesägt werden können. Nach dem Polieren werden diese dann mit dem Vakuumkolben verklebt. Um eine Bearbeitung von dünnen Abschnitten zu vermeiden, da diese schwierig zu handhaben sind, können die folgenden Methoden angewendet werden: Es kann erstens eine Photolacktechnik zur Anwendung kommen, um einen Schlitz am einen Ende der übergroßen Fasertafel (nachdem sie verklebt ist, um einen zusammengesetzten Faserboden zu bilden) auszugestalten, um so das Ausmaß der optisch aktiven Fasern zu bestimmen. Der Schlitz oder Spalt kann am einen oder anderen Ende des Bündels vorgesehen sein. Wenn er an der Vakuumseite in der fertigen Röhre angeordnet wird, dann wird er zwar gegen eine mechanische Beschädigung geschützt, er muß jedoch mit dem Vakuum und Phosphor verträglich sein. Ist er außerhalb der Röhre, dann kann er beschädigt, aber auch jederzeit repariert oder ersetzt werden, ohne die Vakuumabdichtung aufzubrechen. Zweitens können Nuten oder Rillen auf ein Stück in beide Seiten eines faseroptischen Rohlings mit einer Diamantsäge eingeschnitten werden, die Fasern, die außerhalb des vorgesehenen aktiven Bereichs durchtrennen, womit eine übertragung verhindert wird. Wenn die Rillen in der Längsrichtung versetzt werden, so können sie ohne eine strukturelle Schwächung des Rohlings in erheblichem Maß eingearbeitet werden. Der Einschnitt kann mit einer lichtundurchlässigen Schicht für einen guten

Kontrast bestrichen oder, wenn er weit genug ist, offengelassen werden. Der Vorteil der Einschnittmethode gegenüber der Photolackmethode liegt darin, daß die Ergebnisse bleibend sind und nur eine einfache mechanische Bearbeitung erforderlich ist, Mit jedem dieser Verfahren ist die Ausrichtung der Fasern mit Bezug auf den fertigen Faserboden nicht wichtig.

Durch die Erfindung wird ein optischer Lichtbalken geschaffen, der elektronisch erzeugte Signale von einem Computer oder anderen digitalen Ausgabequellen empfängt und diese in Lichtübertragungen umwandelt, die ein lichtempfindliches Element in einer bildweisen Zusammenstellung belichten. Der Lichtbalken umfaßt Heizdrähte, ein erstes sowie zweites Multiplex-Steuergitter, eine versetzte Matrix aus adressierbaren, mit Phosphor beschichteten, auf einer tragenden Fläche angebrachten Anodenelementen und wahlweise ein Äquipotential-Schirmgitter, das zwischen dem zweiten Gitter und den Anodenelementen angeordnet ist. Eine Verbesserung wird durch eine faseroptische Platte erreicht, die so positioniert wird, daß sie von den Phosphorelementen, wenn diese von Elektronenemissionen erregt werden, abgegebenes Licht empfängt und dieses in einer linearen Richtung durch Bildelementkanäle überträgt, um ein 1ichtempfindl iches Element in einer bildweisen Konfiguration zu belichten.

• 3/t

Leerseite -

Claims

Patentansprüche

in Verbindung mit einem lichtempfindlichen Aufzeichnungsmedium zur Herstellung einer bildweisen Konfiguration von elektronisch erzeugten Daten geeignet ist, gekennzeichnet durch die Kombination - einer Mehrzahl von Kathodenheizdrähten (111),

- wenigstens eines Steuergitters (120, 121),

- einer Matrix aus adressierbaren Flächen auf einer mit Phosphor (113) derart beschichteten Anode (112), daß bei Erregung der Phosphorflächen durch Elektronen

3Q von den Kathodenheizdrähten, die durch das Steuergitter treten, eine eine hohe Auflösung aufweisende regelmäßige Anordnung von genau bestimmtem Licht erzeugt und zum lichtempfindlichen Aufzeichnungsmedium (210) geleitet wird, und

- einer faseroptischen Platte (114), die die mit Phosphor (113) beschichtete Anode (121) trägt und Licht von den Phosphorflächen zu dem lichtempfindlichen

Aufzeichnungsmedium in einer linearen Anordnung überträgt.
2. Druckvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die adressierbaren, mit Phosphor beschichteten Anodenflächen in einer zweidimensionalen Anordnung zusammengestellt sind.
3. Druckvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die faseroptische Platte (114) eine Mehrzahl von Belichtungskanälen aufweist.
4. Druckvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Mehrzahl der Belichtungskanäle zu Belichtungskanalgruppen zusammengestellt ist.
5. Druckvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Belichtungskanalgruppen Licht aus der Kante der faseroptischen Platte (114) heraus übertragen.
6. Druckvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,

dadurch gekennzeichnet, daß die faseroptische Platte durch eine Einkristallbirne der Länge nach parallel zu den Achsen ihrer Fasern zersägt wird.
7. Druckvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die faseroptische Platte ein zweidimensionales Schema eines Lichteingangs in ein eindimensionales Schema eines Lichtausgangs umsetzt.
8. Druckvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die faseroptische Platte (114) einen etagenförmigen Aufbau aufweist, durch den ein Zutritt zu mehreren Ebenen innerhalb der faseroptischen Platte möglich ist.

ι
9. Vakuumfluoreszenz-Druckvorrichtung, die zur Verwendung in Verbindung mit einem lichtempfindlichen Aufzeichnungsmedium zur Herstellung von Abbildungen aus elektronisch erzeugten Daten geeignet ist, gekennzeichnet durch die

_c Kombination
b

- einer Mehrzahl von Kathodenheizdrähten (111),

- wenigstens eines Steuergitters (120, 121),

- einer regelmäßigen Anordnung von adressierbaren Phosphorflächen (113), die auf einer Anode (112) derart aufgebracht sind, daß bei Erregung der Phosphorflächen durch Elektronen von den Kathodenheizdrähten, die durch das wenigstens eine Steuergitter treten, Licht von den Phosphorflächen emittiert wird, und

- einer regelmäßigen Anordnung von Lichtleitern (180), die das von den Phosphorflächen emittierte Licht empfangen und seitenkantig zu genau bestimmten, in einer eine hohe Auflösung aufweisenden, dem lichtempfindlichen Aufzeichnungsmedium benachbarten Reihe befindlichen Stellen für eine Belichtung leiten.
10. Verfahren zum Drucken mit einer Vakuumfluoreszenz-Druckvorrichtung, die zur Verwendung in Verbindung mit einem lichtempfindlichen Aufzeichnungsmedium zur Herstellung einer bildweisen Konfiguration von elektronisch erzeugten Daten geeignet ist, gekennzeichnet durch die Schritte:

- Vorsehen einer Mehrzahl von Kathodenheizdrähten,

- Vorsehen von wenigstens einem Steuergitter,

- Vorsehen einer Matrix aus adressierbaren Flächen auf einer mit Phosphor derart beschichteten Anode, daß bei Erregung der Phosphorflächen durch Elektronen von den Kathodenheizdrähten, die durch das Steuergitter treten, eine eine hohe Auflösung aufweisende regelmäßige Anordnung von genau bestimmtem Licht erzeugt und zürn lichtempfindlichen Aufzeichnungsmedium geleitet wird, und

- Vorsehen einer faseroptischen Platte, die die mit Phosphor beschichtete Anode trägt und Licht von den Phosphorflächen zu dem lichtempfindlichen Aufzeichnungsmedium in einer linearen Anordnung überträgt.