DE1943391A1

DE1943391A1 - Abbildungsverfahren

Info

Publication number: DE1943391A1
Application number: DE19691943391
Authority: DE
Inventors: Adams James Ewing; Haas Werner Erwin Louis; Bela Mechlowitz
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 1968-08-26
Filing date: 1969-08-26
Publication date: 1970-03-05
Also published as: NL6912734A; GB1286502A; DE1943391B2; SE366124B; CA942828A; GB1286503A; DE1966685A1; FR2017029A1; BE737812A; US4084966A; ES370875A1

Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. F. Weickmann,

Dipl.-Ing. H.Weickmann, Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke Dipl.-Ing. F. A.Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber

SBPO

8 MÜNCHEN 27, DEN

XEROX CORPORATION, möhlstrasse 22, rufnummer 433921/22

' Rochester, N.Y.14605/USÄ ■

Abbildungsverfahren

Die Erfindung betrifft ein Abbildungsverfahren zur direkten Erzeugung sichtbarer Bilder ohne BiIdentwicklung«;

Es sind bereits viele Verfahren zur Erzeugung eines sichtbaren Bildes mit einem Licht-Schatten-Muster bekannt. Am geläufigsten ist das chemische Verfahren, bei dem die Farbe eines lichtempfindlichen. Stoffes durch Einwirkung von Licht geändert wird. Die normale Fotografie und das Lichtpausen, sind Beispiele eines derartigen Verfahrens. Bei anderen bekannten chemischen Verfahren dient das Licht zur Änderung der Härte, Klebrigk.eit_r Lösungsfähigkeit· oder Farbstoffaufnahmefähigkeit eines jeweils dazu geeigneten Stoffes. Diese Verfahren werden in der grafischen Technik und elektronischen Industrie weitläufig angewendet. In den letzten Jahren wurden auch andere Verfahren entwickelt, die nicht die chemischen, sondern die elektrischen Eigenschaften insbesondere fotoleitfähiger Stoffe ausnutzen. Eine Schicht eines derartigen Stoffes wird mit einem Licht-Schatten-Muster bestrahlt, und das daraus erzeugte elektrische Muster dient zur Steuerung der selektiven Anziehung oder Abstoßung eines Zeichenstoffes durch die fotoleitfähige Schicht. Es sind ferner Verfahren bekannt, bei denen das Leitfähigkeits«- muster zur Steuerung elektrochemischer Reaktionen oder

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zur Erzeugung geometrischer Änderungen an einer Grenz- . fläche ausgenutzt wird«, Ändere Verfahren wurden entwickelt, bei denen eine Halbleiterschicht mit aktivierender Strahlung bestrahlt und in ihr ein latentes Bild erzeugt wird.

Diese bekannten Verfahren erfordern zusätzliche Schritte zur Entwicklung eines sichtbaren Bildes vor der Beendung des Belichtungsschrittes β Der Entwicklungsschritt kann nach elektrischem, chemischem oder anderweitigem Prinzip durchgeführt werden«

)) Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Abbildüngeverfahren zu schaffen, bei dem ein sichtbares Bild nach der Belichtung schnell und einfach erzeugt wird und kein besonderer Entwicklungsschritt erforderlich ist.

Für ein Verfahren der eingangs genannten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine Schicht eines lichtabsorbierenden Films mittels aktivierender Strahlung hoher Intensität und kurzer Dauer mit einem Bildmuster bestrahlt wird.

Die Schicht kann aus fest gepackten Teilchen gebildet sein. Nach Einwirkung eines Strahlungsimpulses hoher " Intensität und kurzer Dauer erscheint unmittelbar ein sichtbares Bild auf der Schicht, wozu keine Entwicklung erforderlich ist. Anwendungsfälle der Bilderzeugung auf Filmen mit Blitzbelichtung sind die Fachbildungen von Mikrofilm, Mikrofiches, Schirmbildern und Hologrammen.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Figuren beschrieben* Es zeigen? ⁵

Fig. 1 den Querschnitt einer beim erfindungsgemäßen Verfahren verwendbaren Bildplatte»

Fig.	2
Fiß.	?,
Fig.	4

den Querschnitt einer anderen beim erfindungsgemäßen Verfahren anwendbaren Bildplatte, eine schematische Darstellung des bei Bestrahlung der in Fig. 1 gezeigten Bildplatte auftretenden physikalischen Vorganges und eine schematische Darstellung der Bestrahlung zur erfindungsgemäßen Erzeugung eines sichtbaren Bildes,

Fig. 1 zeigt ein lichtempfindliches Element 10, das entsprechend der fotografischen oder elektrofotografischen Terminologie auch als Bildplatte bezeichnet werden kann. Diese enthält eine Unterlage 12, die aus einem leitfähigen oder nicht leitfähigen Stoff bestehen kann. Die Unterlage 12 kann eine metallische Platte, ein Band, eine Folie, ein Zylinder o.a., eine Glasplatte, ein Papierblatt oder eine stabile Kunststoffplatte sein, im letzteren Falle kann sie aus Mylar_r einem Polyethylenterephthalat von E.I. DuPont de Nemours Inc. bestehen. Auf der Unterlage 12 befindet sich eine dünne Schicht 14 eines löslichen Kunststoffes und darüber eine dünne Schicht 16 eines Strahlungsabsorbierenden Stoffes. Die Bezeichnung "strahlungsabsorbierend" betrifft in der vorliegenden Beschreibung die Absorption ultravioletter, sichtbarer und/oder infraroter Strahlung. Zum Zwecke der Erläuterung sei angenommen, daß die Schicht 14 aus Staybelite Ester 10, einem zu 50 $ hydrierten Glycerolkolophoniumester der Hercules Powder Company, besteht und eine Stärke von 2 Mikron hat. Die Schicht 16 soll eine Stärke von 0,2 Mikron haben und aus aufgedampftem Selen bestehen.

Die Schicht 16 enthält Teilchen eines Stoffes, der Strahlung absorbiert, wodurch die Teilchen innerhalb der Schicht 14 bei einwirkender Strahlung wandern. Hierzu können glasförmiges Selen oder andere lichtempfindliche Farb- und Pigmentstoffe verwendet werden. Die Schicht 16 kann

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auch aus einem brechbaren, dünnen Stoff bestehen, der Strahlung absorbiert. ■

Besteht die Schicht 16 aus Selen, so wird sie vorteilhaft in einem neutralen Gas aufgebracht, das entsprechende Verfahren ist in der deutsehen Patentanmeldung P 14- 97 219.1 beschrieben. Es kann auch eine Vakuumaufdampfung durchgeführt werden, wobei das Selen vorzugsweise mit einer Geschwindigkeit von ca. 0,5 Mikron pro Stunde auf eine Unterlage aufgedampft wird, deren Temperatur ca. 65⁰C beträgt. Ein Vakuum in der Größenordnung von P 10 ^ bis 10 * Torr ist hierzu geeignet, und das Selen soll in sehr reiner Form vorliegen, in der es auch zur Herstellung elektrofotografischer Bildplatten verwendet wird. Es scheint jedoch, daß die Reinheit des Selens hier weniger kritisch als bei der Herstellung üblicher elektrofotografischer Bildplatten ist. Die Unterlagentemperaturen und die Aufdampfungsgeschwindigkeit sind jedoch relativ kritisch für die erwünschte Art der Ablagerung des Selens in Form diskreter Teilchen.

Geeignete Selenfilme zeigen bei Betrachtung unter dem

Mikroskop entweder ein Netzwerk von Sprüngen oder öff_k mangen oder ein Netzwerk dunkler linien. Elektronen-" mikrografien zeigen,, daß insbesondere gut geeignete Selenfilme aus diskreten, kugeligen amorphen Teilchen zusammengesetzt sind.

Lie Schicht 16 muß kein aufgedampfter Film sein, sie kann auch eine-Schicht-separater'feiner--Teilchen-sein. Beispielsweise können geschliffene lichtempfindliche Teilehen auf die Schicht 14 aufgestäubt werden. Es können auch feine lichtempfindliche Teilchen mit. größeren Körnern der als elektrofotografische Trägerstoffe bekannten Art gemischt und über die Oberfläche der Schicht

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geschüttet oder kaskadiert werden, so daß eine fest gepackte Anordnung entsteht.

Die Schicht 14 kann auf die Unterlage 12 auf verschiedene Weise aufgebracht werden. Vorzugsweise wird ein Aufwalzen aus einer Lösung durchgeführt, jedoch ist auoh jedes andere Verfahren zur Bildung eines dünnen, glatten Films geeignet. Außer den oben genannten Stoffen sind auch thermoplastische Stoffe, die bei Abbildungsverfahren mit elektrostatischer Deformation eines Films verwendet werden, gut geeignet. Derartige Stoffe sind Piccotex 100, ein Styrolharz der Pennsylvania Industrial Chemical Company, Araldite 6060 und 6071» Epoxyharze von Ciba, sowie Velsicol X-37 der Velsicol Chemical Corp.

Die Stärke der Schicht 14- ist nicht kritisch, ein Wert von 2 Mikron kann im allgemeinen verwendet werden.

In Fig. 2 ist eine andere Ausführungsform einer Bildplatte dargestellt, die für das erfindungsgemäße Verfahren geeignet ist. Die Platte 20 besteht aus einer Teilchenschicht 24, die auf einer geeignetsi Unterlage, beispielsweise auf Mylar, aufgebracht ist. Die Teilchen 24 sollen einen niedrigen Schmelzpunkt und einen hohen Absorptionskoeffizienten für sichtbares und infrarotes Licht haben, wie dies beispielsweise für Selen der Fall ist, um ein sichtbares Bild durch einen Fusionsprozeß zu erzeugen. Andernfalls sollen die Teilchen 24 einen hohen Dampfdruck, einen Schmelzpunkt von 100° C oder mehr und einen hohen Absorptionskoeffizienten im sichtbaren oder infraroten Bereich haben, um ein sichtbares Bild durch' einen Verdampfungsprozeß zu erzeugen. Beispiele hierzu geeigneter Stoffe sind Arsen, Selen, Cadmium, Zink und Tellur.

Die Empfindlichkeit der Teilchen für Strahlung kann ausgedehnt werden, indem die Bildplatte beispielsweise durch

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Vorerhitzen auf- eine bestimmte Temperatur in einen besonderen Ausgangs zustand ge'bracht wird.' Der Durchmesser der Teilchen soll geringer als 0,5 Mikron sein, um beste Abbildungsergebnisse zu erzielen.

In Fig. 3 ist die.Bestrahlung der Schicht 16 auf der Platte 10 mit einem Bildmuster mittels der Lichtstrahlen 30 dargestellt. Die Schicht 16 ist als eine fest gepackte Anordnung von Selenteilchen 32 dargestellt, die an der Oberfläche der thermoplastischen Schicht 14 eingebettet sind. Bei Auftreffen des Lichtes 30 auf die Oberfläche P der Selenschicht wandern die Teilchen und bewegen sich seitlich, wie dies bei 34 dargestellt ist. Dieser Prozeß ergibt sich höchstwahrscheinlich aus einer durch Wärme induzierten Bewegung der Teilchen in der thermoplastischen Schicht 14.

Wird die Schicht 16 der Platte 10 einem Bildmuster ausgesetzt, dessen Strahlungsstärke den ca. 3,5-fachen Wert als vorstehend beschrieben hat, so verdampfen die bestrahlten Selenteilchen und erzeugen ein positives sichtbares Bild.

Wird der in Fig. 2 gezeigte Selen-Mylarfilm mit aktivierender Strahlung bestrahlt, so können die Selenteilchen zusammenschmelzen oder verdampfen, was von der Energie der einfallenden Strahlung abhängt,, es ist jedoch keine Teilchenwand erung zu beobachten, was auf die hohe Viskosität des Films zurückzuführen ist.

Es sei bemerkt, daß Bilder auch mit einer Vielzahl metallischer und nicht metallischer Bildplatten erzeugt werden können, die anders als in Fig. 1 und 2 dargestellt ausgebildet sind und beispielsweise aus Tellur, Kupfer, Arsen-, Silber, s trahlungsabs orbi er enden Pigment- und Farbstoffen bestehen, wenn das in Fig. 4 dargestellte

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- 7 Blitzverfahren angewendet wird.

Bei der in Fig. 4 gezeigten Anordnung "befindet sich die Bildplatte 10 unter einer Maske 40. Die Maske besteht im dargestellten Pail aus einer Mikrofilmkarte mit dem Bild 42. Eine Strahlungsquelle 50 hoher Intensität und kurzer Strahlungsdauer, beispielsweise eine Xenonblitzlampe oder ein laser, strahlt das Bild 42 des Bildträgers 40 auf die Oberfläche der Schicht 14 und erzeugt dort ein entwickeltes Bild 52 innerhalb einer sehr kurzen Zeit.

Me beim erfindungsgemäßen Verfahren verwendete Xenonlampe entspricht den bekannten Stroboskoplampen oder elektronischen Blitzlampen, bei denen die Strahlung mit einer Blitzröhre* erzeugt wird« Diese elektronischen· Vorrichtungen geben eine Strahlungsenergie ab, die aus Wärme und Licht besteht, und zwar für eine Dauer im Bereich von 10 Mikroeekunden oder weniger bis 10 000 Mikrosekunden oder mehr. Die aus Wärme und Licht bestehende Strahlungsenergie kann, falls erwünscht, durch Wellenlängen ausgedrückt werden, und eine Prüfung des elektromagnetischen Spektrums zeigt, daß die abgegebene Energie in einem Wellenlängenbereich von ca. 2 000 bis ca. 26 000 Angströmeinheiten liegt. Der elektrische Energieverbrauch beträgt dabei bis zu 10 000 Joule.

Die folgenden Beispiele dienen der weiteren Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens bezüglich bestimmter Stoffe und Verfahrensparameter_r sie sollen die Erfindung jedoch in keiner Weise einschränken.

Eine Bildplatte 10 der in Fig. 1 gezeigten Art wird durch Aufwalzen einer 2 Mikron starken Schicht 14 aus Staybelite Ester 10 (Hercules Powder Company) auf Mylar-Polyesterfilm (E.I.DuPont de Nemours Co., Inc.) mit dünnem,

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transparentem Aluminiumüberzug hergestellt. Eine Selenschicht von ca. 0,2 Mikron Stärke wird dann auf die Schicht 14 in neutralem Gas aufgebracht, wozu das in der deutschen Patentanmeldung P 14- 97 219.1 beschriebene Verfahren angewendet wird.

Ein anderes Verfahren zur Herstellung der Platte 10 besteht in der Vakuumaufdampfung einer 0,2 Mikron starken Schicht amorphen Selens auf eine 2 Mikron starke Schicht Piccotex 100 (Pennsylvania Industrial Chemical Company), die auf aluminisiertes Mylar'aufgebracht ist.

Die Bildplatte 10 wird dann' mit einem optischen Bild bei einer Energie in den belichteten Flächenteilen von

9 x 10 Joule/cm mittels einer Xenonblitzlampe für ca.

10 bis 100 Mikrosekunden belichtet. Die abgegebene Strahlung liegt im Bereich von ca. 2 000 bis ca. 20 000 Angströmeinheiten. Es ergibt sich eiij.e gute Nachbildung des Originalbildes.

BEI SPI El· II

Beispiel I wird wiederholt mit dem Unterschied, daß die Bildplatte 10 mit einem optischen Bild bei einer Energie

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in den belichteten Flächenteilen von. 0,3 Joule/cm belichtet wird. .."■""■'

...'.'. . Beispiel in ' ;. ; ■:_.. Eine Bildplatte 20 der in Fig. 2 gezeigten Art wird hergestellt, indem eine Selenschicht von ca. 0,2 Mikron Stärke auf. eine Unterlage 22 aus P olyäthyl ent er eph thalat aufgebrachtwird.Dies kann durch Aufstreichen, Aufwalzen, nach dem Verfahren der deutschen Patentanmeldung P 14 97 219.1, durch Vakuumaufdampf ung öiner 0,2 Mikron starken Schicht amorphen Selens auf die Mylarunterlage oder nach jedem anderen bekannten Verfahren erfolgen.

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Die Bildplatte 20 wird dann mit einem optischen Bild "bei einer Energie in den belichteten Flächenteilen von 0,3 Joule/cm belichtet, wozu als Lichtquelle eine Xenonblitzlampe mit einer Strahlung von ca. 2 000 bis ca.
•20 000 Angströmeinheiten verwendet werden kann. Bs ergibt sich eine gute Nachbildung des Originalbildes.

BEISPIEL IV

Beispiel III wird wiederholt mit dem Unterschied, daß die Bildplatte 20 mit einem optischen Bild bei einer Energie in den belich
lichtet wird.

in den belichteten Flächenteilen von 0,2 Joule/cm bein den Beispielen III und IV kann das Bild durch Aufsprühen eines Kunststoffüberzuges fixiert werden, wozu beispielsweise Krylon (ein farbloser Kunststoff, wahrscheinlich ein Acrylharz, erhältlich von Krylon, Inc.) verwendet werden kann.

Die Erfindung wurde vorstehend an Hand vorzugsweiser
Ausführungsformen beschrieben, dem Fachmann sind jedoch zahlreiche Änderungen und äquivalente Ausführungsformen möglich, ohne vom Grundgedanken der Erfindung abzuweichen.

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Claims

Pat e η t a η s ρ r ü c h e

Abbildungsverfahren zur direkten Erzeugung sichtbarer Bilder ohne Bildentwicklung, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schicht (16) eines lichtabsorbierenden Films (14) mittels aktivierender Strahlung (30) hoher Intensität und kurzer Dauer mit einem Bildmuster bestrahlt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlung mit einer Xenonblitzlampe erzeugt wird.
3» Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlung mit einem Laser erzeugt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3_f dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlung mit einer Dauer von ca.. 10 bis 100 Mikrosekunden und einer Wellenlänge von ca. 2 000 bis ca. 20 000 Angströmeinheiten erzeugt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4» dadurch gekennzeichnet, daß die mit der Strahlung in den bestrahlten Flächenteilen der Schicht (16) zugeführte Energie ca. 0,009 bis ca. 0,3 Joule/cm beträgt.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht (16) aus fest gepackten, lichtabsorbierenden Teilchen innerhalb einer Schicht (14) eines erweichbaren Stoffes besteht, die auf eine Unterlage (12) aufgebracht ist, und daß die , bestrahlten Teilchen innerhalb des erweichbaren Stoffes (14) wandern.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schicht (16) eines brechbaren und strahlungsabsorbierenden Stoffes verwendet wird.

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8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine diskontinuierliche Schicht (16) strahlungsabsorbierender Teilchen (32) an der Oberfläche einer Unterlagenschicht (14) verwendet wird und daß die bestrahlten Teilchen (34) miteinander verschmelzen.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die strahlungsabsorbierenden Teilchen (32) in die Oberfläche der erweichbaren Schicht (14) eingebettet sind und durch die Strahlungseinwirkung miteinander verschmelzen.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die strahlungsabsorbierenden Teilchen (32) in die Oberfläche der erweichbaren Schicht (14) eingebettet sind und durch die Strahlungseinwirkung verdampfen·

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