Verfahren zur Erzeugung eines Bildes und Mittel zur Ausführung des Verfahrens
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung eines Bildes sowie ein Mittel zur Ausführung dieses Verfahrens.
Eine grosse Anzahl von Verfahren sind bekannt, gemäss welchen ein sichtbares, greifbares Bild als Reaktion auf ein Muster aus Licht und Schatten erzeugt werden kann. Meistens sind dies chemische Verfahren, gemäss welchen die Farbe einer lichtempfindlichen chemischen Substanz durch die Einwirkung von Licht verändert wird. Beispiele hiefür sind die gewöhnliche Photographie und das Blaupausen. Andere chemische Verfahren sind bekannt, in welchen das Licht zur Veränderung der Härte, des Haftvermögens, der Löslichkeit oder der Farbstoffaufnahmefähigkeit eines Materials Verwendung findet. Solche Verfahren finden ausgedehnte Verwendung im graphischen Gewerbe und in der elektronischen Industrie. In den letzten Jahren sind Verfahren eingeführt worden, die auf den elektrischen Eigenschaften von photoleitenden Substanzen an Stelle von chemischen Eigenschaften beruhen.
Eine Schicht derartigen Materials wird durch ein Licht/Schat tenmuster hindurch belichtet, und das entstandene Muster elektrischer Leitfähigkeit wird zur Kontrolle der selektiven Anziehung oder Abstossung irgendeiner Art von Markierungssubstanz der photoleitenden Schicht verwendet. Es sind auch Verfahren bekannt, nach welchen die Verteilung der Photoleitung zur Steuerung elektrochemischer Reaktionen verwendet wird oder um geometrische Veränderungen in einer Zwischenlage zu bewirken.
Demgegenüber ist das erfindungsgemässe Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass die eine, eine auseinanderreissbare Teilchen schicht enthaltende oder tragende Oberfläche einer erweichbaren Schicht, über deren anderer Oberfläche ein Bildträger liegt, mit einer elektrostatischen Ladung versehen wird und dass die erweichbare Schicht erweicht wird, um unter dem Einfluss der elektrostatischen Kräfte der Ladung eine einer vorbestimmten Ladungsverteilung auf der erweichbaren Schicht oder Durchlässigkeit der erweichbaren Schicht entsprechende selektive Wanderung der Teilchen der auseinanderreissbaren Schicht durch die erweichte Schicht zum Bildträger und deren bildgemässes Niederschlagen auf dem Bildträger zu bewirken.
Das Verfahren kann in der Weise ausgeführt werden, dass die auseinanderreissbare Schicht eine auf der genannten Oberfläche angebrachte photoleitende Schicht ist und dass die elektrostatische Ladung als elektrostatisches Bild dadurch erzeugt wird, dass die photoleitende Schicht gleichmässig elektrostatisch aufgeladen und einem Bildmuster aktinischer Strahlung ausgesetzt wird, um einen Ladungsfluss in der Schicht zu bewirken.
Die elektrostatische Ladung kann als elektrostatisches Bild auch dadurch erzeugt werden, dass die genannte Oberfläche bildgemäss aufgeladen wird.
Eine weitere Ausführungsmöglichkeit des Verfahrens besteht darin, dass die erweichbare Schicht einem Bildmuster aktinischer Strahlung ausgesetzt wird, um ihre Durchlässigkeit für die Teilchen der Teilchenschicht selektiv zu verändern, und dass die genannte Oberfläche der erweichbaren Schicht hierauf gleichmässig aufgeladen wird, bevor sie erweicht wird.
Erfindungsgemäss ist das Mittel zur Ausführung des vorliegenden Verfahrens dadurch gekennzeichnet, dass es eine erweichbare Schicht aufweist, deren eine Oberfläche eine auseinanderreissbare Teilchenschicht enthält oder trägt, wobei die Teilchen derart ausgebildet sind, dass sie sich unter dem Einfluss der elektrostatischen Kräfte einer auf die Oberfläche der erweichbaren Schicht angebrachten elektrostatischen Ladung in der erweichbaren Schicht bewegen können, wenn diese erweicht ist.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand der Zeichnung beschrieben. Es zeigen:
Fig.1 einen Querschnitt eines bilderzeugenden Elementes zur Ausführung des erfindungsgemässen Verfahrens;
Fig. 2 eine schematische Darstellung des Aufladevorganges des Elementes der Fig. 1;
Fig. 3 eine schematische Darstellung des Verfahrensschrittes des Bestrahlens;
Fig. 4 eine perspektivische Ansicht des Verfahrensschrittes des Entwickelns;
Fig. 5 einen Querschnitt des Elementes der Fig. 1 nach dem Entwickeln;
Fig. 6 eine schematische Darstellung im Querschnitt einer bilderzeugenden Platte zur Ausführung des vorliegenden Verfahrens;
Fig. 7 eine schematische Darstellung der elektrostatischen Bildentstehung auf der Bildplatte der Fig. 6;
Fig. 8 eine schematische Darstellung eines anderen Verfahrens der elektrostatischen Bilderzeugung;
Fig. 9 das Entwickelnd es Bildes;
;
Fig. 10 das Weglösen von unerwünschten Plattenmaterialien;
Fig. 11 eine schematische Darstellung im Querschnitt eines nach der vorliegenden Erfindung hergestellten Bildes;
Fig. 12 die selektive Belichtung der erweichbaren Schicht durch Ultraviolett-Bestrahlung;
Fig. 13 das kaskadenartige Aufstreuen einer Teilchenträgermischung über die Oberfläche der erweichbaren Schicht,
Fig. 14 das Anbringen einer im wesentlichen gleich förmigen elektrostatischen Ladung auf einer Bildplatte.
Figur 1 zeigt ein lichtempfindliches Grundelement 10, im folgenden als Platte 10 bezeichnet, die einen Träger 11 aufweist, der normalerweise ein elektrischer Leiter ist, jedoch auch ein nicht-leitendes Substrat sein kann. Der Träger 11 kann eine Platte, ein Gewebe, eine Folie, ein Zylinder usw. aus Metall sein oder eine mit einem elektrischen Leiter beschichtete Glasplatte, die vorzugsweise transparent ist, oder ein mit einem elektrischen Leiter beschichtetes Blatt Papier oder Kunststoff z. B. Polyäthylen-Terephtalat. Der Träger 11 ist mit einer dünnen Schicht 12 aus löslichem hochisolierendem Kunststoff beschichtet Über der löslichen Schicht 12 ist eine dünne Schicht 13 aus photoleitendem Material geschichtet, die vorzugsweise mechanisch nicht gänzlich zusammenhängend ist.
Es wird beispielsweise angenommen, dass die Schicht 12 aus Staybelite Ester 10 , einem zu 50 O/o hydrogenisierten Glycerol-Rosinester der Hercules Powder Company von 2 Mikron Dicke besteht und dass die Schicht 13 aus durch Dampf niedergeschlagenem Selen von 0,2 Mikron Dicke besteht.
Die erste Stufe des vorliegenden Verfahrens ist das elektrische Aufladen der Platte 10 bei Dunkelheit. Dies kann durch irgendeine der bekannten Methoden erfol gen, einschliesslich den im xerographischen Gewerbe ueblichen. Eine besonders brauchbare Methode ist in Fig.
2 dargestellt, wo eine Korona-Entladungseinrichtung gezeigt ist, die über die Platte 10 geführt wird. Eine Hochspannungsquelle mit einer Spannung von 6 000 bis 10 000 Volt speist die Korona-Einrichtung. Es wird dadurch eine Spannung von beispielsweise 60-100 Volt an die Selenschicht 13 gelegt, welche die Staybeli te Schicht 12 überdeckt.
Wenn eine Platte mit einem nichtleitenden Substrat verwendet wird, kann sie zur Aufladung nach der dargestellten Methode vorübergehend in Berührung mit einem leitenden Teil gebracht werden. Alternativ können andere, im xerographischen Gewerbe bekannte Methoden zur Aufladung von xerographischen Platten mit isolierten Rückseiten angewandt werden, zum Beispiel kann die Platte 10 zur Erzielung der gewünschten Aufladung zwischen zwei Korona-Entladungseinrichtungen mit entgegengesetzten Potentialen bewegt werden.
Die nächste Stufe des Verfahrens besteht darin, die Platte 10 bildmässig zu belichten. Dies kann in einer Kamera gemäss Fig. 3 geschehen. Die Belichtungszeiten können mit denen verglichen werden, die in der Xerographie zur Entladung von dicken photoleitenden Schichten angewandt werden. Die Kamera 16 enthält ein Originalbild 17, das durch Lampen 18 beleuchtet und mit einer Linse 19 auf die Platte 10 projiziert wird.
Andere Arten von Kameras, einschliesslich Photoapparaten, können verwendet werden. Andere Methoden, z. B. das Kontaktbelichten, können ebenfalls angewendet werden. Die Lampen 18 oder ihnen gleichwertige Lichtquellen müssen Licht oder andere Strahlung mit einer Wellenlänge emittieren, auf welche die Schicht 13 empfindlich ist. Gewöhnliche Glühlampen können fast mit jedem photoleitenden Material gebraucht werden; es können auch Röntgenstrahlen oder Richtstrahlen geladener Teilchen Verwendung finden.
In Fig. 3 sind elektrische Oberflächenladungen so dargestellt, als ob sie in den beleuchteten Zonen in die lichtempfindliche Schicht 13 eingedrungen wären. Wenn diese Darstellung auch nur eine Annahme ist, so hilft sie doch dem Verständnis des vorliegenden Verfahrens, indem die elektrischen Ladungen als ein Ergebnis der Belichtung an die belichteten Zonen der Schicht 13 fester gebunden sind.
Das Entwickeln des vorliegenden elektrostatischen, also latenten Bildes erfolgt in einem weiteren Verfahrensschritt durch Erweichen der Schicht 12 mittels Anwendung von Hitze oder einem Lösungsmittel. Dadurch wird eine selektive Wanderung des lichtempfindlichen Materials bewirkt, das auf der Oberfläche des Substrates ein Bild erzeugt, welches mit dem Originalbild, mit dem die geladene Platte belichtet wurde, übereinstimmt. Zur Entwicklung des Bildes wird gemäss Fig. 4 die Platte .10 in ein flüssiges Lösungsmittel 21 für die Schicht 12, das in einem Behälter 20 enthalten ist, getaucht. Die Wirkung des Lösungsmittels an den nicht belichteten Stellen ist, die Schicht 12 aufzulösen und zu bewirken, dass die Schicht 13 weggewaschen wird.
An den belichteten Stellen jedoch wird die Schicht 13 nicht weggewaschen, sondern haftet am Träger 11, der aus dem Behälter 20 mit dem anhaftenden Bild 22 weggenommen werden kann. Das entwickelte Bild ist in Figur 5 schematisch dargestellt. Die Entwicklung dauert im allgemeinen weniger als eine Sekunde und ergibt Bilder, die sowohl eine ausgezeichnete kontinuierliche Tonwiedergabe als auch ein Auflösungsvermögen von mehr als 200 Linienpaaren pro Millimeter zeigen. Unter der Voraussetzung, dass das Lösungsmittel die lichtempfindlichen Teilchen nicht auflöst, kann die Platte 10 unbeschränkte Zeit im Lösungsmittel eingetaucht bleiben, ohne dadurch die Bildqualität irgendwie zu beeinflussen.
Somit ist die Entwicklungsdauer ohne jeglichen Einfluss, d. h. nicht kritisch.
Das Haften der belichteten Zonen der Schicht 13 am Träger 11 kann auch durch die Einwirkung von Lösungsmitteldampf auf die belichtete Platte zwecks Erweichens der Schicht 12 ausgeführt werden. Ähnliche Resultate werden auch durch das Erweichen der Schicht mittels Hitze erzielt. Wenn auch die Schicht 12 und die unbelichteten Stellen der Schicht 13 dadurch nicht weggewaschen werden, so kann das erzeugte Bild doch durch spezielles Betrachten, z. B. mittels Reflexion fokussierten Lichtes von der Platte auf einen Sichtschirm, gesehen werden. Ferner kann die mit Dampf oder Hitze behandelte Platte nachher jederzeit mit einem flüssigen Lösungsmittel behandelt werden, so dass ein entwickeltes Bild gemäss Fig. 5 erscheint.
Das für eine mit Dampf oder Hitze behandelte Platte verwendete flüssige Lösungsmittel muss nicht isolierend sein; auch leitende Flüssigkeiten können verwendet werden.
Es wurde auch gefunden, dass die unbelichteten Stellen der Schicht 13 einer mit Dampf oder Hitze behandelten Platte durch Abrasion entfernt werden können, um so ein leicht sichtbares Bild zu erzeugen oder die unbelichteten Partien durch Adhäsion abgezogen werden können, um komplementäre positive oder negative Bilder zu erzeugen.
Der Mechanismus der beschriebenen Verfahrensformen ist nicht ganz klar. Es kann angenommen werden, dass die Behandlung der unbelichteten Stellen mit einem flüssigen Lösungsmittel die Schicht 12 einfach auflöst und verursacht, dass die dünne photoleitende Schicht 13, die solcherart ihrer mechanischen Unterlage beraubt ist, in kleine Mikronteilchen oder in Submikronteilchen zerfällt und vom Lösungsmittel weggewaschen wird. In den belichteten Zonen scheint es jedoch, dass die Anwesenheit von fester gebundenen Ladungen eine selektive Wanderung der Teilchen durch die Schicht 12 zur Unterlage 11 bewirkt, sobald die Schicht 12 erweicht ist. Wenn die kleinen photoleitenden Teilchen die Unterlage 11 erreicht haben, werden sie offenbar durch Oberflächenkräfte und/oder elektrostatische Kräfte dort festgehalten und widerstehen dem Wegwaschen durch ein Lösungsmittel.
In unbelichteten Zonen andererseits wird das lichtempfindliche Material weggewaschen, bevor es Gelegenheit hat, mit der Unterlage 11 in engen Kontakt zu kommen.
Die Schicht 13 muss dem verwendeten Lösungsmittel erlauben, zur Schicht 12 zu gelangen, um diese auflösen zu können. Meistens begegnet man mit Schichten von Submikron-Stärke in dieser Beziehung keinen Schwierigkeiten. Des weitern soll die Schicht 13 keinen hohen Grad von mechanischem Zusammenhang aufweisen, so dass sie in feine Teilchen zerbricht, sobald die darunterliegende lösliche Schicht weggewaschen wird.
Die Schicht 13 der Platte 10 muss aus einer Substanz bestehen, die bei Dunkelheit elektrostatisch aufladbar ist und in dem Sinne lichtempfindlich, dass sie nach der Aufladung auf aktinische Strahlung anspricht nd dadurch nach Aufweichunglder Schicht 12 schnell zum Substrat wandert. Auf Glas aufgetragenes Selen und andere Photoleiter und lichtempfindliche Farbstoffe sowie Pigmente können verwendet werden. Beispielsweise seien genannt Azofarbstoffe, z. B. Wachtung Rot B (E.I. du Pont de Nemours & Co., Inc.) Quinacridone, z.
B. Monastral Rot B (E.I. du pont); handelsgebräuchlicher Indigo (National Aniline Division of Allied Chemical Company); Cadmiumgelb, Cadmium-Zitronengelb X-2273 (Imperial Color and Chemical Dept. of Hercules Powder Co) und Cadmiumsulfid (General Electric Company); Phtalocyanin; N-2"-Pyridyl-8,13 Dioxodinaphto-(l, 2-2', 3') -Furan-6-carboxamid; 1 Cyano-2, 3-(3'-Nitro)-phtaloyl 7,8-Benzopyrrocolin; 1 Cyano-2, 3-(3'-Acetamido)- phtaloyl-7, 8-Benzopyrrocolin; N-2"-Pyrimidyl-8, 13-dioxodinaphto- (1,2-2'-3') Furan-6-Carboxamid Selen-Tellurlegierungen; Chinacridonchinon (E.I. du Pont de Nemours & Co. Inc), Polyvinylcarbazol, sowie deren Mischungen. Andere geeignete Substanzen, welche die vorgenannten Eigenschaften besitzen, können ebenfalls verwendet werden.
Wenn die Schicht 13 Selen enthalten soll, ist ein Niederschlagen mittels inertem Gas eine geeignete Ablagerungsmethode. Geschmolzenes Selen wird in einem geheizten Behälter mit Glasperlen zusammengebracht, die durch das Selen genetzt werden. Stickstoffgas wird über und durch die Glasperlen geleitet und trägt Selendämpfe weg. Der Dampfstrom ist schwarz; wenn dieser auf einen mit einer löslichen Schicht bedeckten Gegenstand geleitet wird, bildet sich eine schlecht anhaftende und gewöhnlich unbefriedigende Selenschicht. Wenn jedoch der Selendampf überhitzt wird, z. B. durch das Hindurchführen des dampfhaltigen Stickstoffstromes durch die Flamme einer Propanfackel oder durch eine elektrisch geheizte Röhre, wird der Dampf sofort in eine rote Form verwandelt. Dieser Dampf bildet immer Selenschichten, die für das vorliegende Verfahren gut geeignet sind.
Andere gleichartige Photoleiter zum Beispiel Selen-Tellurlegierungen können auch mit dieser Methode niedergeschlagen werden und bilden geeignete Schichten.
Vakuum-Verdampfungsmethoden können auch angewandt werden, wobei das Selen vorzugsweise in einer Menge von ungefähr 0,5 Mikron pro Stunde auf das ungefähr auf 65 "C gehaltene Substrat niedergeschlagen wird. Ein Vakuum von 104 bis 104 Torr Vakuum ist zweckmässig; auch muss das Selen von hochgradig gereinigter Qualität sein, so wie es zur Herstellung von Xerographieplatten verkauft wird. Es scheint jedoch, dass die Reinheit des Selens beim vorliegenden Verfahren weniger ausschlaggebend ist, als in der Herstellung der üblichen xerographischen Platten. Die Temperatur des Substrates und das Mass der Verdampfung scheinen dagegen verhältnismässig wichtig zu sein, um den gewünschten Niederschlag zu erhalten, in welchem das Selen in Form von abgesonderten Teilchen vorhanden ist.
Wenn gceignete Selenschichten unter dem Mikroskop betrachtet werden, zeigen sie entweder ein Netz von Sprüngen oder Öffnungen, oder ein Netz dunkler Linien, die offensichtlich auf mechanisch schwache Linien hinweisen. Flektronenmikrographen zeigen, dass speziell geeignete Selenschichten aus abgesonderten, sphärischen, amorphen Teilchen bestehen.
Die Schicht 13 muss keine Verdampfungsschicht sein, sondern kann statt dessen als Schicht von getrennten, feinen Teilchen in bekannter Weise hergestellt sein.
Zum Beispiel können lichtempfindliche Substanzteile gemahlen und auf das Substrat 12 aufgestäubt werden.
Oder lichtempfindliche feine Teilchen können mit gröberen Körnern, so wie sie als xerographische Träger bekannt sind, gemischt und kaskadenartig über die Oberfläche der Schicht 12 gestreut werden. Die Schichtdicke kann allgemein zwischen 0,2 und 10 Mikron liegen.
Die Schicht 12 muss aus einem Material mit hohem elektrischen Widerstand hergestellt werden, so dass sie eine statische Oberflächenaufladung speichern kann und den hohen Widerstand selbst beim Erweichen durch ein Lösungsmittel oder durch Hitze beibehält. Die Schicht 12 kann auf verschiedene Weise auf den Träger 11 aufgetragen werden. Das Beschichten aus einer Lösung in einem Lösungsmittel durch einen Roller ist eine bevorzugte Methode, aber jede Methode zur Erzeugung eines dünnen, glatten Films ist zufriedenstellend. Zusätzlich zu den weiter oben genannten Materialien sind thermoplastische Materialien im allgemeinen geeignet.
Beispiele von solchen geeigneten Materialien sind: Piccotex 100 , ein Harz von Styroltyp, hergestellt von der Pensilvania Industrial Chemical Company; Araldite 6060 und 6071 , Epoxyharze von der Ciba hergestellt; xVelsicol X-37 (Velsicol Chemical Corp.).
Die Dicke der Schicht 12 ist nicht allzu wesentlich.
Da jedoch die erforderliche Ladungsspannung mit der Schichtdicke ansteigt, sind dicke Schichten weniger envünscht. Andererseits sind extrem dünne Schichten schwer ausreichend gleichmässig herzustellen. Es hat sich gezeigt, dass eine Dicke der Schicht 12 von 2 Mikron im allgemeinen geeignet ist.
Wie bereits erwähnt, darf das verwendete Lösungsmittel die Schicht 13 nicht lösen, während es die Schicht 12 lösen muss. Es muss genügend hohen elektrischen Widerstand besitzen, um zu verhindern, dass die lichtempfindlichen Teilchen ihre Ladung verlieren, bevor sie den Träger 11 erreichen.
Andere Eigenschaften, wie Kosten, Flüchtigkeit, Geruch, Giftigkeit und Entflammbarkeit, können die Auswahl des Lösungsmittels beeinflussen, haben aber keinen direkten Einfluss auf die Ausführung des Verfahrens. Geeignete Lösungsmittel sind zum Beispiel: Cyclohexan, Pentan, Heptan, Toluol, Trichloräthylen, und dergleichen. Es ist auch günstig, dem Lösungsmittel eine kleine Menge von löslichem, schichtbildenden Material zuzusetzen, um die lichtempfindlichen Teilchen nach dem Entwicklen bequem auf der Unterlage fixieren zu können. Am bequemsten wird das schichtbildende Material eine kleine Menge des Materials der löslichen Schicht 12 sein.
Die Grösse der elektrostatischen Ladung soll im allgemeinen so sein, dass die entsprechende Spannung innerhalb des Bereiches von ungefähr 20-120 Volt liegt. Dieser Bereich gilt für Platten mit erweichbaren Schichten der bevorzugten Dicke von ungefähr 2 Mikron. Wie bereits erwähnt, muss die Spannung für dickere Schichten grösser sein. Wenn die Platten 10 mit einer höheren als der angegebenen Spannung aufgeladen wird, wird das lichtempfindliche Material nach dem Entwickeln mit dem Lösungsmittel zur Gänze statt selektiv an dem Träger haften.
Im folgenden werden einige Beispiele des vorliegenden Verfahrens beschrieben.
Beispiel I
Eine Platte 10 gemäss Fig. 1 wird durch Aufrollen einer 2 Mikron dicken Schicht von Staybelite Ester 10 (Hercules Powder Company) auf einen Mylar -Polyesterfilm (E.I. du Pont de Nemours Co., Inc.), der eine dünne transparente Aluminiumbeschichtung hat, hergestellt. Eine ungefähr 0,2 Mikron dicke Selenschicht wird dann auf der vorgenannten Schicht mittels inerten Gasen niedergeschlagen.
Die Platte 10 wird dann im Dunkeln mit Hilfe einer Korona-Entladungseinrichtun elektrostatisch auf ungefähr 60 Volt aufgeladen (Fig. 2). Die aufgeladene Platte wird einem Bild optisch belichtet, das an belichteten Stellen 1.51 x 10tal Photonen /cm2 Energie aufweist, was mit Hilfe einer Lichtquelle von 4000 Angström geschieht. Hernach wird die Platte 10 während ungefähr 2 Sekunden in Cyclohexan getaucht und dann herausgenommen. Ein genaues Abbild des Originalbildes wird auf diese Weise erhalten.
Beispiel II
Eine Platte 10 wird durch Verdampfen einer 0,2 Mikron dicken Schicht von amorphem Selen auf eine 2 Mikron-Schicht von Piccotex 100 (Pennsilvania Industrial Chemical Company), die über einer aluminisierten Mylar -Unterlage liegt, im Vakuum hergestellt. Die Platte wird dann durch Rollen gegen eine Messingplatte mit einer Schicht von Dow Corning 200 -Siliconflüssigkeit mit einer Viskosität von 0.65 Centistoke aufgeladen, wobei zwischen der Platte 10 und der Messingplatte eine Spannung angelegt wird, um dadurch die Platte 10 elektrostatisch auf eine Spannung von ungefähr 40 Volt aufzuladen. Die Platte wird dann belichtet und entwickelt wie im Beispiel I.
Beispiel III
Eine Platte 10 wird durch Verdampfen einer 0.2 Mikron dicken Schicht von handelsüblichem Indigo (National Aniline Co.) auf eine 2 Mikron dicke Schicht von Staybelite 10 , die über aluminisiertem Mylar liegt, im Vakuum hergestellt. Die Platte wird dann aufgeladen, belichtet und entwickelt wie im Beispiel I.
Beispiel IV
Polyvinylcarbazol wird zu einer Korngrösse von ungefähr 10 Mikron gemahlen und mit xerographischem Trägermaterial (Xerox Corporation) vermischt. Die Mischung wird mehrree Male kaskadenartig über die Oberfläche einer 3 Mikron dicken Schicht von Staybelite 10 , die über aluminisiertem Mylar liegt, gestreut.
Dadurch wird eine Platte 10 gebildet, die dann nach dem Beispiel I behandelt wird, um ein sichtbares Bild zu erzeugen.
Beispiel V Wachtung Rot B (E.I. du Pont de Nemours Co., Inc.) von ungefährer 2 Mikron Teilchengrösse wird über eine Oberfläche einer 2 Mikron starken Staybelite Ester 10 -Schicht, die über aluminisiertem Mylar liegt, kaskadenartig gestreut. Die dadurch gebildete Platte 10 wird mit Hilfe einer Korona-Entladungsein richtung elektrostatisch auf eine Spannung von ungefähr 30 Volt aufgeladen. Die geladene Platte wird einem optischen Bild von ungefähr 2150 Luxsekunden an belichteten Stellen mittels einer mit einer 22 Watt Wolframlampe und einem schwachen Blaufilter versehenen Mikroskopierlampe ausgesetzt. Die belichtete Platte wird durch Eintauchen in Freon 113 , einem fluorierten Kohlenwasserstoff (E.I. du Pont de Nemours Co., Inc.) während einer Sekunde entwickelt und dann herausgenommen.
Beispiel VI-Xl
Beispiele VI-XI werden ausgeführt, indem an Stelle von Wachtung Rot B eine der folgenden Materialien mit den entsprechenden Ladungs- und Belichtungswerten tritt: Material Angelegtes Belichtung
Potential (Luxsekunden) Monastral Rot B -120 Volt 1950 (E.I. du Pont) Handels-Indigo - 60 Volt 2150 Cadmiumgelb X-2273 + 20 Volt 4300 (Hercules Powder Co.) Cadmiumsulfid - 20 Volt 4300 (General Electric Comp.) N-2"-Pyridyl-8,13- - 30 Volt 3250 Dioxodinaphto-(1,22',3')-Furan-6-Carboxamid 1-Cyano-2,3-(3'-nitro)- - 30 Volt 3250 Phthaloyl-7,8-Benzopyrrocolin
Beispiel Xll
Im Beispiel I wird die Platte 10 elektrostatisch auf eine negative Spannung von ungefähr 50 Volt aufgeladen.
Beispiel XIII
Im Beispiel II wird die Platte gleichzeitig geladen und durch das transparente Substrat hindurch mit dem Originalbild optisch belichtet.
Eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens wird anschliessend anhand der Fig.
6-10 beschrieben. In Fig. 6 ist nochmals eine Platte 30 dargestellt, welche im wesentlichen der Platte 10 der Fig. 1 entspricht und eine auseinanderreissbare Teilchenschicht 31, eine erweichbare Schicht 32 und einen Träger 33 aufweist. Die vorliegende Ausführungsform besteht nun darin, dass die Schicht 31 bildgemäss, d. h.
entsprechend dem zu reproduzierenden Bild aufgeladen wird. Hierauf wird die Schicht 32 erweicht um die selektive Wanderung von Teilen der Schicht 31 an die Oberfläche des Trägers 33 zu ermöglichen. Falls erwünscht, können die Schicht 32 und der nicht aufgeladene Teil der Schicht 31 anschliessend entfernt werden.
Dadurch wird ein Bild 31' auf der Oberfläche des Trägers 33 gut sichtbar, wie dies in Fig. 11 dargestellt ist.
Die Erzeugung eines elektrostatischen Bildes auf der Schicht 31 ist schematisch in Fig. 7 dargestellt. Hierbei wird eine bildmässige Ladungsverteilung mittels einer Schablone 37 und mit Hilfe einer Korona-Entladungseinrichtung 38 auf der Oberfläche der Schicht 31 erzeugt. Die Korona-Einrichtung 38 weist hinsichtlich dem Träger 33 eine hohe Spannung auf, die durch eine Spannungsquelle 39 erzeugt ist. Die Korona-Einrichtung 38 wird einige Male über der Schicht 31 hin und her bewegt. Die Gestalt des elektrostatischen Bildes, das dadurch auf der Schicht 31 entsteht, ist durch die Ausschnitte der Schablone 37 bestimmt.
Ein anderes Verfahren zur Erzeugung eines elektrostatischen Bildes ist in Fig. 8 dargestellt. Nach diesem Verfahren wird eine xerographische Platte, die aus einem Träger 51 und einer photoleitenden Schicht 52 besteht, auf welcher in bekannter Weise auf xerographischem Weg ein elektrostatisches Bild erzeugt worden ist, in direkte Berührung mit der Schicht 31 gebracht, während mit Hilfe einer Korona-Enfladungsvorrichtung 48 eine im wesentlichen gleichmässige elektrostatische Ladung auf den Träger 51 übertragen wird. Die Korona-Vorrichtung 48 ist mit einer Spannungsquelle 49 verbunden. Die Polarität der durch die Korona-Vorrichtung übertragenen elektrostatischen Ladung kann die gleiche oder die entgegengesetzte zu der des latenten elektrostatischen Bildes auf der Oberfläche der xerographischen Platte 50 sein.
Dies wird davon abhängen, ob ein negatives oder positives Bild (im photographischen Sinne) auf der Oberfläche des Trägers 33 erzeugt werden soll.
Andere Verfahren zur Erzeugung eines elektrostatischen Bildes auf der Schicht 31 der Platte 30 können auch angewendet werden. Zum Beispiel kann eine geformte Elektrode in enge Nachbarschaft zur Schicht 31 gebracht werden und dann Hochspannungsimpulsen ausgesetzt werden. Die gewünschte Ladungsverteilung kann auch durch Elektronenstrahlen niedriger Energie erzeugt werden.
Nachdem das elektrostatische Bild auf der Schicht 31 erzeugt worden ist, wird die Schicht 32 in der bereits beschriebenen Weise erweicht, um die selektive Wande- rung von Teilen der Schicht 31 auf die Oberfläche des Trägers 33 zu ermöglichen.
In Fig. 9 ist die Entwicklung des Bildes mit einem Lösungsmittel für die Schicht 32 dargestellt. Ein Lösungsmitteldampf 53 aus einem Gefäss 52 wird auf die das elektrostatische Bild tragende Platte 30 zur Einwirkung gebracht. Die geladenen Teilchen der Schicht 31 auf der Oberfläche des Substrates 33 festhaften. Solange das Lösungsmittel das Material, aus dem das Substrat 33 besteht, nicht auflöst, kann die Platte 30 den Lösungsmitteldämpfen für unbegrenzte Zeit ausgesetzt werden, ohne zerstörende Wirkung auf die Qualität des Bildes.
Somit ist die Entwicklungszeit nicht kritisch.
In diesem Stadium des Verfahrens bleiben Teile der Schicht 31 an der Oberfläche der Schicht 32 haften und andere Teile, die selektiv gewandert sind, sitzen auf der Oberfläche des Trägers 33. Da jedoch die Schicht 32 relativ dünn ist, ist das resultierende Bild ohne spezielle Sehbehelfe nicht leicht wahrnehmbar. Daher ist es im allgemeinen wünschenswert, die nicht zum Bild gehörenden Teile der Schicht 31 zusammen mit der Schicht 32 zu entfernen. Dies kann zum Beispiel dadurch geschehen, indem das unerwünschte Material wegradiert wird, oder einfacher, indem die Platte 30 in ein flüssiges Lösungsmittel für die Schicht 32 eingetaucht wird, wie dies in Fig. 10 dargestellt ist.
Gemäss Fig. 10 ist die Platte 30 in einem flüssigen Lösungsmittel 56 eingetaucht, das in einer flachen Schale 57 enthalten ist. Die Schicht 32 wird weggelöst und die nicht zum Bild gehörenden Anteile der Schicht 31 in der Flüssigkeit dispergiert, da sie ihrer Unterlage beraubt sind, und lassen nur die gewanderten Teile der Schicht 31 bildgemäss an der Oberfläche des Trägers 33 zurück.
Es ist bekannt, dass das elektrostatische Bild, das auf der Schicht 31 erzeugt worden ist, durch direktes Eintauchen der das latente Bild tragenden Platte in das flüssige Lösungsmittel entwickelt werden kann, wie dies im Zusammenhang mit Fig. 4 beschrieben worden ist.
Jedoch sollte dann das flüssige Lösungsmittel genügend elektrisch isolieren, um zuzulassen, dass die geladenen Anteile der Schicht 31 an die Oberfläche des Trägers 33 wandern können, bevor die Ladung durch die Flüssigkeit vernichtet wird. Wenn andererseits eine Entwicklung in einem Lösungsmitteldampf dem Eintauchen in die Flüssigkeit vorangeht, muss die Flüssigkeit nicht isolierend sein, da die Wanderung vor dem Eintauchen stattgefunden hat und daher das Wegwaschen unerwünschten Materials durch eine leitende Flüssigkeit keinen zerstörenden Einfluss auf das Bild haben kann.
Das verwendete Lösungsmittel soll ein Lösungsmittel für die Schicht 32, aber nicht für die Schichten 31 oder 33 sein. Es soll die bereits erwähnten Eigenschaften besitzen und kann irgendeine Ider oben erwähnten Substanzen oder diesen ähnliche sein.
Fig. 11 stellt schematisch das entwickelte, gemäss dem beschriebenen Verfahren erzeugte Bild dar, nachdem die Schicht 32 und die unerwünschten Teile der Schicht 31 entfernt worden sind. Die gewanderten Teile 31 der Schicht 31 haften auf der Oberfläche des Trägers 33.
Das vorliegende Verfahren wird durch die folgenden Beispiele weiter erläutert.
Beispiel XIV
Eine Platte 30 wird hergestellt, indem zuerst ein Blatt von aluminisiertem Mylar -Polyesterfilm (E.I. du Pont de Nemours Co., Inc.) mit einer Schicht Piccotex 100 (Pennsylvania Industrial Chemical Company) von ungefähr 2 Mikron Dicke durch Rollen beschichtet wird.
Eine Mischung von luftgesponnenen Graphitteilchen ( Type 200-19 der Joseph Dixon Crucible Co., Hersey City, New Jersey) und 50 Mikron grossen Glasperlen wird kaskadenartig über die Oberfläche der Harzschicht gestreut, um eine Schicht 13 (Fig. 1) von ungefähr 1 Mikron Dicke zu bilden.
Durch eine Korona-Entladungseinrichtung und eine Schablone wird ein elektrostatisches Bild auf die Platte gebracht, wie dies in Fig. 7 dargestellt ist; die Bildzonen sind hierbei positiv auf ungefähr 60 Volt aufgeladen.
Die das latente Bild tragende Platte wird dann mit Cyclohexandampf behandelt, was bewirkt, dass die geladenen Teile der Schicht 31 auf die Oberfläche des Polyesterfilms wandern. Nicht aufgeladene Teile der Schicht 31 werden dann durc Eintauchen der entwickelten Platte in flüssiges Cyclohexan während ungefähr 10 Sekunden entfernt. Das Resultat ist eine genaue,sichtbare Reproduktion der Schablone.
Beispiele XVXVIII
Das Verfahren des Beispiels XIV wird mit einer Reihe von Platten ausgeführt, wobei diese Platten jeweils auf eine Spannung von 20, 40 und 160 Volt gebracht werden.
Beispiele XIV-XXXV
Eine Reihe von siebzehn Platten wird hergestellt, indem eine Mischung von Graphitteilchen gemäss Beispiel XIV und 50 Mikron grossen Glasperlen mehrmals über die Oberfläche einer 2 Mikron dicken Schicht aus Staybelite 10 (Hercules Powder Company), die über einem aluminisierten aMylar -Polyesterfilm (E.I. du Pont de Nemours Co., Inc.) liegt, kaskadenartig gestreut wird. Auf jeder Platte wird mittels einer Korona Entladungseinrichtung und einer Maske ein elektrostatisches Bild erzeugt.
Die Platten werden durch Eintauchen in ein flüssiges Lösungsmittel entwickelt und zwar unter den folgenden Bedingungen der Tabelle I
Tabelle I Angewandte Lösungsmittel Spannung + 40 Volt Sohio 3440 (geruchloses Lösungsmittel) + 60 Volt Sohio 3440 (geruchloses Lösungsmittel) + 90 Volt Sohio 3440 (geruchloses Lösungsmittel) + 110 Volt Sohio 3440 (geruchloses Lösungsmittel) + 180 Volt Sohio 3440 (geruchloses Lösungsmittel) + 40 Volt Cyclohexan + 50 Volt Cyclohexan + 60 Volt Cyclohexan + 70 Volt Cyclohexan + 80 Volt Cyclohexan -t100 Volt Cyclohexan + 60 Volt Freon 113 +150 Volt Freon 113 - 40 Volt Sohio 3440 (geruchloses Lösungsmittel) - 50 Volt Cyclohexan -180 Volt Cyclohexan -300 Volt Cyclohexan
Das Verfahren kann auch mit den
in Tabelle II aufgeführten Materialien und Werten durchgeführt werden. In jedem Falle bestand das Substrat aus aluminisiertem Mylar , über welches die Schicht 32 durch Rollen aufgeschichtet wurden. Schicht 31 wurde mit dem obenerwähnten Kaskadenverfahren hergestellt. Ent wickelt wurde durch Eintauchen in Lösungsmittelflüssig keit. Die verwendeten Granatteilchen hatten einen durchschnittlichen Durchmesser von ungefähr 5 Mikron.
Tabelle 11 Schicht 11 Neo Spectra Piccotex 100 +160 Cyclohexan Kohlenstoff-Schwarz (Solumbian Carbon Co.) Neo Spectra Piccotex 100 +160 Freon 113 Kohlenstoff-Schwarz (Solumbian Carbon Co.) Neon Spectra Staybelite 10 +160 Cyclohexan Kohlenstoff-Schwarz (Solumbian Carbon Co.) Neon Spectra Staybelite 10 + 160 Freon 113 Kohlenstoff-Schwarz (Solumbian Carbon Co.) Granat Stayljelite 10 + 7 Cyclohexan Granat Staybelite 10 + 30 Cyclohexan Granat Staybelite 10 + 80 Cyclohexan Granat Staybelite 10 + 95 Cyclohexan Granat Staybelite 10 +250 Cyclohexan Granat Staybelite 10 + 140 Freon 113 Granat Staybelite 10 -260 Sohio 3440 Granat Piccotex 100 -
6 Cyclohexan Granat Piccotex 100 + 30 Cyclohexan Granat Piccotex 100 + 40 Cyclohexan Granat Piccotex 100 -125 Cyclohexan Granat Piccotex 100 + 70 Freon 113 Eisenoxyd Staybelite 10 + 90 Cyclohexan
Allgemein wird vorgezogen, Spannungen von mindestens ungefähr 20 Volt anzuwenden, um Bilder von guter Qualität zu gewährleisten. Bei Spannungen unterhalb dieses Wertes vermindert sich der Bildkontrast; trotzdem werden aber brauchbare Resultate erreicht.
Bei einer weiteren Ausfüirungsform des erfindungsgemässen Verfahrens wird die Durchlässigkeit für die Teilchen bildgemäss verändert um die Wanderung der Teilchen durch die Schicht hindurch zu steuern, und hierauf der bereits beschriebene Entwicklungsschritt durchgeführt. Diese Verfahrensform umgeht die Erzeugung eines elektrostatischen Bildes und erlaubt statt dessen das Anbringen einer im wesentlichen gleichmässigen Ladung um die zur Bewirkung der Teilchenwanderung erforderlichen elektrischen Kräfte zu erzeugen.
Zudem erlaubt diese Verfahrensform die Verwendung von elektrisch leitenden Teilchen, ohne Rücksicht auf Leitfähigkeit der Schicht 11 der Fig. 1.
In Fig. 12 ist die Veränderung der erweichbaren Schicht durch eine Ultraviolettbestrahlung dargestellt.
Die beispielsweise aus Staybelite 10 bestehende Schicht 32 von 2 Mikron Dicke, die über dem aluminisierten Mylar -Träger 33 liegt, wird während mehreren Minuten durch die Bildmaske 41 hindurch Ultraviolettstrahlen einer Lampe 42 ausgesetzt.
Die Schicht 31 wird dann auf die Schicht 32 aufgebracht, indem eine Mischung 61 aus feinverteiltem Zinkoxyd oder anderen Markierungsteilchen und Glasperlen kaskadenartig über Schicht 32 gestreut wird, wie dies in Fig. 13 schematisch dargestellt ist.
Die so erzeugte dreischichtige Platte, die dabei entsteht, ist für die Stufen der Aufladung und Entwicklung zur Erzeugung eines sichtbaren Bildes bereit.
Abhängig von den für die Platten verwendeten spezifischen Materialien können andere Arten aktinischer Strahlen angewandt werden, und zwar entweder vor oder nach dem Aufbringen der Schicht 31, um die Durchlässigkeit der Schicht 32 für die wandernden Teilchen der Schicht 31 wahlweise zu verändern. Geeignete Strahlen sind Röntgenstrahlen, Betastrahlen und Gammastrahlen sowie die Bombardierungen mit Hochspannungs-Elektronen.
Wie in Fig. 14 dargestellt, wird anschliessend die Schicht 31 im wesentlichen gleichmässig elektrostatisch aufgeladen, indem man eine Korona-Entladungseinrichtung 38, die durch eine Hochspannungsquelle 39 gespeist ist, zur Schicht 31 bringt. Die Korona-Einrichtung überträgt der Schicht 31 vorzugsweise eine Spannung von mindestens 20 Volt, bezogen auf die Spannung des Trägers 33, um ein ausreichend kontrastreiches Bild zu erzeugen. Die geladene Platte wird dann entwickelt wie dies anhand der Fig. 9 und 10 beschrieben worden ist.
Der Schutz für die vorliegende Erfindung wird nur soweit beansprucht, als die Erfindung nicht vollumfänglich unter Art. 87, Abs. 2, lit. a des Patentgesetzes fällt.