DE1020235B

DE1020235B - Photoelektrisches Verfahren und Einrichtung zur Erzeugung photographischer oder radiographischer Bilder

Info

Publication number: DE1020235B
Application number: DEB37733A
Authority: DE
Inventors: Jean Berchtold
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1954-11-02
Filing date: 1955-11-02
Publication date: 1957-11-28
Also published as: US2866903A; CH326194A; FR1139647A

Description

DEUTSCHES

Es sind bereits verschiedentlich Verfahren vorgeschlagen worden, welche die Herstellung von photographischen Bildern mit Hilfe einer Photowiderstandsschicht auf einem gegen den elektrischen Strom empfindlichen Papier zum Gegenstand haben, auf dem durch dessen Wirkung sichtbare Veränderungen entstehen (vgl. z. B. die deutschen Patentschriften 674 999, 684 619 und 913 022).

Prinzipiell steuert bei solchen Verfahren die zu reproduzierende und auf die Photohalbleiterschicht fallende Lichtverteilung einen örtlich wechselnden Stromfluß in bildmäßiger Weise. Die sich ergebende Stromverteilung wird dazu benutzt, ein sogenanntes Elektroschreibpapier in einer dem Original entsprechenden Weise in seiner Schwärzung oder Färbung zu beeinflussen.

Die bisher beschriebenen Verfahren weisen jedoch Mängel auf, die eine praktische Verwendung derselben bis heute verhindert haben.

In erster Linie ist der Umstand nachteilig, daß einerseits empfindliche Stromregistrierpapiere zwangläufig feucht sein müssen, weil sie einen elektrolytischen Prozeß benutzen, anderseits Photohalbleiter von Feuchtigkeit angegriffen werden. Dieser Angriff wird zudem während der Bilderzeugung durch den StromfLuß zwischen Elektrolyt und Photohalbleiter außerordentlich verstärkt.

Ein solches Verfahren läßt sich in der bekannten Ausführungsform, d. h. mit direktem Kontakt der Photowiderstandsschicht zum Registrierpapier, praktisch nicht anwenden, da eine Bildherstellung gleichzeitig die Zerstörung der lichtempfindlichen Schicht zur Folge hat.

Ein weiterer Mangel ergibt sich aus der Tatsache, daß die Leitfähigkeitszunahme von empfindlichen Photohalbleitern bei schwacher Beleuchtung klein ist im Vergleich zu deren Dunkelleitfähigkeit. Dadurch, daß auch unbelichtete Stellen der Halbleiterschicht bereits einen nennenswerten Stromfluß durchlassen, wird der Kontrast der Reproduktion stark geschwächt. Der Kontrastverlust ist bei schwacher Beleuchtung besonders stark und setzt die nutzbare Empfindlichkeit des Systems herab. Ein optisches Abbildungsverfahren wird dadurch praktisch verhindert.

Ein weiteres Hindernis entsteht aus der Schwierigkeit, mit festen Elektroden auf der ganzen Fläche des Registrierpapiers einen einwandfreien und gleichmäßigen Kontakt zu gewährleisten.

Die Erfindung weist einerseits auf Maßnahmen hin, die geeignet sind, diesen Übelständen abzuhelfen, anderseits wird eine Herstellungsmethode einer zur Durchführung dieses Verfahrens geeigneten Vorrichtung beschrieben.

Bei dem Verfahren nach der Erfindung wird ein direkter Kontakt der Photowiderstandsschicht zum elektroempfindlichen Papier, wie dies bei den bisher beschriebenen Verfahren durchwegs erwähnt wird, durch das Einführen einer weiteren, zwischen Photowiderstands-

und Einrichtung

zur Erzeugung photographischer
oder radiographischer Bilder

Anmelder:
Jean Berchtold, Zürich (Schweiz)

Vertreter: Dipl.-Ing. E. Prinz, Patentanwalt,
Gräfelfing bei München, Aribostr. 14

Beanspruchte Priorität:
Schweiz vom 2. November 1954

Jean Berchtold, Zürich (Schweiz),
ist als Erfinder genannt worden

schicht und Elektroschreibpapier liegenden Schicht vermieden. Diese zusätzliche Schicht verhindert einerseits, daß die Photowiderstandsschicht mit der Feuchtigkeit des Elektroschreibpapiers in Berührung kommt und dadurch elektrolytische Vorgänge, die bei Stromfluß an Elektroden entstehen, zerstört wird, anderseits besitzt sie die Besonderheit einer vorwiegend auf die transversale Richtung beschränkten Leitfähigkeit für den elektrischen Strom. Durch diese Eigenschaft wird erreicht, daß die bildmäßige Stromverteilung in kongruenter Weise von der Photowiderstandsschicht zum elektroempfindlichen Papier geleitet wird.

Die Arbeitsweise des Verfahrens wird im folgenden an Hand der zu seiner Durchführung dienenden Anordnung erläutert, die in der Zeichnung dargestellt ist.

Die zu reproduzierende Licht- oder die Strahlungsverteilung fällt durch die durchsichtige Elektrode 1 auf die Photowiderstandsschicht 2 und verändert deren Widerstand in bildmäßiger Weise. Die Projektion der Vorlage kann in üblicher Weise mittels einer Optik erfolgen oder durch Belichtung oder Bestrahlung in der Durchsicht.

Im elektrischen Kontakt mit der Photowiderstandsschicht liegt die erwähnte Schicht 3, zwischen deren freien Fläche und der Gegenelektrode 5 ein Elektroschreibpapier 4 gepreßt wird, welches durch Stromdurchgang eine Änderung seiner Schwärzung erfährt.

Eine äußere Spannungsquelle 6 wird — gegebenenfalls unter Zwischenschaltung eines weiter unten erwähnten Schaltmechanismus 9 — zwischen 1 und 5 angeschlossen.

709' 807/238

Durch das Zusammenwirken der Belichtung und des elektrischen Potentials fließt eine der örtlichen Belichtungsstärke entsprechende Stromdichte sowohl durch die Photowiderstandsschicht wie durch die Zwischenschicht 3 und durch das elektroempfindliche Papier, wodurch in letzterem eine sichtbare Wiedergabe der in 1 auftreffenden Lichtverteilung entsteht.

Der Dunkelwiderstand von empfindlichen Photowiderstandsschichten ist jedoch meist nicht so unbegrenzt,

verteilt. Gleichzeitig mit einer raschen Temperaturerhöhung auf etwa 12O⁰C wird ein Druck von etwa 50 Atmosphären auf das Selenpulver ausgeübt, mittels einer Flachpresse aus poliertem rostfreiem Stahl oder 5 einer dicken Glasplatte. Dank der thermoplastischen Eigenschaften des amorphen Selens bildet sich vorerst eine viskose Schmelze, die jedoch bald in der metallischen und lichtempfindlichen Modifikation kristallisiert. Die Größe der Pulverteilchen besitzt einen weitgehenden

wie dies für ein solches Verfahren erwünscht wäre. Um io Einfluß auf die erhaltenen Ergebnisse. Da die Kristallilediglich den durch den Lichtstrom ausgelösten Leit- sationskerne vorwiegend an der Oberfläche der Teilchen fähigkeitsunterschied auszunutzen, kommt erfindungs- konzentriert sind, enthält zu fein gepulvertes Selen eine gemäß eine besondere Arbeitsweise des Verfahrens zur zu große Anzahl dieser Kerne, und es kann daher kristalli-Anwendung, bei welcher die Belichtung diskontinuierlich sieren, bevor es in eine kompakte Schicht übergeführt erfolgt und das angelegte Potential während der Dunkel- 15 wurde. Mit Teilchen von einer Größe von 50 bis 120 μ pausen umgepolt wird. Der Dunkelstrom wird so zu erzielte man die besten Ergebnisse. Nach weitgehend einem Wechselstrom umgewandelt, der elektrolytisch erfolgter Kristallisation des Selens wird die Temperatur unwirksam ist. Der aktive Stromfluß ergibt sich aus der unter Druck auf etwa 180°C gesteigert. Der elektrische Differenz von Hellstrom und Dunkelstrom und ist in Widerstand wird dadurch verringert und die Lichterster Annäherung proportional zur auftreffenden Be- 20 empfindlichkeit des Materials erhöht,
lichtungsstärke. Die Dunkelleitfähigkeit wird auf diese Die Dicke der Selenschicht beeinflußt natürlich weit-Weise kompensiert, so daß eine bedeutende Verbesserung gehend deren Widerstand und Empfindlichkeit. Obwohl des photographischen Kontrastes erzielt wird. man mit Vorteil möglichst dünne Schichten aufbringt, Die Unterbrechung der Lichtstrahlen kann mittels sind solche nicht leicht gleichmäßig zu erhalten. Hohe eines Verschlusses erfolgen, der vor der Lichtquelle oder 25 Empfindlichkeit erzielte man mit etwa 50 μ dicken des gegebenenfalls benutzten Objektivs liegt oder durch Schichten.

Unterbrechung der Stromzufuhr zu der Lichtquelle 7 Die durchsichtige Elektrode 1 muß Eigenschaften erreicht wird. Eine Umkehrung des die Einrichtung besitzen, welche einen Kompromiß erfordern; ihre elekspeisenden Stroms und eine Unterbrechung des Stroms trische Leitfähigkeit muß groß genug sein, um den zum der Lichtquelle kann leicht durch geeignete Mittel er- 30 Betrieb der Einrichtung erforderlichen elektrischen Strom folgen, z. B. durch einen Polumschalter 9, welcher durch ohne wesentlichen Spannungsabfall zu leiten, und gleichzweckdienliche, nicht gezeigte Mittel betätigt wird. zeitig muß sie möglichst durchlässig für die verwendete Generell ist es möglich, die Einrichtung mit einem Netz- Strahlenart sein. Außerdem muß der Kontakt dieses wechselstrom und die Lichtquelle mit einem pulsierenden Films mit der photoelektrischen Schicht vollkommen sein Gleichstrom zu betreiben, welcher von einer gleich- 35 und die Bildung einer Sperrschicht mit hohem Widerstand gerichteten Phase desselben Netzes geliefert wird. Die verhindert werden. Dieser Hinweis gilt natürlich eben-Trägheit der Lichtquelle muß in diesem Fall gering sein, falls in bezug auf den Kontakt der Schichten 2 und 3. wie z. B. bei einer Fluoreszenzlampe. Die Frequenz eines Eine dünne, auf die Selenschicht unter Vakuum aufsolchen periodischen Systems wird nach oben durch die gedampfte Goldschicht erwies sich für die Deckelektrode 1 Trägheit des Photowiderstandes begrenzt, welche sich in 40 als geeignet. Ihr elektrischer Widerstand kann ohne einer Verzögerung des Ansprechens auf Helligkeitsände- Verschlechterung ihrer Durchlässigkeit noch verringert rungen und in einer Schwächung der durch hohe Lichtfrequenzen erzeugten Stromänderungen bemerkbar macht.
Die untere Grenze ergibt sich aus der Notwendigkeit, eine
Mindestzahl von Perioden für die Belichtung auszunutzen, 45
um ein gleichmäßiges Resultat zu erzielen.

Schichten mit transversal bevorzugter Leitfähigkeit 3 können z. B. auf folgende Weise hergestellt werden:

Dünner lackierter Metalldraht aus Kupfer oder Nickel,

ähnlich wie er für elektrische Wicklungen verwendet 50 Kupplung aromatischer Diazoniumverbindungen mit

wird, wird mit einer Lösung eines härtbaren Kunstharzes einem aromatischen Amin oder Phenol. Bei Stromfluß in einem leicht flüchtigen Lösungsmittel, z. B. -»AraldiU
in Aceton, benetzt und so auf einem festen Rahmen
gewickelt, daß der Hauptteil der Wicklung parallel und

geradlinig verläuft. Durch die kittende Wirkung des 55 z. B. in der Nähe der (chemisch inerten) Anode durch

getrockneten, aber noch ungehärteten Kunstharzes ver- elektrochemische Bildung von Chlor aus einem löslichen

hält sich die Spule wie ein fester Körper. Die geraden Chlorid bewirkt werden. Andere Methoden zur Bildung

Abschnitte werden getrennt und in paralleler Weise zu oder Zerstörung von Farbstoffen sind durch die vom

einem rechtwinkligen Körper gestapelt und der Kunstharz Stromdurchgang herrührenden Änderungen des p_H-

durch Wärmebehandlung gehärtet. Der erhaltene elek- 60 Wertes sowie des Oxydations- oder Reduktionspotentials

frisch anisotrope Körper läßt sich, senkrecht zu den möglich. Es sei bemerkt, daß diese Bildung oder Zer-Drahtabschnitten, zu Platten schneiden mit einer streng
auf die Querrichtung beschränkten Leitfähigkeit.

Die auf diesen Platten liegende Photowiderstandsschicht muß äußerst homogen und gleichmäßig sein und 65 einen einwandfreien Kontakt gewähren.

Die für das Verfahren benutzten Schichten aus Selen werden auf folgende Weise erzeugt:

Amorphes Selenpulver wird in gleichmäßiger und

werden durch Verwendung einer weiteren durchsichtigen Schicht eines Metalloxyds, welches ein guter Elektrizitätsleiter ist.

Die Umwandlung der bildmäßigen Stromverteilung in entsprechende Tönungen erfolgt leicht mit Hilfe eines elektroempfindlichen Papiers.

Eine zu diesem Zwecke geeignete Bildung von Farbstoffen aus farblosen Chemikalien erzielt man z. B. durch

wird die Reaktion durch "den Anstieg des p_H-Wertes in der Nähe der Kathode ausgelöst.
Die Entfärbung eines geeigneten Farbstoffes kann

störung von Farbstoffen nahezu gleichzeitig mit dem Stromdurchgang erfolgt, so daß das fertige Bild schon während der Belichtung selbst erzeugt und sichtbar wird.

Die Gegenelektrode 5 soll einerseits einen gleichmäßigen Kontakt zum Papier gewährleisten, anderseits vom wiederholten elektrochemischen Angriff des Stromes nicht verändert werden.

Diesen Bedingungen wird Genüge getan durch Ver

dünner Schicht auf eine der vorhin hergestellten Platten 7° Wendung von Kautschuk mit einem hohen Graphitgehalt.

Dieses Material weist neben einer genügenden elektrischen Leitfähigkeit eine hohe Elastizität und Korrosionsbeständigkeit auf.

Die erzielte Empfindlichkeit, d. h. der umgekehrte Wert der zur Belichtung mit einer gegebenen Belichtungsstärke erforderlichen Zeit hängt vorwiegend von der Dicke der Selenschicht und von der daran angelegten Spannung ab. Obwohl eine Erhöhung der Spannung auch eine Zunahme der Empfindlichkeit mit sich bringt, wird die Belastung durch die Temperaturzunahme der Photowiderstandsschicht begrenzt. Man hat für verschiedene Photowiderstandsschichten Spannungen zwischen 4 und 150 Volt benutzen können.

Das Bilderzeugungsverfahren geht demnach wie folgt vor sich:

Ein Blatt Papier, welches vorher in ein Bad des Materials eingetaucht wurde, welches dieses elektroempfindlich macht, wird zwischen die in der Querrichtung leitenden Schicht und die Elektrode 5 eingepreßt. Das zu reproduzierende Bild kann optisch proji- ao ziert oder, falls die Vorlage durchsichtig ist, in der Durchsicht auf die photoempfindliche Schicht belichtet werden, wobei Belichtung und Speisestrom der Einrichtung gegebenenfalls unter Verwendung des vorstehend erwähnten Synchronisationsmechanismus eingeschaltet werden. Nach der erforderlichen Belichtungszeit wird die erhaltene Kopie aus der Einrichtung entnommen und getrocknet.

Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens können wie folgt zusammengefaßt werden:

Das Kopiermaterial braucht selbst nicht lichtempfindlich zu sein, das Fehlen von Silbersalzen ergibt ein wirtschaftliches Verfahren, eine weitere chemische Behandlung nach der Belichtung wird nicht benötigt, und der Abdruck ist sofort nach der Belichtung sichtbar. Durch Verwendung von verschiedenen Arten empfindliches Papier können je nach Bedarf Negativ- oder Positivkopien erhalten werden.

Eine dem Auge angenäherte Empfindlichkeit wird leicht mit Hilfe von Filtern erzielt.

Die Empfindlichkeit von Selen oder anderen geeigneten Stoffen, wie Thalliumsulfid, Cadmiumsulfid u. a., außerhalb des sichtbaren Spektrums kann zur Photographie mit einer analogen Einrichtung mittels Ultraviolett- oder Ultrarotstrahlen oder zur Herstellung von radiographischen Aufnahmen ausgenutzt werden.

Gegenüber dem Stand der Technik werden die folgenden hiermit dargelegten Fortschritte erwähnt:

Die Trennung des Photohalbleiters vom feuchten Elektroschreibpapier durch eine vorwiegend in transversaler Richtung leitende Schicht, der bedeutende Kontrastgewinn als Folge der kombinierten intermittierenden Belichtung und Wechselstromspeisung, die Verwendung von elektrisch leitendem Kautschuk als Gegenelektrode des Registrierpapiers mit den Vorteilen der chemischen Indifferenz und der gleichmäßigen Kontaktgabe.

Claims

Patentansprüche

1. Photoelektrisches Verfahren zur Erzeugung photographischer oder radiographischer Bilder, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst in an sich bekannter Weise auf einer Photowiderstandsschicht bildmäßig verteilte Widerstandsunterschiede erzeugt und diese durch eine in transversaler Richtung gut leitende und in Längsrichtung schlecht leitende und einseitig mit der Photowiderstandsschicht sich in Kontakt befindliche Schicht und mit Hilfe einer äußeren Stromquelle auf ein Stromregistrierpapier übertragen werden, auf dem durch elektrochemische Reaktionen ein sichtbares Bild der Widerstandsunterschiede erzeugt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Belichtung oder Bestrahlung während der Aufnahme unter gleichzeitiger Umkehrung der Polarität der angelegten Spannung periodisch unterbrochen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Spannung ein Wechselstrompotential angelegt wird und daß eine halbwellige, gleichgerichtete Spannung vom selben Stromnetz zur Betätigung einer Licht- oder Strahlungsquelle mit geringer Trägheit verwendet wird, welche das Licht oder die Strahlung für die Reproduktion liefert.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein gefärbtes Stromregistrierpapier verwendet wird, das durch die Wirkung des Stroms unter Erzeugung einer Positivkopie des Originals entfärbt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein farbloses Stromregistrierpapier verwendet wird, das durch die Wirkung des Stroms unter Erzeugung einer Negativkopie des Originals gefärbt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Belichtung durch sichtbares Licht erfolgt.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Belichtung durch infrarote Strahlen erfolgt.

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Belichtung durch ultraviolette Strahlen erfolgt.

9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bestrahlung durch Röntgenstrahlen erfolgt.

10. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 8, gekennzeichnet durch eine in transversaler Richtung gut leitende und in Längsrichtung schlecht leitende Photo Widerstandsschicht (3), eine auf der freien Seite der letzteren angeordnete, elektrisch leitende Schicht (2) mit geringer Absorption für die verwendete Strahlung, eine flächenhafte Elektrode (5), zwischen welcher und der freien Fläche der genannten, vorwiegend in transversaler Richtung leitenden Schicht (3) ein Bogen (4) eines Stromregistrierpapiers eingepreßt ist, auf dem mittels einer zwischen der elektrisch leitenden Schicht mit geringer Absorption und der erwähnten flächenhaften Elektrode angelegten Spannung eine sichtbare Wiedergabe der die Photowiderstandsschicht treffende Licht- oder Strahlungsverteilung erfolgt.

11. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die in Querrichtung gut leitende und in Längsrichtung schlecht leitende Schicht (5) aus einer Vielzahl gleich langer Abschnitte feiner Metalldrähte besteht, welche um ihren Kreisumfang isoliert und senkrecht zur Oberfläche der genannten Schicht angeordnet sind.

12. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die photoleitende Isolierschicht aus hexagonalem Selen besteht.

13. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die leitende Elektrode aus einer mit einer elektrisch leitenden Kautschukschicht bedeckten Metallplatte besteht.

14. Einrichtung nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch Mittel zur periodischen Unterbrechung der Bestrahlung oder Belichtung und gleichzeitiger Umkehrung der Polarität der angelegten Spannung.

15. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch leitende Schicht mit geringem Absorptionsvermögen aus Gold besteht.

16. Einrichtung nach Anspruch 15, gekennzeichnet durch eine weitere Schicht aus einem durchscheinenden

elektrisch leitenden Metalloxyd auf der Oberfläche der Goldschicht.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 674 999,684 619,913 022.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen