DE1472945A1

DE1472945A1 - Registriermaterial fuer elektrostatische Aufzeichnungen

Info

Publication number: DE1472945A1
Application number: DE1964F0043359
Authority: DE
Inventors: Tsukatani Dipl-Ing Kenmi; Takagi Dipl-Ing Kiyoshi; Tasai Dipl-Ing Kunihiko
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1963-07-06
Filing date: 1964-07-06
Publication date: 1969-05-08
Also published as: BE650164A; DE1472945B2; US3493427A; GB1078434A

Description

FUJITSU LIMITED PA 63/9283 Li/Bz

Oommuniontions and Electronics

Akt.Z.: P 14 72 945.4 Chiyoda Building
14, 2-chome, Marunouchi, Chiyoda-ku "i ^.Jw^'.'Cu

Tokyo/ Japan

Registriermaterial für elektrostatische Aufzeichnungen

Es ist schon "bekannt, elektrisch isolierende Pilme oder Folien als Registriermaterial zu "benützen, indem dieses Material zwischen Elektroden gebracht wird, an die eine Spannung gelegt wird. Es entsteht in der Isolierschicht auf diese Weise ein latentes elektrisches Ladungsbild von der Form der Elektrode. Das latente Bild kann durch farbige Pulver entwickelt werden, die durch elektrostatische Kräfte auf dem latenten Bild festgehalten und durch Wärmeeinwirkung oder ein lösungsmittel fixiert werden. Die auf die "beschriebene Weise erhaltene Registrierung ist nur

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JArt7I1 Abs.2Nr.! Safa3 desXndenjngsge8.v.4,f-196?

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auf einem Blatt oder einer Folie vorhanden.

Die vorliegende Erfindung betrifft Registriermaterial, auf dem gleichartige elektrostatische Bilder nicht nur auf einer einzigen Lage festgehalten werden, sondern in denen mehrere gleichartige Registrierungen durch ein einziges elektrisches Signal nach Art von Durchschlägen, wie sie beispielsweise mit einer Schreibmaschine herzustellen sind, erhalten werden. Verwendet wird dabei die oben beschriebene elektrostatische Registriermethode. Durch mit hoher Geschwindigkeit arbeitende Registriereinrichtungen, die bis jetzt bekannt wurden, können 3-5 Kopien gleichzeitig hergestellt werden. Dabei handelt es sich um mechanische Einrichtungen, Mit elektronischen Einrichtungen.kann bis jetzt nur eine einzige Registrierschicht beschrieben werden und es ist schwierig, sich vorzustellen, wie nach dieser Methode mehrere Registrierungen gleichzeitig erhalten werden können. Demnach war es üblich eine erhaltene Aufzeichnung durch eine besondere Kopiermaschine zu vervielfältigen, wenn mehrere Kopien gefordert wurden. Auf diese Weise konnte jedoch der Vorteil einer Schnellregistrierung nicht ausgeschöpft werden.

Die vorliegende Erfindung zeigt einen Weg,' wie durch eine einmalige Anwendung einer Signalspannung mehrere gleichartige

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Registrierungen nach der schon erwähnten elektrostatischen Registriermethode erhalten werden können. Ganz allgemein wird bei dieser Methode geschichtetes Registriermaterial verwendet. Verglichen mit der Registrierung auf einer einzigen Registrierschicht verlaufen die elektrostatischen Erscheinungen auf verwickelte Weise. Bas geschichtete Registriermaterial muß deshalb in jeder Schicht besonders ausgebildet sein,, um" saubere Aufzeichnungen zu erreichen. Eegistrieriaaterial wie es bis jetzt für die einlagige .Registrierung verwendet wurde, ist für eine mehrlagige Registrierung nicht zu gebrauchen._;

Die ,Erfindung betrifft ein Registriermaterial für elektrostatische Aufzeichnungen, insbesondere zur lagenweisen, gleichzeitig mit der Aufzeichnung erfolgenden Vervielfältigung. Sie ist dadurch gekennzeichnet, daß das Registriermaterial außer einer an sich bekannten, daß ladungsbild aufnehmenden, hochisolierenden Schicht, noch mindestens eine weitere Schicht mit' einer größeren Leitfähigkeit, als die der hochisolierenden Schicht, aufweist, ■

Aus mehreren Vorschlägen für ein vielschichtiges Registriermaterial hat sich-einee herausgeschält, wonach ein Harz oder dergleichen, auf eine Basis aus dünnem Papier oder einem kunststoffilm aufgebracht ist. In mehreren aufeinandergeT schichteten Lagen dieses Materials wird ein elektrostatisches

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Bild erzeugt, daß dem angelegten elektrischen Signal ent=·^ ■·,.* spricht. Dabei ist es entscheidend, die elektrische Leitfähigkeit des gesamten Registriermaterials so einzustellen, daß elektrostatische Störerscheinungen vermieden werden. .

Mit dem elektrischen Registriermaterial nach der Erfindung können saubere Durchschläge von gleichmäßiger Qualität in jeder einseinen Lage des Registriermaterials erhalten werden. Es muß dabei vermieden werden, daß das aufgezeichnete Bild durch das Auftreten überflüssiger elektrostatischer Heibungsaufladung zerstört wird. Ebenso sollte keine Beeinträchtigung der Aufzeichnung durch den bei der späteren Auftrennung der einzelnen Lagen zu erwartenden Spannungsanstieg eintreten. Um diese Bedingungen zu erfüllen, wird ein Aufbau des Registriermaterials, wie ■»... er nachstehend im einzelnen beschrieben ist, vorgeschlagen.

Die Fig. 1-4 stellen Ausführungsbeispiele eines Registriermaterials nach der Erfindung dar. In den Fig. 5-8 sind Anwendungsbeispiele der Erfindung zusammen mit Elektroden t dargestellt, die elektrostatische Ladungsbilder auf das Registriermaterial nach der Erfindung übertragen.

In Fig. 1 besteht eine Basis 1 aus Papier oder einem Kunststoffilm. Diese Grundschicht soll eine spezifische

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Volucienleitfähigkeit von 10 - 10"· 'S/cm haben, wo-.bei unter Volumenleitfähigkeit die in Richtung der Schichtdicke zu messende !leitfähigkeit verstanden werden sollen, ain Material mit einer Leitfähigkeit unter 10"*⁶ S/cm² . v/eist einen Abschirmeffekt gegenüber dem durch das aufgezeichnete Signal hervorgerufenen elektrischen leid auf. Bei einem Material, mit einer Leitfähigkeit von 10 S/cm treten einige Effekte der später au beschreibenden Auf- . lageschicht nicht auf. Mit Z ist eine verhältnismäßig

) leitfähige Harzschicht bezeichnet, die den Ladungszustand einer Ladungsschicht 3 steuert,

Vl'enn die Leitfähigkeit der Zwischenschicht 2 zu groß ist, ist dasSegistriermaterial für eine Mehrfachaufzeichnung nicht geeignet, infolge des oben erwähnten Absqhirmeffektes. Am besten geeignet ist eine Schicht·mit 10 .bis 10 S/cm Volumenleitf^higkeit, und 1(T⁹ bis 1Ö~¹⁰ 3/cm² Oberflächenleitfähigkeit. Für die ladungaaufnehmende Schicht 3 wird, ein Harz mit 1(T¹³ bis 1(Γ¹⁵ S/cm^ spezifischer Leitfähigkeit verwendet, mit diesen ffert behMit die Ladung ihren D 'Jeweiligen Ort auf der Schicht bti, und bildet dort' ein latentes elektrostatisches Bild. Die ,(lickö'3ohicht beträgt 1 * 10/u. 3ie wird durch eine ge^lgttete' Methode hergestellt* Sie Volumensleitfähigkeit-naoh dem Aufbringen der 8öhicht .3. beträgt 10**⁸ bis 10"¹⁰ S/o«² utä die Oberflaohenloitfahig-10"¹⁰ bis 10"¹³ S/cm²» Di$se.'Jieitfähigkeit ist. klein

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genug um die Ladung ortsunveränderlich zu machen. Mit der oben beschriebenen Zusammensetzung des Registriermaterials wird verhindert, daß durch Reibung zwischen den einzelnen übereinander gelagerten Blättern eine zusätzliche ladung erzeugt wird, die ihrerseits-^as elektrostatische Bild zerstören oder die Ursache für Schrnutzansammlungen werden könnte. Dies ist in erster Linie ein Erfolg, der durch die Zwischenschicht hervorgerufen wird. Beim Trennen der einzelnen Lagen des geschichteten Registriermaterials werden 3ntladungserscheinungen vollständig vermieden, weil die gegenseitige Einwirkung, der Ladungen aufeinander durch die Zwischenschicht geschwächt ist. Unter Schichten sollen Basiszwischenschicht, ladungstragende Schicht und Zwischenschicht, einer einzigen Lage des insgesamt mehrlagigen Registrierpacks verstanden werden.

Die Bestandteile und die Herstellungsmethode für daa Registriermaterial wird im folgenden beschrieben.

1, iVaaserläsliches Harz z. B. wässigere Lösung von iolyvinyl und Alkohol, Polyakrylacid Soda, Metylzellulose, Calpokyn, Metylzellulose und Grummi Arabicum usw. und solche au welchen anorganische Salze hinzugefügt werden* boispielsweiae Lice Öaölg,'NaBTO-, MgCl₂, NaQH,C0Q.

2. Organisohes Harz wird'''duroh geeignete Lösungsmittel auf-

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gelöst. Beispielsweise werden ionische oder nicht , ionische Oberfl'?chenaktivatoren, die Ladungsbehindernde Lösungsmittel darstellen, zu den ^jeweiligen organischen lösungen hinzugefügt, in denen Polystyrol, Polymetyliretaäcrelat, folycarbonat, Polyvinylchlorid, Poly- ■ vinylacetal und Polyvinylacetat gelöst sind.

5. Hin ladungsverhinderndes lösungsmittel wird unter dem Handelsnamen "Colcote" von der japanischen Colcote-Cciapany vertrieben.·

4. Zusacmengesetste leitende Schichten können beispielsweise auch durch verteilte feine Pulver von ZnO, ZnS und CupO, CdS, CdSe und SiOp usw. erzielt werden.'

5. ^ie leitfähigkeit der einzelnen Schichten kann auch durch Vakttuffiaufdampfung' von halbleitendem oder leitendem Material eingestellt werden. Zur Vakuumaufdampfung eignen sich beispielsweise CdS, ZnS, (Je, Si, Zn und Ag usw. Die Überzüge werden aus dem Grund vorgesehen, um die obenerwähnten Widerstandswerte durch Änderung der Harzdichte, dem Hinzufügen oder Ändern der J¹Umdicke oder der Abstimmung der Dicke des aufgedampften übersugcjainstellen zu können.

Die ladungstragende Schicht wird auf die Zwischenschicht

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aufgebracht indem am isolierendem Harz eine Schicht von 1 - 10/U auf 4er Zwischenschicht gebildet wird durch Überziehen mit einem. Film in dem PolystyraljdLyearbonat, iolymethylmetaacrelat, Polyvinylchlorid, Polyvinylacetat enthalten ist. Andere Harze; pOlyäthylenpölyprepylen, Polytetrafluorethylen, Polyester Sssigsäurezellulose, ithylzellulose, Sssigsäurezellulose" und Polyisobutylen werden durch ein Lösungsmittel gelöst, und aufgeetrichen.

Der Volumenswiderstand und der Öberflichenwiderstand der ladungstragenden Schicht wird durch den Einfluß der Zwischenschicht verringert. Je nach Notwendigkeit kann der Volumens- und Oberflfichenwideretand eingestellt werden, die Güte der Aufzeichnung kann darüber hinaus verbessert werden durch'Hinzufügen kleiner Mengen ladungsverhindernder Lösungsmittel oder anorganischer Salze. In Fig, 1 ist eine mit 4 bezeichnete Schicht vorgesehen, um das .Einrollen des Papiers zu verhindern. Biese Schicht sollte sorgfältig behandelt werden, weil sie mit der nächsten Lage des iffehrschichten-Hegistriermaterials in Berührung kcsanen kann. Die Schicht sollte Jedenfalls so,zusammengesetzt tynd aufgebracht eein, daß sie fast äen gleichen Volumen- und Oberflächenwiderstand als die Basis 1 hat und ihre Dicke 3 - 8/u beträgt, Ale benutztes Material kann Polyvinylalkohol (RVA), PoljMnethylacrylacid (PMA) Polyvinylacetat (PVA) mit einem leitenden Zusatz vor-

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gesehen werden.

Von dem Registriermaterial, daß ob^n beschrieben ist, werden je nach Anzahl der gewünschten Durchschlage 1-5 lagen zwischen Aufzeichnungselektroden gelegt. Sobald die Hegistrierspannung angelegt wird, bildet sich in jeder lage ein gleichartiges elektrostatisches Bild, daß durch Farbpulver.entwickelt werden kann. Die anzulegende Signalspannung richtet sich nach der Papierdickp. Für ein Paket von 3 lagen mit 30/U Sicke werden ungefähk* 1800 Volt benötigt. Als zeitliche Dauer für die angelegte «Spannung sind 1 - 1Φ/W angebracht. Wenn die Spannungsverteilung "ungleich ist, im Falle des paketierten Registrierniaterials, entstehen große elektrische Feldstärken, weil der Abstand der Schreibelektrode zur ersten ladungstragenden Oberfläche größer ist als der Abstand zwischen den einzelnen lagen. In der Folge könnten starke Corona-Btttladungen auftreten.

Deshalb wird wenn cttr ÖbfrflMcheniwiderstand groß ist, das elektri»che Feld lang·am abgebaut, was insgesamt die Brauchbarkeit des beschriebenen Regletrierroaterialg erhöht. Auf die zweite lage dee geschiehteten Registriermaterials wirkt eine' geringere Spannung, ale auf die •rete lage« Der Einfluß von Corona-^ntledungen ist da-

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durch geringer. Deshalb kann eine Schicht von hohem Widerstand dafür benutzt werden. Damit werden die Spannungen, die zwischen jeder Lage anliegen, faet gleich, wenn die Art und die Dicke der Lagen konstant gehalten werden. Fir die unterste Lage besteht nicht die Notwendigkeit, daß sie von einem elektrischen Feld durchsetzt wird. Ausdiesem Grunde kann eine Zwischenschicht mit großer Leitfähigkeit dafür benutzt werden. In diesem Fall ist die an die letztgenannte Schicht angelegte Spannung nicht so groß. Die Leitfähigkeit der Zwischenschicht kann deshalb mehr als 10" S betragen. Es kann deshalb eine Schicht mit niederem Widerstand, beispielsweise eine Metallschicht benutzt werden.

Die Zusammensetzung des Hegistriermaterials ist nicht ■'auf die oben erwähnte Schichtung mit 3-4 Schichten beschränkt.

in Fig. 2 gezeigt, ist die Schicht 1 diejenige, in welcher die Leitfähigkeit auf den oben angegebenen Wert beschränkt ist. Dabei einö das Papier oder die Folie für die Grundlage- oder Basieachicht und die Zwischenschicht zu einer einzigen Schicht zusammengefasst. Es wird dabei eine Schicht verwendet, in der das oben erwähnte Zwischenschiohtmmterial mit Papier oder einer perforierten Folie zusammen*- verarfceitet ist. Es kann auch eines der Materialien verwendet werden, in dem ladungsverhütende !düngemittel oder

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Salze verteilt sind, um einen Film mit entsprechender leitfähigkeit zu erhalten. Auf die so erhaltene, kombinierte Basis- und Zwischenschicht kann die ladungstragende Schicht 3 aufgelegt sin. Wie in flg. 5 dargestellt, kann der erstrebte Zweck auch dadurch erreicht werden, daß nicht nur auf einer Seite der Basis- ader ünterlagenschicht eine zweite Schicht aufgebracht wird, sondern auch indem eine verhältnismäßig leitfähige Schicht 2 auf einer Seite der Grundlage 1 aus Papier oder Kunststöffilm und auf der anderen Seite die ladungstragende Schicht 3 vorgesehen ist. " . .

Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist in Hg. 4 zu erkennen. Ss besteht aus einem dünnen Film 5 mit 5-1Q/U Dicke als Basis- und gleichzeitig ladungstragende Schicht mit einer aufgebrachten leitfähigen Schicht 6. Bas mehrschichtige Hegistriermaterial, das im Vorstehenden beschrieben ist, kann selbstverständlich auch in einzelnen Lagen verwendet werden.» wobei ebenfalls ein sauberes Bild entsteht. Bei einer derartigen Verwendung ist es jedoch nicht nötig, den Abschirmeffekt in Betracht zu ziehen, weil das elektrostatische Feld nicht auf eine aweite, tieferliegende tage einwirken, muß. In diesem lall ist es dagegen not- . wendig, da0 die Isolation der ladungstragenden Schicht gut und auch gleichmäßig verteilt ist, weil?die ladungstragende Schicht direkt der Einwirkung von möglichen Corona-JSnt- .

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ladungen ausgesetzt ist. Deshalb ist es auch nicht angebracht, für die Zwischenschicht eine solche von niederem Widerstand, beispielsweise aus Metall, zu verwenden. Das beschriebene Registriermaterial wird, wie schon erwähnt, zwischen zwei Elektroden gelegt. Zur Ausbildung eines latenten Ladungsbildes wird an die Elektroden eine Signalspannung angelegt. Die Konstruktion der elektroden ist nicht kritisch. Es können .Elektroden verwendet werden, die für elektrostatische Aufzeichnungen allgemein üblich sind. Zum Beispiel wird, wie in Fig. 5A und B und β dargestellt ist, das Registriermaterial 1 zwischen zwei -Elektroden 2 und geführt. Sin zu druckender Buchstabe wird aus der Buchstabenwalze, als welche die .Elektrode 3 ausgebildet ist, mit Hilfe nicht näher dargestellter elektronischer Mittel gewählt und durch Anlagen einer Spannung zwischen den .Elektroden, gedruckt, üin anderes Ausführungsbeispiel einer Druckeinrichtung ist in den Figuren 7A und B gezeigt. Dabei ist das Registriermaterial 1 zwischen einer .Slektrede 2, die aus einer Matrix von Stiften besteht und einer Sanncel-Slektrode geführt. Der zu druckende Buchstabe wird elektronisch durch Auswahl entsprechender Stifte aus der Matrix gebildet. Die -Registrierung geschieht wieder durch Anlegungf einer Spannung an die Druck- und Sammel-Elektrode.

Sin anderes Beispiel stellt ein Faksimile-System dar.

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Dabei ist das Registriermaterial 1 auf eine Trommel 3 aufgewickelt. Sine Schreibelektrode 2 bewegt sich in Achsrichtung der rotierenden Troinme. Als Schreibelektrode kann irgendeine der in den Figuren 5-7 dargestellten Elektroden verwendet werden.

Praktische Ausführungsbeispiele für die Herstellung des fiegistriermaterials werden in den folgenden Abschnitten beschrieben. Eine wässrige Lösung ron 5'/° P¥A und 5?° Lice wird auf ein Papier von 30/U aufgebracht. Dann wird eine lolycarbonat-Lösung aufgetragen. Das erhaltene

Hegistrierpapier weist eine Volumensleitfähigkeit von 10~⁸ S/cm² und eine Oberflächenleitfähigkeit von 10~¹⁰S/cm² auf. Die Dicke des gesamten Papiers wird dann ungefähr 38/U. Vier Lagen des so erhaltenen Registrierpapiers werden dann zwischen eine Buchstaben- und eine Gegenelektrode gebracht. Durch Anlegen -von 2400 Y wird ein gleichmäßiges elektrostatisches Bild in jeder einzelnen Lage erhalten. Anschliessend werden die Lagen getrennt und entwickelt durch eine Sntwicklermasse, die zusammengesetzt ist aus farbigem Harzpulver und Glaskugeln. Die erhaltenen sichtbaren Bilder werden durch Hitze fixiert und so ein sauberes Bild auf

jeder Lage erzielt.

In einem zweiten Ausführungsbeispiel des Registriermaterials

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i.

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nach der üir findung werden einem dünnen Papier von 25/u Stärke bevor das Fapier bei seiner Herstellung voll-

■ kommen trocken ist, folgende Lösungen zugesetzt: Dem für die 1. lage bestimmten Papier eine wässrige Lösung von

'< 10$ PVA und 0,5$ Lice; dem für die 2. bis 4. lage vorgesehenen Papier eine wässrige Lösung von 5fo PVA und 0,5$ Lice. Pur die 5. Lage wird dem Papier eine wässrige Lösung von 5% PVA und 3f° Lice zugeführt. Durch diese Behandlung wird auSerdem Knittern vermieden und die Aufrollneigung des Papiers verringert. Die ladungstragende Schicht wird diirch Auftragen von 5?° PC in ungefähr 5/u Dicke auf das einzelne Papierblatt erzeugt. Die Leitfähigkeitswerte

—R P

für die 1. Lage betragen: Volumensleitfähigkeit 10~ S/cm

— 1 1 P

und Oberflächenleitfähigkeit 10" 3/cm . ?ür das Papier der 2. bis 4. Lage betragen die Volumensleitfähigkeit 10~⁹ S/cm^ und die Oberflächenleitfähigkeit 10"¹² S/cm², Das Papier, das für die 5. Lage vorgesehen ist, hat eine

—7 - 2 Volumensleitfähigkeit von 10 3/cm und eine Oberflächenleitfähigkeit von 10 3/cm . Durch Aufeinanderschichten ) der einzelnen Lagen und Anlegen von 3500 V zwischen Stiftelektrodenfür die Dauer von 20 /u see und anschließender Pulverentwicklung werden gleichmäßige und saubere Bilder in jeder Lage erzielt.

Bin drittes Ausführungsbeispiel für ein Registriermaterial

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nach der -Erfindung wird erhalten, wenn auf einem Film von Polyäthylenterephtalat mit 6 /u Dicke eine Schicht von 15/U Dicke aus einer Aufschwemmung von 50 Teilen ZnO-Pulver in 100 Teilen einer 5$igen wässrigen Lösung von Polyvinylalkohol aufgebracht ist. Die Volumensleitfähig-

—Q 2 keit der aufgebrachten Schicht ist 10 " S/cm . Drei .Lagen des so erhaltenen fiegistriermaterials wurden mit einer Impulsspannung von 200 V und 20/usec - Dauer behandelt. Nach einer Pulverentwicklung zeigten sich saubere Ladungsbilder' von gleichmäßiger Qualität.

4 Patentansprüche

Bl. Zeichnungen ./.

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Claims

X PA'21/570/4· " - 1ε -

f.a.'t en tan^prüche •'t ' ^:

> 1

,Kdgistriermaterial für ,elektrostatische 'AufWlchnttti» ge&, insbesondere sur lagenweisen, gleichzeitig mit 4er Aufzeichnung-erfolgenden Vervielfältigung, dadurch gslcenneeichnet, daß das jtegistriermateriai^Äußer V,. .'■5 ' einer an sich bekannten, das !ladungsbild aufnehmenden, höohisolierenden Schicht*.noch mindestens s&ne weitere. Schicht mit einer größeren Leitfähigkeit, als die der hochisolierenden^Schicht,"aufweist.< . ,/

.. ' ' . -' ■■■:'■■.■,■:■ ♦ *

.. ;' 2. Hegistriermaterial nach Anspruch, 1 ._$ dadurch gekenn*, |0„ zeichnet, daß "eine Schicht mit 10 bis 10" S/cn

Leitfähigkeit in Mckenrichtung der Schicht auf einer Basisschicht aufgebracht ist und eine hochisolierende ♦ Schicht mit 1 - 10vu Dicke auf der leitfähigen Schicht aufgetragen ist.

5. Registriermaterial nach Anspruch 2, dahingehend abgeändert, daß die leitfähige Schicht und die hoehisolierende Schicht auf entgegengesetzten Seiten der Basisschicht aufgebracht sind. ■

4. Segistriermaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schicht mit 10~⁶ bis 10~⁹ 3/cm² Leitfähigkeit in Sickenrichtung auf der Rückseite eines isolierenden Filmes von 1 - 10 /U Dicke aufgetragen ist.

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i Unterlagen lArtJ.Si Abs.2Nr.! Satz3desÄndÄunflsg«**».4.S496?

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