DE1916958C - Elektrophotographisches Verfahren zur Herstellung einer bildmäßigen Aufzeichnung auf einem dielektrischen Aufzeichnungsmaterial und Gerät zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents
Elektrophotographisches Verfahren zur Herstellung einer bildmäßigen Aufzeichnung auf einem dielektrischen Aufzeichnungsmaterial und Gerät zur Durchführung des VerfahrensInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein elektrophotographisches Verfahren zur Herstellung einer bildmäßigen Aufzeichnung
auf einem dielektrischen Aufzeichnungsmaterial, das, flächenparallel zu einer photoleitfähigen
Schicht, mit dieser zwirnen zwei ebenen
Elektrodenplatten angeordnet ist, bei dem die photoleitfähige Schicht bildmäßig belichtet und an die
Elektroden eine Spannung angelegt wird, die ein elektrisches Feld erzeugt, dessen Intensitätsverteilung
durch bildmäßige Belichtung der photoleitfähigen Schicht bestimmt wird.
In der Bürotechnik, auf dem Gebiet der Dokumentation bzw. in vielen anderen Gebieten gewinnt
das Problem der billigen und einfachen Hersteilung von Vervielfältigungen immer größere Bedeutung.
Es hat daher nicht an vielen Versuchen gefehlt, dieses Problem zu lösen.
Es ist bekannt, auf photochemischem Wege Kopien herzustellen. Große Verbreitung hat in den letzten
Jahren ein Verfahren gewonnen, das elektrophotographisch mit Ladungsbildcrn als Zwischenbilder
arbeitet (Xerographie). Bei einem derartigen bekannten Verfahren wird zur Erzeugung eines Ladungsbildes
auf einem isolierenden Aufzeichnungsmaterial dieses sehr nahe an eine photoleitfähige Schicht gebracht
und auf dieser photoleitfähigen Schicht ein primäres Ladungs- bzw. Leitfähigkeitsbild dadurch gebildet,
daß sie einer bildmäßigen Belichtung ausgesetzt wird. Ein dem primären Ladungs- bzw. Leitfähigkeitsbild
entsprechendes sekundäres Ladungsbild wird dabei auf dem isolierenden Aufzeichnungsmaterial dadurch
hergestellt, daß ein elektrisches Gleichfeld zwischen
ίο photoleitfähiger Schicht und dem Aufzeichnungsmaterial
erzeugt wird. Prinzipiell ist also die bildmäßige Differenzierung eines elektrischen Feldes mittels
einer bildmäßig belichteten photoleitfähigen Schicht, um auf einem die.t_>.trischen Material eine
Aufzeichnung in Form eines Ladungsbildes zu erzielen, bekannt (deutsche Auslegeschrift 1 063 899 und britische
Patentschrift 1092 813).
Obwohl vorstehend geschilderte Verfahren in der Praxis weite Verwendung gefunden haben, haftet
ihnen jedoch der prinzipiellr Nachteil an. daß im Rahmen eines Belichtungsvorgan^es immer nur eine
Kopie hergestellt werden kann.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art unter Anwer
Jung eines anderen physikalischen Prinzips so zu verbessern, daß mehrere Kopien gle' .hzeitig innerhalb
eines Belichtungs*'organges hergestellt werden können.
Die Lösung dieser Aufgabe gelingt gemäß der Erfindung dadurch, daß während der Belichtung der
photoleitfähigen Schicht oder innerhalb ihrer Relaxationszeit nach ihrer Belichtung ein hochfrequentes
elektrisches Wechselfeld erzeugt wird, daß ein dielektrisches Aufzeichnungsmaterial verwendet wird, das
durch Erwärmen auf eine Aufzeichnungstemperatur T sichtbar veränderbar ist und dessen Wirk widerstand
kleiner als der der unbeleuchteten pho'oleitfähigen Schicht ist, daß das Wechselfeld mit einer für die
Erwärmung des dielektrischen Aufzeichnungsmaterials ausreichenden Feldstärke eine Zeit r aufrechterhalten
wird, die von der Frequenz des-Feldes, der Aufzeichnungstemperatur
T, des dielektrischen Aufzeichnungsmaterials sowie von der in dem Aufzeichnungsmaterial
erzeugbaren Feldstärke abhängt, die eine Funktion des
Impedanzverhältnisses zwischen photoleitfähiger Schicht und dielektrischem Aufzeichnungsmaterial
ist, und daß die Intensitätsverteilung des Feldes in dem dielektrischen Aufzeichnungsmaterial bildmäßig
differenziert wird durch eine bildmäßig verteilte Wirkwiderstandserniedrigung der photolei'fähigen
Schicht unter den Wert ihrer Reaktanz, wozu die pnotoleitfähige Schicht mit einer Beleuchtungsstärke
IA bildmäßig belichtet wird, die bei alleiniger Anwendung,
ohne eine Erwärmung durch das hochfrequente elektric ' e Wechselfeld, den Impedanzwert
der photoleitfähigen Schicht an den des dielektrischen Aufzeichnunk-smaterials anpaßt.
Um ein Negativ nach der Kopiervorlage zu gewinnen, ist zweckmäßigerweise die maximale Beleuchtungsstärke
der bildmäßigen Belichtung auf der photoleitfähigen Schicht gleich der Beleuchtungsstärke /,,.
Zur Herstellung eines Positivs nachder Kopiervorlage dagegen wird die phololeitfähige Schicht total mit der
Beleuchtungsstärke lA belichtet und dieser Belichtung
überlagert bildmäßig belichtet. Der Unterschied /wischen Positiv und Negativ wird also in diesem Fall
durch Steuerung des Beleuchtungspegels erzielt, der das Lichtmuster festlegt. Dies hat seinen Grund darin.
daß ein Lichtmuster aus Bereichen niedriger und hoher Intensität zusammengesetzt ist, und auf Grund
der Entdeckung, daß das Aufzeichnungsmaterial in den Bereichen auf Aufnahmetemperatur erhitzt und
dadurch sichtbar verändert wird, die Bereichen der photoleitfähigcn Schicht gegenüberliegen, die nur
Belichtungsintensitäten einer bestimmten Größe ausgesetzt wurden. Es tritt jedoch keine Veränderung
in solchen Bereichen des Aufzeichnungsmaterials auf. die solchen Bereichen der photoleitfähigen
Schicht gegenüberliegen, welche Belichtungsintensitäten einer Größe ausgesetzt wurden, die entweder
niedriger oder höher als die vorher genannte vorbestimmte Größe ist, bei der sichtbare Veränderung
eintritt. Wenn dementsprechend die Intensität der Beleuchtung bestimmter Bereiche eines Lichtmusters
über oder unter die vorbestimmte Größe gelegt wird und die Intensität der Beleuchtung anderer
das Lichtmuster bestimmender Bereiche bis zur vorbestimmten Größe angehoben oder verringert wird, so
entsteht eine Umkehrung der veränderten Bereiche. Es ist auch möglich, das elektrophotographische
Verfahren zur Herstellung einer bildmäßigen Aufzeichnung auf einem dielektrischen Aufzeichnungsmaterial,
das flächenparallel zu einer photoleitfähigen Schicht angeordnet ist. bei dem die photoleitfähige
Schicht bildmäßig belichtet und mit dem dielektrischen Aufzeichnungsmaterial einem elektrischen Feld ausgesetzt
wird, dessen Intensitätsverteilung durch bildmäßige Belichtung der photoleitfähigen Schicht bestimmt
wird, in der Weise durchzuführen, daß auf der photoleitfähigen Schicht zwei an deren Rändern entlanglaufende,
einander gegenüberliegende linienförmige Elektroden angeordnet werden und während der
Belichtung der photoleitfähigen Schicht oder, innerhalb ihrer Relaxationszeit nach ihrer Belichtung,
durch Anlegen einer Spannung an die Elektroden ein hochfrequentes Wechselfeld erzeugt wird, daß ein
dielektrisches Aufzeichnungsmaterial verwendet wird, das durch Erwärmen auf eine Aufzeichnungstemperatur
T sichtbar veränderbar ist und dessen Impedanz kleiner ist als die der unbeleuchteten photoleitfähigen
Schicht, daß das Wechselfeld mit einer für die Erwärmung des dielektrischen Aufzeichnungsmaterials ausreichenden
Feldstärke eine Zeit r aufrechterhalten wird, die von der Frequenz des Feldes, der Aufzeichnungstemperatur
T sowie von der in dem Aufzeichnungsmaterial erzeugbaren Feldstärke abhängt, die
eine Funktion des Impedanzverhältnisses zwischen photoleitfähiger Schicht und dielektrischem Aufzeichnungsmaterial
ist, und daß die Intensitätsverteilung des Feldes in dem dielektrischen Aufzeichnungsmaterial
bildmäßig differenziert wird, durch eine bildmäßig verteilte Impedanzerniedrigung der photoleitfähigen
Schicht unter den Wert der Impedanz des dielektrischen Aufzeichnungsmaterials, wozu die photoleitfähige
Schicht mit einer Beleuchtungsstärke IA, die bei alleiniger
Anwendung, ohne Erwärmung durch das hochfrequente elektrische Wechselfeld, den Impedanzwert
der photoleitfähigen Schicht an den des dielektrischen Aufzeichnungsmaterials angepaßt oder mit einer dieser
gegenüber höheren Beleuchtungsstärke Ig belichtet
wird. Um ein Negativ zu erhalten, ist es zweckmäßig,
daß die maximale Beleuchtungsstärke der bildmäßigen Belichtung auf der photoleitfähigen Schicht gleich der
Beleuchtungsstärke IA ist. Ein Positiv der Kopiervorlage
kann in der Weise hergestellt werden, daß die photoleitfähige Schicht total mit der Beleuchtungsstärke
IA belichtet und dieser Belichtung überlagert
bildmäßig belichtet wird. Es ist auch möglich, ein Positiv der Kopiervorlage in der Weise herzustellen,
daß die minimale Beleuchtungsstärke der bildmäßigen Belichtung auf der photoleitfähigen Schicht über der
Beleuchtungsstärke 1A liegt.
Im Gegensatz zu den bekannten Verfahren unter Verwendung von Ladungs- oder Leitfähigkeitsbildcrn.
bei denen elektrostatische Felder zum Sichtbarmachen
ίο eines latenten Bildes verwendet werden, bedient sich
die Erfindung zur Bewirkung einer sichtbaren Aufzeichnung hochfrequenter elektrischer Felder, die in
bildmäßiger Verteilung durch ein Aufnahmematerial geführt werden, wobei die bildmäßige Differenzierung
ts des Feldes durch eine photoleitfähige Schicht erfolgt,
die entsprechend einer bildmäßigen Belichtung ein Leitfähigkeitsbild aufweist, so daß die entsprechend
dem Leitfähigkeitsbild resultierenden Potentialgradienten des Feldes ausschließlich solche Bereiche des
dielektrischen Aufzeichnungsmaterials auf Aufzeichnungstemperatur
dielektrisch erwärmen, die in der Ebene des Aufzeichnungsmaterials durch Bildbereiche
der photoleitfähigen Schicht festgelegt werden, die sich von anderen Bildbereichen durch ihre Leit-
*5 fähigkeit unterscheiden.
Es werdn·. also sichtbare Muster auf thermisch
veränderbarem dielektrischen Material auf dem Wege einer dem Muster entsprechend selektiven Anwendung
eines hochfrequenten elektrischen Wechselfeldes auf das Aufzeichnungsmaterial heraevstplH. wobei das
hochfrequente elektrische Wechselfeld eine genügende Intensität hat. um durch dielektrisch erzeugte Wärme
thermische Veränderungen auf Grund der Molekularreibung zu erzeugen, die in einer sichtbaren Verändcrung
der einem Lichtmuster entsprechenden beaufschlagten Bereiche resultieren.
Als Aufzeichnungsmaterial kann übliches wärmeempfindliches dielektrisches Material oder gewöhnliches
Papier benutzt werden. Die thermische Veränderung, welche durch dielektrisch erzeugte Wärme
in gewöhnlichem Papier bewirkt wird, besteht in ein m Dunkelwerden, bedingt durch wenigstens teilweise
eintretende Verkohlung
Bei der Durchführung des einen erfindungsgemäßen
Bei der Durchführung des einen erfindungsgemäßen
Verfahrens wird eine elektrophotographische Aufzeichnungseinrichtung
verwendet, bestehend aus einem an eine Spannungsquelle angeschlossenen flächigen
Elektrodenpaar mit einer transparenten Elektrode, zwischen dem sich ein schichtförmiges dielektrisches
Aufzeichnungsmaterial zusammen mit einer photoleitfähigen Schicht befindet, bei der das dielektrische
Aufzeichnungsmaterial wärmeempfindlich ist und mit der photoleitfähigen Schicht und der einen Elektrode
in Kontakt steht, und die andere Elektrode die transparente Elektrode ist und die Spannungsquelle
ein Hochfrequenzgenerator ist.
Zur Durchführung des nebengeordneten Verfahrens wird eine elektrophotographische Aufzeichnungseinrichtung
verwendet, bestehend aus einem an einer Spannungsquelle angeschlossenen Elektrodenpaar,
einem schichtförmigen dielektrischen Aufzeichnungsmaterial
und einer photoleitfähigen Schicht, bei der das dielektrische Aufzeichnungsmaterial wärmeempfindlich ist und in Kontakt mit der photoleitfähigen
6S Schicht steht, das Elektrodenpaar aus zwei leitenden
Streifen gebildet ist, die auf der dem Aufzeichnungsmaterial gegenüberliegenden Oberfläche der photoleitfähigen
Schicht längs zweier einander gegenüber-
liegender Ränder angebracht sind, und die Spannungsquelle ein Hochfrequenzgenerator ist.
Vorteilhafterweise werden die Anordnungen mit einem Hochfrequenzgenerator, der Tür kurze Zeitspannen
angeregt werden kann, verbunden. Optimale Ergehnisse werden erreicht, wenn die Frequenz des
Generators im wesentlichen der Frequenz entspricht. bei der der Verlustfaktor des Aufzeichnungsmaterials
ein Maximum besitzt.
Die Erfindung ist in den folgenden Darstellungen von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den
Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt:
F i g. 1 eine schematische Darstellung der Grundelemente einer Anordnung gemäß einer ersten erfindungsgemäßen Durchführungsform des Verfahrens,
später als »Parallel-Plattenanordnung« bezeichnet (ein Blatt Aufzeichnungsmaterial liegt in Arbeitsposition),
Fig. 2 eine Ansicht ähnlich der von Fig. 1, bei
der nach einer Vorlage die photoleitfähige Schicht bildmäßig belichtet wird, wobei die Lichtintensitäten
so auf die Aufzeichnungsintensität eingestellt sind, daß die Aufnahme eines Negativs der Vorlage erfolgt,
F i g. 3 eine Ansicht ähnlich der von F i g. 1, bei
der nach einer Vorlage die photoleitfähige Schicht bildmäßig belichtet wird, wobei die Lichtintensitäten
d irch eine zusätzliche Totalbelichtungsquelle in den
bildmäßig belichteten Bereichen auf eine Intensität angehoben werden, die über der A.nf/eichnungsintensität lA liegt, so daß Positive der Vorlage aufgenommen
werden,
F i g. 4 ein elektrisches Ersatzschaltbild der Parallel-Plattenanordnung nach Fig. 1.
F i g. 5 ebenfalls ein elektrisches Ersatzschaltbild entsprechend Fig. 1. das Reihen-Äquivalent-Schaltkreise jedes Schaltungsweges von F ι g. 4 darstellt,
F i g. 6 eine Kurve, welche die Veränderung in der
Größe der Reihen-Äquivalent-lmpedanz der photoleitfähigen Schicht mit Veränderungen des Widerstandswertes der photoleitfähigen Schicht bedingt
durch Veränderungen der Lichtintensität wiedergibt,
F i g. 7 Kurven, die die Beziehung der Energieabgabe in der photoleitfähigen Schicht und in dem
Aufzeichnungsmaterial zu Veränderungen im Widerstandswert der photoleitfähigen Schicht bei Veränderungen der Lichtintensität wiedergibt,
F i g. 8 eine schematische Darstellung der Grundelemente einer Anordnung gemäß einer zweiten erfindungsgemäßen Durchführungsform des Verfahrens,
im folgenden als »Zweidraht-Anordnung« bezeichnet, wobei ein Blatt Aufzeichnungsmaterial in Arbeitsposition liegt,
F i g. 9 eine Ansicht ähnlich der von F i g. 8, die die Aufnahme eines Positivs einer Vorlage wiedergibt,
F i g. 10 eine Ansicht ähnlich der von F i g. 8, die die Aufnahme eines Negativs einer Vorlage wiedergibt,
F i g. 11 ein schematisches Diagramm, welches das
elektrische Äquivalent der Zweidraht-Anordnung von F i g. 8 darstellt,
F i g. 12 ein schematisches Diagramm, welches die
Schaltung mit den Reihen-Äquivalenten der Parallel-Schaltkreise von Fig. 11 darstellt, und
Fig. 13 eine Ansicht ähnlich der von Fig. 9,
welche die Aufnahme eines Positivs einer Vorlage unter Benutzung einer Vorbelichtungsquelle von der
Aufzeichnungsintensität IA darstellt, da diese Anordnung auch eine Verkürzung der Aufnahmezeit bewirkt.
In den folgenden Zeichnungen bezeichnen gleiche
Bezugszeichen gleiche oder entsprechende Elemente in den verschiedenen. Figuren. F i g. 1 zeigt ein Aufzeichnungsmaterial
in Form eines Blattes 15. das vorzugsweise aus polardiclcktrischem Material hergestellt
ist oder besteht, welches einen Verlustfaktor mit einem Spitzenwert bei einer bestimmten Frequenz
aufweist. Demgegenüber sind nicht polardielektrische Materialien durch einen Verlustfaktor ausgezeichnet.
■o der Über den gesamten Frequenzbereich im wesentlichen
konstant und relativ niedrig ist. Vorzugsweise besteht das Aufzeichnungsmaterial aus einem oder
mehreren Papier-Schichtträgern 16, von welchen jeder eine wärmeempfindliche Deckschicht 17 besitzt, welche
■s sich sichtbar chemisch verändert oder transparent wird, wenn seine Temperatur auf eine spezifische
Aufzeichnungstemperatur erhöht wird. Hierdurch wird die farbige Oberfläche des Schichtträgers freigelegt.
Solche Aufzeichnungsmaterialien sind im Handel als
*o thermographisches Kopierpapier bekannt.
Die Arbeit J W, die erforderlich ist, um die Temperatur T der wärmeempfindlichen Schicht eines Aufzeichnungsmaterials
um einen Betrag JT zu erhöhen, also von der Umgebungstemperatur zu einer
*5 spezifischen Aufzeichnungstemperatur, bei der eine
sichtbare Veränderung auftritt, berechnet sich nach der folgenden wohlbekannten Gleichung:
= MS- IT.
Hierbei bedeutet M die Masse eines Schichtvolumens von einer Fläche A und einer Dicke d
multipliziert mit der Dichte, und S die spezifische Wärme der wärmeempfindlichen Schicht.
Um diese Arbeit in einer bestimmten Zeit t aufzubringen, ist ein Leistungsaufwand (Arbeit/Zeiteinheit)
von
MS· IT
f
f
erforderlich. Somit beträgt die erforderliche Leistung: MS IT
IL =
Die Leistung, die in dem dielektrischen Material abgegeben wird, wird durch die folgende Gleichung
wiedergegeben:
= E2 ω Cd,
Hierbei ist E die Spannung oder der Potentialgradient über einem Einheitswürfel des Materials
einer Fläche A, einer Dicke
d
und einer Dielektrizitätskonstante e, ω das 2 π-fache der Frequenz /, df der
Verlustfaktor des Materials bei der angewendeten
Frequenz und C (— —j^) die Kapazität des Einheitswürfels des Materials.
Setzt man die erforderliche Leistung AL mit der
verbrauchten Leistung Ld gleich und löst nach Δ Τ auf,
so erhält man die folgende Gleichung:
JT =
E2 ω Cd j ι
MS
Somit erfordert das dielektrische Erwärmen oder die Erhöhung der Temperatur eines oder mehrerer
Blätter Aufzeichnungsmaterial auf eine spezifische Aufzeichnungstemperatur in einer gegebenen Zeit
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eine vorbestimmte Kombination von Spannung und Frequenz: je höher die Frequenz, desto niedriger ist die
Spannung und umgekehrt. Die obere Grenze der Spannung wird durch die Durchbruchsspannung
des Aufzeichnungsmaterials gegeben, welches dielektrisch
erwärmt werden soll. Der Verlustfaktor des Aufzeichnungsmaterials hat vorzugsweise bei der
ausgewählten Frequenz oder nahe dabei ein Maximum.
In F i g. 1 ist eine photoleitfähige Platte gezeigt,
welche eine Elektrodenanordnung 18 bildet. Diese besitzt eine transparente Glas- oder Glimmerschicht
19 mit einem leitenden transparenten Überzug 21. Unter dem transparenten leitenden überzug 21 liegt
eine photoleitfähige Schicht 22. die in einer Ausführung eine phosphoreszierende Substanz in einem
Mischungsverhältnis von 2.5: 1 mit einem beliebigen im Handel erhältlichen Acrylharz enthält. Diese
phofoleitfähige Schicht ist in einer Dicke der Größenordnung von etwa 80 Mikrometer (0.003 inch) aufgebracht
und besitzt eine Dielektrizitätskonstante von 3. Die plattenförmige Anordnung 18 kann geeigneterweise
in einem (nicht gezeigten) Rahmen gehalten werden. Das Blatt 15 wird vorzugsweise mit
seinem wärmeempfindlichen überzug 17 der Elektrode 18 zugekehrt und in direktem Kontakt mit der
Schicht 22 angeordnet. Die photoleitfähige Elektrodenanordnung 18 einerseits und die Gegenelektrode 23
mit dem dazwischenliegenden Blatt 15 bilden eine Aufzeichnungsanordnung, die als Parallel-Plattenanordnung
bezeichnet wird.
Eine hochfrequente konstante Wechselspannungsquelle 24 kann an die Elektroden für eine bestimmte
Zeit ί angelegt werden, die von einem elektronischen Zeitgeber 25 vorgegeben wird. In dieser Zeit muß die
Aufzeichnung ausgeführt werden, während die photoleitfähige Elektrodenanordnung 18bildmäßig belichtet
wird. Die Spannungsquelle 24 kann die Form eines Hartley-Oszillators haben.
In F i g. 1 ist eine Kopiervorlage 26. welche kopiert werden soll, dargestellt. Die Oberfläche der Vorlage
hat dunkle Bereiche 27 und weiße oder hellere Bereiche 28. welche beide zusammen ein Lichtbild bestimmen.
Wenn die Kopiervorlage von Lampen 29 beleuchtet wird, so wird das davon reflektierte I icht
durch eine Linse 30 auf die photoleitfähige Schic'u 22
der Elektrodenanordnung 18 projiziert. Wenn, wie in F i g. 2. bei der die gleiche Kopiervorlage 26 kopiert
werden soll, die Intensität des von den weißen Bereichen reflektierten Lichtes eine vorbestimmte Intensität
hat, allgemein als G1 bezeichnet, die höher als die des von den Bereichen 27 reflektierten Lichtes ist
und auf der photoleitfähigen Schicht eine Beleuchtungsstärke IA erzeugt, und eine Wechselspannung V
einer vorbestimmten Größe und einer Frequenz/ an die Elektroden 18 und 23 für die Zeit t angelegt wird,
wird der Widerstandswert der photoleitfähigen Schicht 22 in den Bereichen, die von Licht der Intensität G1
getroffen wurden, in einer noch zu beschreibenden Weise sehr stark erniedrigt, mit dem Ergebnis, daß
die Dichte des elektrischen Flusses durch Bereiche des Aufzeichnungsblattes 15, die an Bereiche der
photoleiifühigen Schicht 22 anliegen, die d^rch Licht
der Intensität G1 getroffen wurden, zunimmt. Auf diese Weise erreicht der Potentialgradient oder der Spannungsabfall
über diesen Bereichen des Aufzeichnungsblattes 15 im wesentlichen den Wert E und ist damit
hinreichend groß, um bei der angewendeten Frequenz die wärmeempündliche Schicht auf die Aufzeichnungstemperatur in einer Zeit f zu erwärmen. Die so entwickelte
Wärme erzeugt sichtbare Veränderungen in der Schicht 17 des Aufzeichnungsblattes 15 in
Bereichen 31 (F i g. 2) entsprechend den Vorlagebereichen 28 (Fi g. i). Das heißt, daß das Aufzeichnungsmaterial
in den den mit einer Intensität G1 belichteten Bereichen der photoleitfähigen Platte 22
gegenüberliegenden Bereichen verändert wird, wodurch ein Negativ der Kopiervorlage entsteht.
ίο Immer, wenn die !ntensität des Umgebungslichtes
höher als die Intensität G1 des Lichtes ist, welches
die Veränderung bewirkt, wird die photoleitfähige Elektrodenanordnung 18 normalerweise von dem Umgebungslicht
abgeschirmt. Wenn jedoch der Pegel des Umgebungslichtes niedriger als die Intensität G,
des Lichtes ist. braucht die Elektrodenanordnung 18 nicht von dem Umgebungslicht abgeschirmt zu werden.
Wenn, wie in F i g. 3. die photoleitfähige Elektrodenanordnung 18 von Lampen 32 beleuchtet wird, die
allein für Licht von Aufzeichnungsintensität G1 sorgen und die Elektrodenanordnung 18 gleichzeitig dem
Licht ausgesetzt ist, das von der Vorlage 26 reflektiert wird, bei dem das von den weißen Bereichen 28
reflektierte Licht eine höhere Intensität, allgemein als G1 bezeichnet, besitzt, welche auf der photoleitfähigen
Schicht eine Beleuchtungsstärke Ic erzeugt,
so verhindert die letztere eine Veränderung des Aufzeichnungsmaterials in den den mit einer Intensität G2
belichteten Bereichen der photoleitfähigen Schicht 22 gegenüberliegenden Bereichen. Die Kopie ist dann
ein Positiv der Vorlage.
Zur Erläuterung dieses Verhaltens kann die Parallel-Plattenanordnung
von F i g. 1 bei Betrachtung der Wege durch einen Elementarbereich von der Platte 21
zu der Platte 23 in einem elektrischen Ersatzschaltbild nach F i g. 4 dargestellt werden. In F i g. 4 enthält
jeder wirksame Weg durch einen solchen Elementarbereich ein Parallel-RC-Glied 33. welches das elektrische
Verhalten des Materials der photoleitfähigen
Schicht 23 wiedergibt, in Reihe mit einem Parallel-RC-Glied 34. welches die Eigenschaften Ue. Aufzeichnungsmaterials
wiedergibt. Typischerweise ist der Reaktanzwert Xc. der photoleitfähigen Schicht
im wesentlichen gleich dem Reaktanzwert X<r dt 5
Aufzeichnungsmaterials. Der Dunkelwiderstandswert Rp der photoleitfähigen Schicht ist größer als
der Widerstandswert Rr des Aufzeichnungsmaterials
und beide. Rpk und Rr sind bei den angewendeten
Hochfrequenzen größer als die entsprechenden Reak-
tanzwerte Xc. und X(r. Bei 100 Megahertz, der Frequenz,
bei der der Verlustfaktor für typische Aufzeichnungsmaterialien
nahe bei seinem Spitzenwert Hegt, und wenn man einen vom Licht getroffenen
Elementarbereich von 0,25 x 0,25 cm (0,1 x 0,1 inch)
Fläche und eine Dicke der Schicht 22 und des Aufzeichnungsblattes 15 von jeweils etwa 80 Mikrometer
(0,003 inch) annimmt und für die Dielektrizitätskonstanten der photoleitfähigen Schicht und des
Aufzeichnungsrnaterials jeweils einen Wert von etwa 3 nimmt, so haben diese Parameter folgende Werte:
Rph (dunkel oder Umgebungslicht)
= 3 x 10s Ohm,
Rr = 11,8 Kiloohm,
Xc h = 700 Ohm,
XP Cr = 700 Ohm.
Rr = 11,8 Kiloohm,
Xc h = 700 Ohm,
XP Cr = 700 Ohm.
F i g. 5 zeigt die Serien-Äqumlent-Schaltung der photoleitfähigen Schicht and des Aufzeichnungsmate-
"> R2 + X2
γ -
-iR2yc
In diesen Gleichungen ist, wenn R > Xc:
X2
und somit die Reihenimpedanz: . X2
7 — ' — ΪΥ
wenn
so folgt
und somit
R = *f,
R
R
7 _ R _ ΖΞ
A - 2 ~ 2
Wenn R < Xc, so folgt
D — 17
eo —
v -JR2
ceq
und somit
Z1= R
rials ir, jedem Weg eines Elementarbercichs. wobei
die zu der photoleitfähigen Schicht und dem Aufzeichnungsblatt
gehörenden Parallelschaltungen 33 und 34 sich auf einen Äquivalcnt-Widerstandswert R1,,,
und einen Äquivalent-Reaktanzwert XL,q verringern,
wobei die Werte Req und Xeq auf bekannte Weise
durch die folgenden Ausdrücke bestimmt sind:
Da1 wie oben erwähnt, der Widerstandswert des
Aufzeichnungsmaterials Rr größer als sein Reaktanzwert bei der angewendeten Frequenz ist. so ist die
Äquivalentimpedanz ZSx des Aufzeichnungsmaterials,
wenn man die Parameter des Aufzeichnungsblattes der obigen Formeln einsetzt,
Z*r =
X1
konstant.
Der Widerslandswcrt der photoleittahigen Schicht
jedoch verändert sich umgekehrt mit der Beleuchtungsstärke und, wenn der Widerstandswert unter
den Wert ihres Reaktanzwerles be; den angewendeten Frequenzen gebracht werden könnte, so wäre die
Größe der Äquivalent-Rcihcnimpedanz Z5 h der photoleitfahigen
Schicht, wie in der Kurve 35 der F i g. 6 dargestellt, bei einem relativ niedrigen Wen, 'crglichen
mit der Größe der Äquivalent-Reihenimpedanz Z, [Gleichung (9)] des Aufzeichnungsmaterials.
Somit erscheint im wesentlichen die gesamte Spannung V über der Aufzeichnungsblatt-Impedanz Z,
und wird wirksam, um das Aufzeichnungsblati in einer Zeit f auf Aufzeichnungstemperatur dielektrisch
»5 zu erwärmen. Folglich ist die natürlicherweise zu
erwartende Betriebsweise der Parallel-Plattenanordnung
die Erzeugung von Negativen, d. h. das sichtbare Verändern des Aufzeichnungsmaterials, in den Bereiche»:,
welche an solchen Bereichen der photoleit-
2" fähigen Schicht anliegen, die von dem Licht getroffen
wurden »p i g. 2).
Bis jetzt wurde jedoch kein photoleitfähiges Material gefunden, dessen Widerstandswert auch bei Exposition
mit sehr hohen Beleuchtungsstärken auf Werte erniedrigt werden kann, die sich ihrem Reaktanzwert nähern, geschweige denn wesentlich niedriger
sind als ihr Reaktanzwert bei Frequenzen in dem angewendeten 100-Megahertz-Bereich. In F i g. 6 stellt
die Kurve 35 den Verlauf von Z, h auf halblogarith-
niibchcf Skala und Rph auf einer !ogarithmischen
Skala dar. und die gepunktete Linie 41 teilt die Kurve 35 in dem Punkt, in dem der Wert von Rpll
dem Wert Xc. gleich ist. Da jedoch, wie oben erwähnt.
Rph durch Lichteinwirkung nicht auf diesen Wert
gebracht werden kann, bleibt der Impedanzwert Zs h
der photoleitfähiren Schicht innerhalb des Bereiches der Kurve 35 auf der rechten Seite der Linie 41 in
F i g. 6 hoch, und die Spannungsteilung zwischen den Impedanzen der photoleitfahigen Schicht und
des Aufzeichnungsblattes in der Schaltung nach F i g. 5 vollzieht sich so, daß der Spannungsabfall
über der Aufzeichnungsblatt-Impedanz Z , dessen konstante Größe durch die gepunktete Linie 38 wiedergegeben
ist. zur Aufzeichnung nicht ausreicht.
In Ermangelung eines photoleitfahigen Materials, dessen Widerstands wert unter seinen Reaktr^-wert
gebracht werden kann, der bei Megahertz-Frequenzen sehr niedrig ist, kann dieser Vorgang das Aufzeichnungsmaterial
in den den vom Licht getroffenen Bereichen der photoleitfahigen Schicht entsprechenden
Bereichen nicht selektiv dielektrisch erwärmen. Bei experimentellen Versuchen, den Widerstandswert
der photoleitfahigen Schicht 22 mit Lichtpunkten hoher Intensität G2 herunterzubringen, wurde unerwartet
festgestellt, daß das Aufzeichnungsmaterial in Bereichen verändert wurde, die an Bereichen der
photoleitfahigen Schicht 22 außerhalb der punktförmig belichteten Bereiche anlagen. Das bedeutet, daß
Bereiche des Aufzeichnungsmaterials, die einen Bereich der photoleitfahigen Schicht mit einer Belichtung
niedrigerer Intensität G1 verändert .wurden. Diese
niedrigere Intensität G1 wurde dutch ein Lichthalo um den Lichtfleck hoher Intensität erzeugt. Das
Halo entstand offensichtlich aus innerer Reflexion in dem Glas oder wurde durch Umgebungslicht der
Intensität G1 erzeugt. Auf diese Weise wurde gefunden, daß das Materialproblem in der Parallelplatten-Anordnung
durch Regelung des Beleuchtungspegels
1 S16
gelöst werden konnte. Hierbei wird eine Lichtintensität G1 ausgewählt, bei der, wie man jetzt giaubt, die
j Energieabgabe in der photoleitfähigen Schicht ein
; Maximum hat. Hierdurch wird das Erwärmen der
- photoleitfähigen Schicht gefördert, um deren Wider-
; stands wert niedriger als ihren Reaktanzwert zu machen.
; Im einzelnen wurde gefunden, daß durch Anwendung
j eines Lichtintensitätspegels G1, der den Widerstands-
, wert der photoleitfähigen Schicht 22 gegen den des
■ Aufzeichnungsmaterials vermindern würde, ein viel
j höherer Wert erreicht wird als der Reaktanzwert der
. photoieitfähigen Schicht bei 100 Megahertz, und im
. einzelnen ein solcher Wert erreicht wurde, daß die
ι Reihen-AquKilent-Impedanzen der photoleitfähigen
, Schicht und des Aufzeichnungsmaterials. ZSph und
Z,r. jeweils im wesentlichen einander angepaßt wurden.
Ein Maximum an Energie wurde hier über der photoleitfähigen
Schicht" in Bereichen abgegeben, die von
. der Lichtintensität G1 getroffen wurden.
In F i g. 7 gibt die Kurve 36 die Veränderung der Energieabgabe über der Serien-Äquivalent-impedanz
der photoleitfähigen Schicht nach F i g. 5 mit der Veränderung der Impedanz der photoleitfähigen
Schicht wieder, die durch Veränderungen des Widerstandes
in Rph dir photoleitfähigen Schicht mit der
Lichtintensität verursacht wird. Die Kurve 37 gibt die Veränderung in der Energieabgabe über der
konstant bleibenden Impedanz des Aufzeichnungsmaterials mit Veränderungen der Impedanz der
photoleitfähigen Schicht wieder. Man sieht, daß in Übereinstimmung mit bekannten physikalischen
Gesetzen ein Maximum an Energie über der photoleitfähigen Schicht abgegeben wird, wenn ihre Impedanz
der des Aufzeichnungsmaterials angepaßt ist. Dies ist die Bedingung, üie durch den Schnittpunkt
zwischen der Kurve 35 und der Linie 38 in F i g. 6 und den Schnittpunkt zwischen den Kurzen 36 und 37
und der Linie 39 in F i g. 7 angezeigt wird. Die Energieabgabe in Form von Wärme wirkt, da der
Widerstandswert des photoleitfähigen Materials sich umgekehrt zur Temperatur verändert, in der Art.
d?ß der Widerstandswert der photoleitfähigen Schicht unter ihren Reaktanzwert gebracht wird mit dem
Ergebnis, daß die Reihen-Äquivalont-Impedanz Z,.h
des durch die photoleitfähige Schicht repräsentierten RC-Gliedes schnell auf einen vernachlässigbaren Wert
abfällt, was durch die Reihen-Äquivalent-Impedanzkurve 35 links von der Linie 41 in F i g. 6 gezeigt
wird. Demzufolge fällt fast die gesamte Spannung V über der Impedanz ZSr des Aufzeichnungsblattes ab
und besitzt eine Größer E, die ausreicht, um das Aufzeichnungsblatt
auf eine Aufzeichnungstemperatur in einer Zeit t in den Bereichen zu erwärmen, die an den
Bereichen der photoleitfähigen Schicht anliegen, die von der mit der Beleuchtungsstärke IA, entsprechend
der Lichtintensität G1 beuchtet wurden. Somit werden
Negative wie in F i g. 2 erzeugt.
Wie oben in Zusammenhang mit F i g. 3 bemerkt wurde, können genausogut Positive einer Vorlage
aufgenommen werden. Der unerwartete Effekt, daß Licht relativ niedriger Intensität G1 eine Impedanzanpassung
zwischen der photoleitfähigen Schicht und dem Aufzeichnungsmaterial bewirkt, wodurch eine
Erwärmung in der photoleitfähigen Schicht und demzufolge eine Erniedrigung ihres Widerstandswertes
(und Impedanzwertes) auf einen vernachlässigbaren Wert entsteht, ermöglicht, wie oben erwähnt,
sowohl Negative als auch Positive herzustellen.
Wenn die auf die photoleitfähige Schicht 22 fallende, an sich hohe Lichtintensität G2, deren Widerstand Rph
auf einen solchen Wert verringert, daß ZSph kleiner
als ZSr (gepunktete Linie 38, F i g. 6) ist. so daß
eine Fehlänpassung eintritt, oder auf einen solchen Wert (links von der Linie 39, F i g. 7). daß nicht
genügend Energie in der photoleitfähigen Schicht abeegeben wird, um sie merklich zu erwärmen und
damit ihren Widerstandswert R„h (und ZSp/l) zu verringern,
so daß ein genügend großer Teil der Spannung an der Aufnahmeimpedanz ZSr abfällt, würde keine
Veränderung in Bereichen des Aufzeichnungsmaterials auftreten, die den Bereichen der photoleitfähigen
Schicht entsprechen, wo Licht der an sich hohen Intensität G2 auffällt. Im einzelnen wird, um ein
Positiv der Vorlage 26 zu erhalten, die photoleitfähige Schicht 22 Umgebungslicht ausgesetzt oder einer Vorbelichtung
mittels I impen 32 der oben bezeichneten Lichtintensität G^diedieAufzeichnungsbeleuchtungv
stärke I4 erzeugen. Dieses führt zu einer Impedanzanpassung
zwischen der photoleitfähigen Schicht um: dem Aufzeichnungsmaterial, so daß eine Veränderung
des Aufzeichnungsmaterials bewirkt wird. Die photo leitfähige Schicht wird jedoch gleichzeitig Licht mi
hoher Intensität G2 ausgesetzt, welches von Bereiche;
28 der Vorlage, wie in F i g. 1 gezeigt, über Steuerung
der Lampen 29 reflektiert wird. Hierdurch wird ir. den den hellen Bereichen der Vorlage entsprechende:.
Bereichen der Anordnung 15 18 eine Fehlanpajsun,·
zwischen den Impedanzen der photoleitfähigen Schieb, und des Aufzeichnungsmaterials bewirkt. Unter dieser.
Bedingungen fällt, wie oben erwähnt, in diesen Ik
reichen nur ein geringer Teil der Spannung an dein Aufzeichnungsmaterial ab. der nicht ausreicht, ein;
dielektrische Erwärmung des Aufzeichnungsmaterial>
in diesen Bereichen zu bewirken, so daß. wie ir
F i g. 3 gezeigt, ein Positiv der Vorlage 26 \.>:
F i g. 1 gebildet wird.
In F i g. 8 wird eine Ausführungsform ge/eit;-..
die als Zweidrahtanordnung zu bezeichnen ist. ΐ.ν.ι.
Paar von auseinanderliegenden Drahtelektroden 42 und 43 mit einem Durchmesser in der Größenordnip g
von etwa 0.63 cm (0,250 inch) erstrecken sich über die
Breite einer geeignet gehaltenen photoleitfähigen plattenförmigen Elektrode mit einer photoleitfähigen
Schicht 44. welche selbsttragend oder in Seidengewehe getränkt oder auf Seidengewebe aufgebracht sein
kann; sie kann aber auch auf einem Schichtträger aus Glas oder Glimmer angeordnet sein. Die photoleitfähige
Platte 44 wird in Berührung mii den Elektroden 42 und 43 gehalten. Ein Aufzeichnungsblatt 15
kann mit seiner wärmeempfindlichen Schicht 17 gegen und in engem Kontakt mit der photoleitfähigen
Schicht der Platte 44 gehalten werden. Wenn eine Hochfrequenz-Wechselspannung E von einer Quelle
45 an die auseinanderliegenden Elektroden 42 und 43 fur eine Zeit f gelegt wird, die von einem elektronischen
Zeitgeber 25 festgelegt wird, wird ein elektrisches Feld aufgebaut, welches sich durch die Ebenen der
photoleitfähigen Platte44 und des Aufzcichnungsblattes
15 erstreckt. Bei dieser Ausführungsform kann die Funktion der photoleitfahigen Platte 44 als die
einer Elektrode angesehen werden, d. h. als Weiterführung der Zuführungselckirodcn 42. 43. da sie die
Dichte des elektrischen Feldes als Funktion ihrer Leitfähigkeit steuert. In den dunklen Bereichen oder
in den Bereichen, die der Umgcbungsbeleuchlung
ausgesetzt sind, was der Fall sein kann, wie in der
Beschreibung der Parallel-Plattenanordnung erwähnt ,,, wurde, ist die Dichte des Feldes in dem Aufzeich-
r nungsmaterial nicht groß genug, um dieses auf die
Aufzeichnungstemperatur T in einer vorbestimmten
ι 7eit / zu erwärmen.
t Wie in F i g. 8 gezeigt, kann die zu reprodu-
t zierende Vorlage ein photographisches Negativ 46
mit transparenten, d. h. lichtdurchlässigen Bereichen
47 und dunklen, d. h. nicht lichtdurchlässigen Bereichen 48. sein. Eine Lampe 49 richtet Licht durch
das Negativ 46 über die Kollimatorlinse Sl, und das Licht, welches durch die transparenten Bereiche 47
dringt, wird durch eine Linse 52 auf die photoleitfähige
Schicht der Platte 44 abgebildet. Andererseits kann Licht durch Reflexion von weißen Bereichen 28
einer Vorlage 26. welche reproduziert werden soll, in der in F i g. 1 gezeigten Weise durch eine Linse 52
auf die photoleitfähige Schicht der Platte 44 gerichtet werden.
Die Zweidraht-Anordnung unterscheidet sich von der Parallel-Plattenanordnung darin, daß das Feld,
welches zwischen den Elektroden 42 und 43 aufgebaut ist, sich durch die Ebenen der photoleitfahigen
Platte 44 und die Ebene des Aufzeichnungsblattes 15 mit dem Ergebnis erstreckt, daß die Quellenspannung
£ normalerweise, d. h. bei gleichmäßiger Beleuchtung
der photoleitfähigen Schicht, gleichmäßig über jeden Elementar-Reihenabschnitt zwischen den
Elektroden abfällt. Nimmt man drei Abschnitte a. h und c und eine Quellenspannung £ an, so liegt eine
Spannung ^ über jedem Abschnitt im Dunkeln oder
bei Umgebungsbeleuchtung. Wenn zusätzlich odor ausschließlich Licht auf einen der Abschnitte gerichtet
wird. z. B. den Abschnit'. b. derart, daß dieser Abschnitt
mit einer solchen Beleuchtungsstärke belichtet würde, daß in diesem Bereich gegenüber den anderen Abschnitten
der Widerstand der photoleitfähigen Schicht vermindert wird und ihre Impedanz in. Übereinstimmung
mit der Kurve 35 in F i g. 6 ebenfalls abfallt, werden die Spannungsabfälle über den Abschnitten
α und c entsprechend zunehmen. Wenn
diese genügend groß sind, so daß der größere Teil des Feldes hierin verläuft, werden dadurch die anliegenden
Abschnitte des Aufzekhnüngsblattes in einer gewissen Zeit t dielektrisch erwärmt. Die natürlicherweise
erwartete Arbeitsweise der Zweidraht-Anordnung ist daher die Erzeugung von Positiven, d. h..
es tritt keine Veränderung der wärmeempfindlichen Schicht in Bereichen des Aufzeichnungsblattes auf.
welche an Beieiche der photoleitfähigen Schicht 44 angrenzen, die von Licht getroffen wurden.
Wie oben erwähnt, wurde bisher kein photoleitfähiges
Material gefunden, dessen Widerstandswert unter, seinen Reaktanzwert bei den angewendeten
Frequenzen gebracht werden kann. Eine genügende Verminderung des Widerstandswertes der photoleitfähigen
Schicht in Richtung ihres Reaktanzwertes auf der rechten Seite der Linie 41 in F i g. 6 kann
jedoch mit Licht hoher Intensität G2 erreicht werden,
um einen genügenden Spannungszuwachs an den nicht vom Licht getroffenen Bereichen zu bewirken,
damit die entsprechend angrenzenden Bereiche des Aufzeichnungsblattes markiert werden.
Es soll hier bemerkt werden, daß. wenn der VVidcistandswert
der photoleitfähitien Schicht unter ihren
Reaktanzwert gebracht werden könnte, was die Impedanz
des photoleitfähigen Materials, welches von Licht getroffen wurde, z. B. im Abschnitt b, auf einen
vernachlässigbaren Wert führen würde, die Spannung an jedem der Abschnitte α und c im wesentlichen gleich
der Hälfte der Quellspannung wäre und Veränderung in der Art eintreten würde, daß Positive in kürzeren
Zeitintervallen entstehen.
Wenn in den F i g. 8 und 9 das Licht von der Lampe 49 eine hohe Intensität G2 hat. wird in den
Bereichen des Aufzeichnungsblattes, die den entsprechend den lichtdurchlässigen Bereichen 47 von
der Lichtintensität G2 getroffenen Bereichen der photoleitfähigen
Schicht anliegen, verhindert: sie tritt aber in den Bereichen des Aufzeichnungsblattes auf.
wo kein Licht der Intensität G2 auf die anliegende photoleitfähige Schicht auffällt. Auf diese Weise wird
ein Positiv (F i g. 9) der Vorlage 46 erzeugt.
Wenn jedoch das Licht von der niedrigen Intensität G1 ist. tritt Veränderung des Aufzeichnungsblattes in den Bereichen auf. die den Bereichen der
photoleitenden Schicht anliegen, die entsprechend den lichtdurchlässigen Bereichen 47 von der Lichtintensität
G1 getroffen wurden. Auf diese Weise wird ein Negativ der Vorlage46 wie in Fig. 10 erzeugt.
Für eine mehr ins einzelne gehende Erläuterung nach
Für eine mehr ins einzelne gehende Erläuterung nach
*5 der angenommenen Theorie zur Erklärung der beobachteten
Positiv- und Negativ-Markierungseffekte in der Zweidraht-Anordnung wird auf Fig. Il verwiesen,
welche ein elektrisches Äquivalent-Schaltkreisdiagramm der Anordnung von F i g. 8 zeigt.
und auf Fig. 12. welche eine Reihen-Äquivalent-Schaltung
der Parallel-RC-Schaltkreise von Fig. 11
wiedergibt. Die gepunkteten Linien 50 in F i g. 11 und 12 deuten die Grenzfläche zwischen der photoleitfähigen
Schicht 44 und dem Aufzeichnungsblatt 15 von F i g. 8 an.
In der Zweidraht-Anor-Inung ist der Widerstand R1
des Aurzeichnungsblattes größer als sein Reaktanzwert X(r und der Dunkelloder Umgebnngslichtl-Widerstandswert
Rph der photoleitfähigen Schicht ist
größer als ihr P .aktanzwert Λ', .. Bei gleicher Dielektrizitätskonstante
und bei den gleichen Abmessungen des Schichtmaterialbereiches, wie sie den angegebenen
Widerstandszahlenwerten bei der Parallel-Plattenanordnung zugrunde gelegt wurden, ist die Reaktanz
der photoleitfähigen Schicht bei der Zweidraht-Anordnung größer als bei der Parallel-Plattenanordnung.
Typische Zahl-nwerte für.die Widerstände
ek:es Schichtmaterialbereiches mit den angegebenen Abmessungen sind, bei der Zweidraht-Anordnung:
Rph (dunkel) = 10* Ohm.
Rr = 1.6 χ 10" Ohm.
,Y1. = 0.8 χ H)" ünm.
XP Cr = 0,8 x 10" Ohm.
Nimmt man Elementarabschnitte a, b und ν einschließlich
der photoleitfähigen Schicht 44 und des Aufzeichnungsblattes 15 zwischen den Elektroden an.
so ist jeder Abschnitt durch ein erstes, in Reihe geschaltetes
Parallel-RC-Glicd 53 ausgezeichnet, welches
einen Weg längs in der Fläche der photoleitfähigen Schicht \viedergibi. mit einem zweiten parallel verbundenen
RC-Glied54 als Nebenschluß versehen, welches einen Weg quer durch die photoleitfähige
Schicht wiedergibt und in Reihe mit einem Parallel-
h< RC-Glied 55 geschaltet ist. welches die Aufzeichnungsblatt-Parameter
darstellt. Die Abschnitte/) und c sind ähnlich aufgebaut Fig. 12 zeigt die Reihen-Äquivalente
der Glieder 53. 54 und 55 von F i g. Π.
209 645/257
i 916 958
Il
Die Reihen-Äquivaleni-Impedanz des Gliedes 53 ist
mit Zs h (Serie) bezeichnet, die des Gliedes 54 mit
Z h (parallel) und die des Gliedes 55 mit Zv.
Im folgenden wird die Erzeugung von Positiven diskutiert. Mit einer Quellenspannung E an den
Elektroden 42 und 43 hat jeder Abschnitt die Spannung y an seinem reihengeschalteten Photoleiter-RC-Glied53
oder Z5 h (Serie) und eine Spannung ^
an der parallelgeschalteten Reihenkombination der 7?C-GIieder54 und 55 der photoleitfahigen Schlicht
und des Aufzeichnungsblattes. In bezug auf Fig. 12
ist der Spannungsabfall an der Aufzeichnungsblatt-Impedanz Zjr, wiedergegeben durch das Glied 55
von Fig. 11, kleiner als -j- um den Betrag des
Spannungsabfalls an dem Glied 54 oder Z,nf| (parallel).
Wenn Licht »on hoher Intensität G1 auf den Abschnitt
h gerichtet wird, was z. B. in F ι g. 9 gezeigt
ist. so wird dieses den Wert von Z%b(i (Serie) merklich
verringern (und Z5. [parallel] in'geringerem Maß.
da der Querwiderstand der photoleitfahigen Schicht viel höher ist als der Längswiderstand |. Hierdurch
wird die Spannung an den übrigen Abschnitten a und t genügend ernöht. so daß eine Zunahme des
Spannungsabfalls an dem Aufzeichnungsblatt Z,r in
diesen Bereichen bewirkt wird und Veränderung in einer bestimmten Zeit /. wie oben erwähnt, eintritt.
Im folgenden wird die Erzeugung von Negativen diskutiert. Man nim.;:: ar., daß i.'abei derselbe Mechanismus
zur Anpassung der Impedanz aneinander anliegender Flächenbereiche d·..- photoleitfahigen
Schicht und des Aufzeichnungsblattes vorausgesetzt werden kann wie bei der Herstellung von Negativen
mit der Parallelplatten-Anordnung. Wenn in einem bestimmten Abschnitt die Impedanz Z, h (parallel)
und Z5r der photoleitfahigen Schicht und des Aufzeichnungsblattes
angepaßt sind, wird maximale Energie in diesem Abschnitt der photoleitfahigen Schicht
abgegeben, und die darin erzeugte Wärme verringert ihren Widerstandswert unter ihren Reaktanzwert.
Wenn daher entsprechend Fig. 12 die Intensität des Lichtes von der Lampe 49 auf eine Intensität G1
verringert wird, so daß Z,ph (Serie) sich nicht wesentlich
ändert, um in einer Zeit t ein Positiv zu erzeugen, wie oben erwähnt, so wird der Spannungsabfall an
dem Glied 53 für Z, h (parallel) und die reihengeschaltete
Impedanz Z,r als konsiante Spannungsquclic
erscheinen. Die Veränderung von Z,ph (parallel) mit
Licht der niedrigen Intensität G, wird jedoch Z,ph
(parallel) jn Richtung einer Anpassung an die Impedanz
Z,r des Aufzeichnungsblattes verändern. Wenn
dies, wie in Zusammenhang mit F i g. 7 erläutert, eintritt, wird die Energieabgabe in dem zugehörigen
Bereich der photoleitfahigen Schicht Wärme erzeugen und dort deren Widerstandswert unter den ihres
Reakianzwcrtcs fuhren und gleichzeitig die Impedanz Z, A (parallel) auf einen vernachlässigbaren Wert
erniedrigen, mit dem Ergebnis, daß die gesamte
Spannung j an Z1 h (Serie) an der Impedanz Zv
des Aufzeichnungsblattes abfallt und ausreicht, eine Markierung in einer Zeit; zu bewirken. Dies geschieht
in Bereichen, wo Licht der Intensität G1 die photo-Ieitfahige
Schicht trifft, wie in Fig. 10 gezeigt.
In bezug zu Fig. 13 kann eine Positivaufnahme begünstigt, d. h. beschleunigt werden, wenn die gesamte photoleitfähige Schicht, einschließlich der Abschnitte α und c. die nicht entsprechend der bildmäßigen Belichtung dem Licht der hohen Intensi-
In bezug zu Fig. 13 kann eine Positivaufnahme begünstigt, d. h. beschleunigt werden, wenn die gesamte photoleitfähige Schicht, einschließlich der Abschnitte α und c. die nicht entsprechend der bildmäßigen Belichtung dem Licht der hohen Intensi-
tat G1 von der Lampe 49 ausgesetzt sind, gleichzeitig
einer überlagerten Belichtung, d. h. einer Vorbelichtung von Markierungsintensität G1. wie sie im Falle der
Herstellung eines Negativs der Vorlage verwendet wird, durch Vorbeiichtungsquellen. wie z. B. Lampen
56, ausgesetzt wird.
Entsprechend der Energie, die zur Frzeugung einer Markierung erforderlich ist. erfordert der Effekt in
Zeitintervallen in der Größenordnung von 5 Millisekunden
etwa 2000 V pro Millimeter. Ein größerer Abstand zwischen den Elektroden in der Zweidraht-Anordnung
erft rdert eine größere Eingangsspannung,
da die Kapazität C [Gleichung (3)] mit zunehmendem Abstand abnimmt. Vom praktischen Standpunkt aus
ist d;r Abstand zwischen den Drahtelektroden in der Zweidraht-Anordnung auf etwa 0.63 cm beschränkt
Bei der Parallel-Plattenanordnung ist der Abstand
zwischen den plattenförmigen Elektroden 18 und 23 nicht von der Größe der Abbildung abhängig, sondern
nur von der Dicke des Aufzeichnungsblattes. so daß jede beliebige Plattengröße mit der gleichen Größe
der Eingangsspannung verwendet werden kann.
Die obengenannten Methoden können auf ähnliche Weise zur Herstellung in einer Maschinenschrift
verwendet werden, wobei durch Tastaturbetätigung eine Auswahl und Einlegen von Negativen 46
(F i g. 8) Licht der Intensität G, innerhalb eines Buchstabenbereiches 47 auf die photoleitfähige Schicht
von F i g. 1 oder 8 zur Aufzeichnung gerichtet wird.
Auch die Anwendung bei Kopiermaschinen durch Reflexbelichtung der photoleitfahigen Scnicht mit
einer zu kopierenden Vorlage ist möglich. Weitere Anwendungen schließen z. B. Registrierstreifen-Schreiber
ein, wenn das Aufzeichnungsblatt zur Bildung einer Zeitbasis bewegt wird, und Faksimile-Schreiber,
wobei der bewegte Schreibstift die Form einer informationsmodulierten
Lichtquelle annimmt. Im weitesten Sinne kann dann die beschriebene Methode
zur Erzeugung fortlaufender Aufzeichnungen beliebiger Lichtmuster benutzt werden, entweder in der Form
sichtbarer Markierungen auf einem Aufzeichnungsblatt oder als latente Veränderungen, die nachfolgend
entwvkelt werden.
Die hier beschriebenen photoleitfahigen Platten-
anordnungen benutzen für die photoleitfähige Schicht
vorzugsweise Harz-Bindemittel-Schichtcn. um glatte,
feste, abriebfeste Oberflächen zu erhalten. Es könnt;,
jedoch auch photoleitfähige Schichten aus aufgeschmolzenen oder aufgedampften Photoleitern ver-
wendet werden.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (14)
1. Elektrophotographisches Verfahren zur Herstellung
einer bildmäßigen Aufzeichnung auf einem dielektrischen Aufzeichnungsmaterial, das, flächenparallel
zu einer photoleitfähigen Schicht, mit dieser zwischen zwei ebenen Elektrodenplatten
angeordnet ist, bei dem die photoleitfähige Schicht bildmäßig belichtet und an die Elektroden eine
Spannung angelegt wird, die ein elektrisches Feld erzeugt, dessen Intensitätsverteilung durch bildmäßige
Belichtung der photoleitfähigen Schicht bestimmt wird, dadurch gekennzeichnet, daß während der Belichtung der photoieitfähigen
Schicht oder, innerhalb ihrer Relaxationszeit nach ihrer Belichtung, ein hochfrequentes elektrischts
Wechselfeld eräugt wird, daß ein dielektrisches Aufzeichnungsmaterial verwendet wird, das durch
Erwärmen auf eine Aufzeic'inungstemperatur T sichtbar veränderbar ist und dessen Wirkwiderstand
kleiner als der der unbeleuchteten photoleitfähigen Schicht ist. daß das Wechselfeld mit einer
für die Erwärmung des dielektrischen Aufzeichnungsmaterials
ausreichenden Feldstärke eine Zeit t aufrechterhalten wird, die von der Frequenz des
Feldes, der Aufzeichnungstemperatur T. des dielektrischen Aufzeichnungsmaterials sowie von der
in dem Aufzeichnungsmaterial erzeugbaren Feldstärke abhängt, die ei;:e Funktii .1 des Impedanz-Verhältnisses
zwischen plotoleitfähiger Schicht und dielektrischem Aufzeichnungs iaterial ist und
daß die Intensitätsverteilung des Feldes in dem dielektrischen Aufzeichnungsmaterial bildmäßig
differenziert wird, durch eine bildmäßig verteilte Wirkwiderstandsernicdrigung der photoleitfähigen
Schicht unter den Wert ihrer Reaktanz, wozu die photoleitfähige Schicht mit einer Beleuchtungsstärke
lA bildmäßig belichtet wird, die bei alleiniger Anwendung, ohne eine Erwärmung durch dar
hochfrequente elektrische Wechselfeld, den Impedanzwert der photoleitfähigen Schicht an den
des dielektrischen Aufzeichnungsmaterials anpaß*
2. Verfahren nach Anspruch 1. zur Herstellung eines Negativs einer Kopiervorlage, dadurch gekennzeichnet,
daß die maximale Beleuchtungsstärke der bildmüßigen Belichtung auf der photoleitfähigen
Schicht gleich der Beleuchtungsstärke I4 ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1, zur Herstellung eines Positivs einer Kopiervorlage, dadurch gekennzeichnet,
daß die photoleitfähige Schicht total mit der Beleuchtungsstärke 1Λ belichtet und dieser
Belichtung überlagert bildmäßig belichtet ist.
4. Elektrophotographisches Verfahren zur Herstellung einer bildmäßigen Aufzeichnung auf einem
dielektrischen Aufzeichnungsmaterial, das flächenparallel zu einer photoleitfähigen Schicht angeordnet
ist, bei dem die photoleitfähige Schicht bildmäßig belichtet und mit dem dielektrischen Auf-Zeichnungsmaterial
einem elektrischen Feld ausgesetzt wird, dessen Intensitätsverteilung durch bildmäßige Belichtung der photoleitfähigen Schicht
bestimmt wird, dadurch gekennzeichnet, daß auf der photoleitfähigen Schichl zwei an deren Rändern
entlanglaufendceinandergegenüberliegende.linienförmige
Elektroden angeordnet werden und während der Belichtung der photoleitfähigen Schicht
oder, innerhalb ihrer Relaxationszeit nach ihrer Belichtung, durch Anlegen einer Spannung an die
Elektroden ein hochfrequentes Wechselfeld erzeugt wird, daß ein dielektrisches Aufzeichnungsmaterial
verwendet wird, das durch Erwfrmen auf eine Aufzeichnungstemperatur T sichtbar veränderbar
ist und dessen Impedanz kleiner als die der unbeleuchteten photoleitfähigen Schicht ist, daß das
Wechselfeld mit einer für die Erwärmung des dielektrischen Aufzeichnungsmaterials ausreichenden
Feldstärke eine Zeit t aufrechterhalten wird, die von der Frequenz des Feldes, der Aufzeichnungstemperatur T sowie von der in dem Aufzeichnungsmaterial
erzeugbaren Feldstärke abhängt, die eine Funktion des Impedanzverhältnisses zwischen
photoleitfähiger Schicht und dielektrischem Aufzeichnungsmaterial ist und daß die iatensitätsverteilung
des Feldes in dem dielektrischen Aufzeichnungsmaterial bildmäßig differenziert wird
durch eine bildmäßig verteilte Impedanzerniedrigung des dielektrischen Aufzeichnungsmaterials,
wozu die photoleitfähige Schicht mit einer Beleuchtungsstärke I4. die bei alleiniger Anwendung,
ohne Erwärmung durch das hochfrequente elektrische Wechselfeid, den Impedanzwert der photoleitfähigen
Schicht an den des dielektrischen Aufzeichnungsrr.aterials angepaßt oder mit einer dieser
gegenüber höheren Beleuchtungsstärke Ic belichtet
wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4 zur Herstellung eines Negativs einer Kopiervorlage, dadurch gekennzeichnet,
daß die maximale Beleuchtungsstärke der bildmäßigen Belichtung auf e'er photoleitfähigen
Schicht gleich der Beleuchtungsstärke Ia ist.
6. Verfahren nach Anspruch 4 zur Herstellung eines Positivs einer Kopiervorlage, dadurch gekennzeichnet,
daß die photcleitfähige Schicht total mit der Beleuchtungsstärke IA belichtet und
dieser Belichtung überlagert bildmäßig belichtet wird.
7. Verfahren nach Anspruch 4 zur Herstellung eines Positivs einer Kopiervorlage, dadurch gekennzeichnet,
daß die minimale Beleuchtungsstärke der bildmäßigen Belichtung auf der photoleitfähigen
Schicht über der Beleuchtungsstärke ΙΛ
liegt.
8. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß als dielektrisches Aufzeichnungsmaterial ein polardielektrisches Material verwendet wird.
9. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
als dielektrisches Aufzeichnungsmaterial ein Papier mit farbiger Oberfläche verwendet wird, dns eine
wärmeempfindliche Deckschicht besitzt, die sich sichtbar chemisch verändert oder transparent wird,
wenn seine Temperatur auf eine spezifische Aufnahmetemperatur (Markierungstemperatur) erhöht
wird (thermographisches Kopierpapier).
10. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet,
daß als dielektrisches Aufzeichnungsmaterial tin übliches Papier verwendet wird und die thermische
Veränderung durch die elektrisch aufgebrachte Wärme in einer Schwnrzung besteht, entsprechend
einer wenigstens teilweise eintretenden Verkohlung.
11. Verfahren nach einem der vorangehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz des zur dielektrischen Erwärmung angelegten
Feldes der Frequenz entspricht, bei welcher der Verlustfaktor des dielektrischen Aufzeichnungsmaterials ein Maximum hat.
12. Elektrophotographische Aufzeichnungseinrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach
Anspruch 2, 3 und/oder 8 bis 11, aus einem an einC
Spannungsquelle angeschlossenen flächigen Elektrodenpaar mit einer transparenten Elektrode,
zwischen dem sich ein schichtförmiges dielektrisches Aufzeichnungsmaterial zusammen mit einer
photoleitfähigen Schicht befindet, dadurch gekennzeichnet, daß das dielektrische Aufzeichnungsmaterial
wärmeempfindlich ist und mit der photoleitfähigen Schicht und der einen Elektrode in
Kontakt steht, und daß die andere Elektrode die transparente Elektrode ist und die Spannungsquelle ein Hochfrequenzgenerator ist.
13. Elektrophotographische Aufzeichnungseinrichtung
zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 4 bis 7, aus einem an einer Spannungsquelle
angeschlossenen Eleklrodenpaar. einem schichtförmigen dielektrischen Aufzeichnungsmaterial
und einer photoleitfähigen Schicht, dadurch gekennzeichnet, daß das dielektrische Aufzeichnungsmaterial
wärmeempfindlich ist und in Kontakt mit der photoleitfähigen Schicht steht,
daß das Elektrodenpaar aus zwei leitenden Streifen gebildet ist, die auf der dem Aufzeichnungsmaterial
gegenüberliegenden Oberfläche der photoleitfähigen Schicht längs zweier einander gegenüberliegender
Ränder angebracht sind, und daß die Spannungsquelle ein Hochfrequenzgenerator ist.
14. Einrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz des
Hochfrequenzgenerators im wesentlichen der frequenz entspricht, bei der der Verlustfaktor des
dielekti .sehen Aufzeichnungsmaterials ein Maximum
hat.
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