DE2233827C2 - Aufzeichnungsmaterial und -verfahren - Google Patents

Aufzeichnungsmaterial und -verfahren

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DE2233827C2
DE2233827C2 DE2233827A DE2233827A DE2233827C2 DE 2233827 C2 DE2233827 C2 DE 2233827C2 DE 2233827 A DE2233827 A DE 2233827A DE 2233827 A DE2233827 A DE 2233827A DE 2233827 C2 DE2233827 C2 DE 2233827C2
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Energy Conversion Devices Inc
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Description

1,5· 10
-3
cal-crn
aufweist
15. Aufzeichnungsmaterial nach eir<:m der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht (14) mit einer Zwischenschicht in Verbindung steht, die bsi Einwirkung eines flüssigen Materials aus den belichteten Bildteilen der Schicht (14) die Benetzbarkeit des Schichtträgers (12) durch das flüssige Material vermindert
16. Aufzeichnungsmaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht (14) mit einer Deckschicht abgedeckt ist, die den Zusammenhang der Schicht bei Bestrahlung vermindert
17. Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch Io oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenschicht bzw. Deckschicht Gummi arabicum, ggf. zusammen mit Silbernitrat aufweist
18. Verfahren zur Herstellung eines Bildes bzw. einer Abbildung, bei dem eine auf einem Träger (Substrat) angeordnete dünne Schicht, deren Schichtmaterial bei Bestrahlen aus dem Ursprungszustand durch mindestens teilweises Verformen in mindestens teilweise flüssiger Phase in einen anderen Zustand übergeht, so daß sich die bestrahlten Schichtbereiche gegenüber Licht anders verhalten als die unbestrahlten Schichtbereiche, durch eine der Abbildung entsprechende Maske bzw. Vorlage hindurch bestrahlt wird, dadurch gekennzeichnet,
daß ein halbleitendes Schichtmaterial kurzzeitig mit solcher En^rgieintensität durch die Maske hindurch bestrahlt wird,
daß das halbleitende Schichtmaterial in den bestrahlten Sichtbereichen in einen im wesentlichen geschmolzenen Zustand übergeht, in dem die Schicht nicht mehr zusammenhängend, sondern zu im Abstand voneinander befindlichen kugelartigen bzw. tröpfchenartigen Körperchen dispergiert ist.
19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Schichtmaterial mit nichtkohärentem Licht bestrahlt wird.
20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet daß mit einem Impuls von 1 - 5000 μ5 Dauer bildmäßig bestrahlt wird.
21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß mit einem Elektronenblitz bildmäßig bestrahlt wird.
22. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit einer oleophilen Schicht versehener oleophiler Träger verwendet und die nicht bestrahlten Schichtbereiche mit einem Die Erfindung bezieht sich auf ein Aufzeichnungsmaterial und ein Verfahren zur Herstellung eines Bildes bzw. einer Abbildung der in den Oberbegriffen der ίο Patentansprüche 1 und 18 genannten Gattung.
Ein derartiges Aufzeichnungsmaterial mit einer auf einem Träger bzw. Substrat angeordneten dünnen Schicht dieser Gattung ist bereits bekannt (DE-AS 12 20 447, DE-OS 18 05 890 und 18 05 892). Dabei is handelt es sich um ein organisches Polymerisatmaterial, das durch Erwärmen seine Formgestalt ändert Auf einem Substrat aufgebrachtes Schichtmaterial steht in Kontakt mit IR-Strahlen absorbierendem Material, so daß infolge der Absorption infraroter Strahlen eine erhebliche Materialerwärmung stattfindet Durch Abgabe von Wärme an das benachbarte Polymerisatmaterial findet die Verformung beispielsweise durch Verwerfen, Ausbeulen oder In-Runzeln-Legen statt, wodurch das an sich transparente Material weniger transparent gemacht wird. Das Auflösungsvermögen und die Schärfe des vorbekannten Aufzeichnungsmaterials läßt jedoch zu Wünschen übrig, so daß es beispielsweise nicht für die Herstellung von Mikrokopien geeignet ist
Darüber hinaus ist ein Material bekannt (US-PS 26 99 113) bei dem Matrizen im sogenannten »Kontaktverfahren« angefertigt werden; dabei wird eine Kopie eines Originals in Oberflächenkontakt mit einem organischen Kunststoffilm gebracht der sich an den Kontaktstellen lokal erhitzt Dabei bildet sich in dem organischen Kunststoffmaterial eine Gitterstruktur aus Kügelchen oder Fäden. Zu Aufzeichnungszwecken mittels Bestrahlung ist dieses Material jedoch nicht gut geeignet.
Schließlich ist auch bereits ein Verfahren bekannt (Science 1966, Seiten 1550 bis 1551; Image Technology 1970, Band 12, Nr. 3, Seite 31), bei dem zur thermischen Echtheitsaufzeichnung auf dünnen Filmmaterialien kohärentes Licht in Form von Laserstrahlen verwendet wird. Beim Bestrahlen wird die Oberfläche des Filmmaterials zeilenmäßig abgetastet, um eine hohe »Punktenergie« auf den jeweils abgetasteten Materialbereichen zu erzielen. Als Filmmaterial dient beispielsweise Blei, Tantal und der Farbstoff Triphenylmethan, welcher durch die Laserenergie gebleicht wird. Eine Dispergierung von Blei zu Kügelchen findet dabei nicht statt. Nachteilig bei diesem Abbildungsverfahren ist vor allem der große Aufwand, da Laserabtasteinrichtungen erforderlich sind und beispielsweise bei der Verwendung photografischen Materials ein besonderer Schutz des Aufzeichnungsmaterials gegen vorzeitiges Belichten sowie anschließendes Entwickeln und Fixieren nach der Belichtung erforderlich sind.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das
Aufzeichnungsmaterial der eingangs genannten Gattung dahingehend zu verbessern, daß mit einfachen Mitteln und möglichst geringem Energiebedarf Bilder mit großem Auflösungsvermögen und hoher Schärfe sowie guter Konturenbegrenzung herstellbar sind. Die LCjung dieser Aufgaben ist nicht nur bei Bildern üblicher Art, sondern vor allen Dingen bei Mikroaufzeichnungen von besonderer Bedeutung.
Die Erfindung ist hinsichtlich des Aufzeichnungsmaterials im Patentanspruch 1 und hinsichtlich des
Verfahrens zur Herstellung eines solchen Bildes im Patentanspruch 18 gekennzeichnet.
In Unteransprüchen sind weitere Ausbildungen und Verbesserungen der Erfindung beansprucht.
Die Erfindung ermöglicht die Lösung der obengenannten Aufgabe auf einfache Weise, ohne daß kohärentes Licht, wie Laserstrahlen, verwendet werden muß, was einen hohen Aufwand bedeutet, insbesondere wenn die punktförmige Zeilenabtastung angewendet
Bei der Erfindung kann eine sogenannte Vollformat-Bestrahlung mit nicht-kohärentem Licht, beispielsweise das Licht von Blitzlichtlampen, verwendet werden, um an den bestrahlten Bereichen des Aufzeichnungsmaterials über den Energieschwellenwert hinaus eine solche Wirkung zu erzielen, daß sich das ursprünglich zusammenhängende Schichtmaterial im bestrahlten Schichtbereich zu im Abstand voneinander befindlichen kleinen Kügelchen oder dergleichen Körperchen zerteilt, deren durchschnittlicher Durchmesser insbesondere weniger als 1 u.m beträgt Dabei ist es zweckmäßig, die Schichtdicke ebenfalls gering, in der Größenordnung von 0,1 bis 5 μπι, auszubilden.
Das Schichtmaterial ist zweckmäßigerweise ein anorganisches und besonders bevorzugt wird ein solches, das im Ausgangszustand im wesentlichen amorph ist.
Als Strahlenenergie können auch andere Strahlen, wie Elektronenstrahlen und Korpuskularstrahlen, verwendet werden, und es ist auch möglich, das gewünschte Bild auf der Schicht durch Überlagerung von Energie, die aus verschiedenen Energiequellen stammt, herzustellen. Die Strahlen können auch durch Spiegellinsen oder dergleichen optische Systeme abgelenkt bzw. hinsichtlich ihres Strahlenganges verändert sein. Auch ein zeitlich nacheinander folgendes Belichten in einzelnen Bestrahlungsschritten ist möglich. Hierbei wird die Energie zweckmäßigerweise in Form kurzer Impulse zur Wirkung gebracht.
Durch die Erfindung können Abbildungen ohne einen besonderen Belichtungsschutz und ohne nachfolgendes Entwickeln bzw. Fixieren hergestellt werden. Eine einfache Belichtung, beispielsweise durch eine Maske hindurch, genügt für die Herstellung eines dauerhaften Bildes hoher Schärfe und Konturenbegrenzung und mit großem Auflösungsvermögen. Der Gesamtenergiebedarf hierfür ist verhältnismäßig gering.
Die Erfindung hat sich auch bereits hervorragend für die Herstellung von Mikro-Aufzeichnungen bewährt. Dies ist besonders wichtig beispielsweise bei Computer-Aiisgangsdruckwerken. bei denen die Ausgangsdaten des "Computers sofort aufgezeichnet werden. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht daher auch ein sehr rasches Drucken bzw. Kenntlichmachen der Ausgangsdaten des Computers.
Eine weitere bevorzugte Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die Lithographie.
Darüber hinaus wird die Erfindung auch besonders günstig zur Herstellung technischer Gegenstände angewendet, insbesondere zur Herstellung gedruckter Schaltungen, bei denen auf kleinstem Bereich sehr viele kleinste elektrische Leiterbahnen, die voneinander isoliert sein müssen, aufgebracht sind.
Besonders gute Ergebnisse bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden dann erzielt wenn als Aufzeichnungsmaterial eine halbleitende Schicht verwendet wird. Ganz besonders günstige Ergebnisse lassen amorphe Halbleiter mit vergleichsweise niedrigem bis mittlerem Schmelzpunkt, insbesondere chalcogene Elemente mit Ausnahme von Sauerstoff, erwarten. Hierzu zählt vor allem Tellur infolge seiner günstigen Wärmeleitfähigkeit. Derartige Materialien können daher auch als »Speichermaterialien« bezeichnet werden, da sie die Eigenschaft haben, einen physikalischen Ausgangszustand so lange beizubehalten, bis sie an einer bestimmten Stelle so stark mit Energie beaufschlagt sind, daß an jener Stelle der ursprüngliche physikalische Zustand in einen anderen physikalischen Zustand umschaltet, der dann aufrechterhalten wird. Solche Halbleiter können in einem der physikalischen Zustände amorph und im anderen kristallin oder kristallähnlich ausgebildet sein. Diese Materialien enthalten oftmals kurz- oder langkettige Polymere mit nur geringer chemischer Vernetzung, so daß die Moleküle unter der Einwirkung von Energie fließen oder diffundieren, jedoch elastomere Eigenschaften aufweisen. Selbst solche Halbleiter dieser Art, die Vernetzungen zwischen den Molekülen oder Atomen aufweisen, lassen sich durch verhältnismäßig geringe Energie ohne weiteres in eine leicht fließfähige Form überführen, da die Bindungen unter der Wirkung der Bestrahlung schnell aufgebrochen werden. Solche Änderungen können dadurch erzielt werden, daß die Bindungen zwischen Molekülen oder Atomen oder die Van-der-Waals'schen Kräfte zwischen diesen vermindert werden. Die Energie kann in diesen Halbleitern Elektronenlochpaare erzeugen; diese Träger können ihrerseits zu »Kettenrissen« oder zur Verminderung anderer Kräfte Anlaß geben, wodurch die Beweglichkeit der Atome oder Moleküle oder deren Diffusion ermöglicht wird. Diese verbesserte Beweglichkeit kann die weitere Bewegung von Halbleitermaterial einleiten, durch die die »Dispersion« im Sinne der im folgenden aufgezeichneten Erläuterung verursacht wird. Dieser Umstand macht die Speichermaterialien zu hervorragenden Dispersionsabbildungsmateriahen.
Geeignete Halbleitermaterialien und Speichermaterialien sind beispielsweise in den US-Patentschriften 32 71 591 und 35 30 441 offenbart.
Das Verfahren gemäß der Erfindung beruht auf dem
Grundgedanken, daß diejenigen Bereiche des Filmes
aus Dispersionsabbildungsmaterial, die der Einwirkung
einer genügenden Energiemenge ausgesetzt werden,
dispergieren, während diejenigen Bereiche die weniger
oder keine Energie erhalten, undispergiert bleiben Das
Dispersionsabbildungsmaterial kann als freie Schicht
vorgesehen sein oder vorzugsweise auf einem Substrat
so in der Form eines dünnen, durchgehenden Filmes
angeordnet sein. In denjenigen Bereichen des Filmes,
die eine ausreichende Energiemenge erhalten, erfolgt
ein Schmelzen, ein Erweichen oder eine sonstige
Änderung des Zustandes des.Dispersionsabbildungsma-
terials, so daß eine Dispersion auftritt
Die Bezeichnung »Dispersion« wird m der vorliegenden Beschreibung zur Bezeichnung des Vorganges verwendet, bei dem ein kontinuierlicher dünner Film aus festem Material seinen Zusammenhang verliert (diskontinuierlich wird), wenn die innere Energie des Materials infolge von Energieabsorption über einen kritischen Schwellenwert hinaus erhöht wird. Wichtig ist lediglich, daß in dem Film Bereiche gebildet werden, die, beispielsweise gegenüber Licht, durchlässiger oder reflexionsfähiger werden als andere Bereiche des Filmes so daß ein wahrnehmbares Bild entsteht das aus einer Anzahl von durchlässigen Bereichen und von Bereichen geringerer Durchlässigkeit oder Reflexions-
fähigkeit besteht.
Die Dispersion kann einfach ein Aufbrechen des Filmes in kleine voneinander getrennte Inseln oder diskrete Teilchen sein, oder der Film kann in gewissen Bereichen dünner werden, so daß er, beispielsweise gegenüber Licht oder anderen für die Feststellung oder Erkennung des Bildes verwendeten Energieformen durchlässig wird, während er in anderen Bereichen undurchlässig oder doch weniger durchlässig bleibt, so daß ein erkennbares Bild gebildet wird. Im allgemeinen ist es erwünscht, daß im Falle eines undurchsichtigen Materials die Abschnitte verminderter Dicke genügend dünn werden, um mindestens 20% des auffallenden Lichtes zur anderen Seite durchzulassen. Im Falle von lichtdurchlässigen oder teilweise durchlässigen Materialien solite die Dicke des Dispersionsabbildungsmaterials bei der Dispersion mindestens auf 10% der ursprünglichen Dicke und vorzugsweise auf einen noch geringeren Teil der ursprünglichen Dicke abnehmen, so daß deutliche Bereiche größerer Durchlässigkeit oder eines sonstigen physikalisch erkennbaren Kennwertes wie der Oberflächenreflexion erzeugt werden.
Bei der besonders bevorzugten Form des Verfahrens gemäß der Erfindung tritt ein Schmelzen oder Erweichen und ein Zusammenfließen des Dispersionsabbildungsmaterials des Filmes zu kleinen Kügelchen oder ähnlichen kleinen Körperchen auf, wo der Film eine genügende Energiemenge enthält Diese Kügelchen oder Körpercheri haben eine so geringe Größe, daß sie die normale Lichtdurchlässigkeit oder Reflexion des Substrates nicht stören. Die Klarheit und Durchlässigkeit des Bildes hängt natürlich von der Wahl des Substrates ab. Die Bildung von Kügelchen oder ähnlichen Körperchen hängt von der Befeuchtbarkeit des Substratmaterials durch das geschmolzene oder erweichte Dispersionsabbildungsmaterial oder durch etwaige sonstige Materialien, wie an der Phasengrenzfläche zwischen diesen Materialien vorhandene Tenside ab. Es steht eine größere Auswahl von Kombinationen von Dispersionsabbildungsmaterialien und Substratmaterialien zur Verfügung, und noch bessere Ergebnisse sind erzielbar, wenn eine Zwischenschicht aus einem Material vorgesehen wird, das die Befeuchtbarkeit des Substrats durch das geschmolzene Dispersionsabbildungsmaterial wesentlich vermindert
Wie bereits erwähnt, sind die oben erwähnten Halbleitermaterialien, speziell Tellur und die übrigen Chalkogene und die verschiedenen Verbindungen, die diese Elemente als Beimischung oder in chemischer Verbindung enthalten, gemäß der Erfindung als Dispersionsabbildungsmaterialien in einem Verfahren besonders nützlich, bei dem die Energie als Laserenergie zugeführt wird. Dies schließt auch das Bestreichen, Abtasten oder Schreiben mittels eines modulierten oder unmodulierten Laserstrahles sowie auch die Verwendung von Korpuskularenergie oder einer beliebigen anderen Energie einschließlich der Elektronenstrahlenenergie ein, die eine Dispersion herbeizuführen vermögen.
Es hat sich auch gezeigt, daß gemäß der Erfindung die Dispersionsfähigkeit des Dispersionsabbildungsmaterials gefördert oder erhöht werden kann, indem eine Schicht eines geeigneten Materials auf das Dispersionsabbildungsmaterial aufgebracht wird. Diese Verfahrensweise gemäß der Erfindung gestattet die Verwendung noch niedrigerer Energiepegel und Energiemengen und ermöglicht die Verminderung der erforderlichen Im-Dulsbreite, was zu Vorteilen führt, die in der folgenden eingehenden Beschreibung der Erfindung noch näher erläutert werden. Auch durch Verwendung eines Substrats von niedriger Wärmeleitfähigkeit kann die erforderliche Energiemenge vermindert werden.
Anstatt für das Abbilden eine getrennte Maske zu verwenden, kann gemäß der Erfindung eine eingebaute Maske direkt auf der Schicht des Dispersionsabbildungsmaterials oder auf einer oder mehreren möglicherweise auf dieser Schicht aufgebrachten Materialschichten oder, wenn erwünscht und wenn das Substrat an sich energiedurchlässig ist, auf der Rückseite des Substrates vorgesehen sein.
Gemäß der Erfindung ist also ein Dispersionsabbildungsmaterial, wie Tellur, vorgesehen, das bei Einwirkung von Energie oberhalb eines gewissen Schwellenwertes dispergiert und das als dünner Film, vorzugsweise auf einem Substrat aufgetragen, verwendet wird. Die Energie wird auf den Film in Impulsform in einem Muster zur Wirkung gebracht, indem in einer Anzahl von Bereichen die Energie mit einer Intensität und während einer Zeitdauer wirksam ist, die ausreichen, um das Dispersionsabbildungsmaterial in allen diesen Energie erhaltenden Bereichen zur Dispersion gebracht wird. Vorzugsweise wird die Energie durch eine Abbildungsmaske hindurch zur Wirkung gebracht, um ein Duplikat des Bildes zu erzeugen.
In den meisten bevorzugten Ausführungsformen des Verfahrens ist das Dispersionsabbildungsmaterial auf einem Substrat von niedriger Wärmeleitfähigkeit vorgesehen.
In der Zeichnung ist das Verfahren an Hand von Einrichtungen zu dessen Durchführung erläutert
F i g. 1 ist ein Schnitt durch eine Substratschicht oder -platte, auf der ein Film aus Dispersionsabbildungsmaterial und eine Maske angeordnet sind, und veranschaulicht die wahlweise »Belichtung« der Konstruktion durch Strahlungsenergie;
F i g. 2 bis 5 veranschaulichen die Konstruktion gemäß F i g. 1 während verschiedener Stadien der Dispersion des Dispersionsabbildungsmaterials in der belichteten Fläche;
F i g. 6 ist eine Darstellung einer Mikrofotografie zur Veranschaulichung einiger Punkte eines Halbtonlinienrasterbildes, die von den äußerst kleinen dispergierten Teilchen des Dispersionsabbildungsmaterials umgeben sind, in 400facher Vergrößerung;
F i g. 7 ist ein Schnitt durch die Punkte gemäß F i g. 6 entlang der Linie 7-7; und
F i g. 8 ist eine graphische Darstellung zum Vergleich der Energiemenge, die in einer Maske aus Silberhalogenidemulsion Beschädigungen hervorruft mit der Energiemenge, die eine Dispersion eines Tellurmaterials als Dispersionsabbildungsmaterial auf einem Celluloseacetatsubstrat hervorruft
Die in F i g. 1 gezeigte Konstruktion besteht aus einem Substrat 12, beispielsweise aus Celluloseacetat oder Polyäthylenterephthalat, auf dem ein dünner Film 14 aus einem undurchsichtigen Dispersionsabbildungsmaterial, beispielsweise aus elementarem Tellur, angeordnet ist Auf die Schicht 14 des Dispersionsabbildungsmaterials wurde eine Bildmaske 16, beispielsweise eine mit einem Bild versehene Chrommaske mit undurchsichtigen Bereichen 18 und durchsichtigen Bereichen 20, aufgelegt Die von einer geeigneten Quelle, beispielsweise einer Xenonblitzlichtkanone oder -lampe emittierte Strahlungsenergie ist durch Pfeile 22 angedeutet und fällt durch den durchsichtigen Bereich 20 der Maske auf die Schicht 14 des Schichtmaterials.
Wie ersichtlich, besteht das Verfahren gemäß der Erfindung darin, daß eine Schicht des Dispersionsabbildungs-Schichtmaterials einem kurzen Energieimpuls ausgesetzt wird, der die Schicht in einem dem Bild entsprechenden Muster trifft, was ein örtliches Schmelzen oder Erweichen des Materials in denjenigen Bereichen zur Folge hat, die die höhere Energiemenge und -intensität erhalten. Auf diese Weise wird dank der Diskontinuitäts- bzw. Inselbildung vor dem spontanen Einfrieren in den dispergierten Bereichen ein Lichtdurchlaß erzielt. Das bei diesem Verfahren verwendete Energiebildmuster kann, wie bereits erwähnt, durch Anordnung einer Bildmaske in der Bahn der auf die Schicht des Materials auftreffenden Energie erzeugt werden. Das Energiebildmuster kann auch dadurch erzeugt werden, daß die Energie ohne Bildmaske gleichzeitig auf mehrere Energiebereiche in einem geeigneten Muster gerichtet wird.
Bei der bevorzugten Verfahrensweise gemäß der Erfindung erfährt der Bereich 24 der Schicht 14, während er dem Schwall oder den Impulsen aus einer Strahlungsenergiequelle ausgesetzt wird, eine Reihe von physikalischen Änderungen, bis bei Beendigung der Einwirkung der Strahlungsenergie das Material im Bereich 24 den in Fig.5 veranschaulichten Zustand angenommen hat. In manchen Fällen genügt es, wenn das Material bei Beendigung der Einwirkung einen Zwischenzustand einnimmt, wie er beispielsweise in F i g. 3 oder 4 veranschaulicht ist
Je nach dem verwendeten Dispersionsabbildungsmaterial und je nach Art des Substrats sowie Typus und Eigenschaften der in einem gegebenen Einzelfall verwendeten Energie kann der Mechanismus, durch den die Dispersion verursacht wird, in mannigfaltiger Weise abgewandelt werden. Die Schicht des Dispersionsabbildungsmaterials kann reißen, und die Dispersion kann an den Rißlinien eingeleitet werden. Das Dispersionsabbildungsmaterial erweicht, beginnt an verschiedenen Punkten dünner zu werden und an verschiedenen anderen Stellen dicker zu werden oder Warzen zu bilden. Fig.2 bis 5 zeigen einen Schnitt entlang der Linie, an der das Dispersionsabbildungsmateria! schließlich zu den in F i g. 5 gezeigten Kügelchen aufbricht. Das Dünnwerden und die Bildung von Warzen (Fig.2) schreitet fort und führt zur Ausbildung einer Form gemäß F i g. 3. Anschließend bricht das Material auf und bildet getrennte Warzen 25, wie in Fig.4 gezeigt. Schließlich fließt das Material, aus dem jede einzelne solche Warze besteht, unter der Wirkung der Oberflächenspannung zusammen und bildet ein kleines Kügelchen 25 (F i g. 5). Diese Kügelchen haften an dem Substrat sn und kühlen ab und erstarren, wenn die Einwirkung der Strahlungsenergie aufhört. Die Kügelchen 26 sind von äußerst geringer Größe und haben einen Durchmesser von beispielsweise 1 μίτι oder weniger und befinden sich in einem erheblichen Abstand voneinander.
Je nach Art des Substrats kann dessen Fläche dabei vorübergehend erweichen und die Kügelchen mindestens teilweise in die oberste Schicht des Substrats einsinken.
Durch den die einzelnen Kügelchen umgebenden freien Raum kann Licht einfallen. Wenn das Substrat 12 durchsichtig oder durchscheinend ist, wie dies bei Celluloseacetat oder Polyäthylenterephthalat der Fall ist, kann das Licht durch die mit den Kügelchen 26 (Fig.5) belegte Fläche 24 hindurchfallen, und diese Fläche erscheint daher durchsichtig, während Bereiche 28, die aus dem unveränderten, undispergierten, durchgehenden Film 14 des Dispersionsabbildungsmaterials bestehen, kein Licht durchlassen, wenn dieses Dispersionsabbildungsmaterial undurchsichtig ist. Auf diese Weise wird ein Bild von hohem Kontrast hergestellt. Die Kügelchen 26 sind so klein, daß sie mit dem bloßen Auge nicht erkennbar sind. Sie sind nicht einmal bei vernünftiger Vergrößerung, wie sie normalerweise zum Lesen des Bildes, beispielsweise zum
ίο Lesen von Mikrofilm oder Mikrofotos, verwendet wird, sichtbar. Tatsächlich sind bei der bevorzugten Dicke des Filmes oder der Schicht 14 aus Dispersionsabbildungsmaterial und unter den bevorzugten Durchführungsbedingungen des Verfahrens gemäß der Erfindung die Kügelchen 26 so klein und voneinander soweit entfernt, daß die belichtete Fläche 24 der Schicht 14 selbst bei bedeutender Vergrößerung als in hohem Maße durchsichtig betrachtet werden kann. Nicht einmal bei 15- bis 20facher Vergrößerung werden die Kügelchen des Dispersionsabbildungsmaterials als Einzelkörperchen sichtbar.
Ähnliche Betrachtungen gelten, wenn das Substrat 12 ein nicht-transparentes, lichtreflektierendes Material, beispielsweise schwer gefülltes Glanzpapier, ist In diesem Fall reflektiert die belichtete Fläche 24 der Papieroberfläche Licht und erscheint ohne nenneswerte Störung durch die Kügelchen 26 als weiß, während die undurchsichtigen, nichtbestrahlten Bereiche 28, wenn diese verhältnismäßig nichtreflektierend sind, dunkel erscheinen und einen kräftigen Kontrast gegenüber dem hellfarbigen, reflexionsfähigen Substrat ergeben.
Der in F i g. 1 bis 5 veranschaulichte Mechanismus stellt nur eine Möglichkeit der Dispersion des Dispersionsabbildungsmaterials dar. Gemäß anderen Möglichkeiten wird die Schicht 14 des Dispersionsabbildungsmaterials in kleine Bruchstücke aufgebrochen, die dann erweichen oder schmelzen können und Einzelkügelchen bilden, oder die in anderer Weise ihre Form ändern, so daß durchlässige Bereiche entstehen. Der Mechanismus der Dispersion ändert sich auch bis zu einem gewissen Maß mit der Art und Zusammensetzung des in einem gegebenen Fall verwendeten Dispersionsabbildungsmaterials. Es besteht also die Möglichkeit anderer Mechanismen der Dispersion.
Fig.6 ist eine Veranschaulichung einer Mikrofotografie eines Halbtonlinienrasterbildes gemäß einer Verfahrensweise der Erfindung und veranschaulicht Teile von dreien der Punkte 30, die das Bild bilden.
Die Darstellung der F i g. 6 wurde in folgender Weise erhalten: Es wurde eine Konstruktion vorbereitet, die aus einem dünnen Film aus Polyäthylenterephthalat als Substrat und einem an dem Substrat aus Polyäthylenterephthalat anhaftenden Film aus Tellur von i μπι Dicke bestand. Durch Kopieren einer Fotografie durch einen Raster mit 133 Linien auf eine herkömmliche Silberhalogenidemulsion wurde eine Bildmaske hergestellt aus der ein Metalloriginal hergestellt wurde. Dieses Metalloriginal wurde mit der Metallseite nach unten auf die Tellurschicht in Berührung mit dieser, aufgelegt und eine elektronische Xenonblitzlichtkanone von 8OJ wurde nahe an die Metallmaske herangebracht Dann wurde die Lampe zur Erzeugung eines Impulses von 1 ms gezündet
Die Punktierung in dem Bereich 32 ist kennzeichnend für die tatsächliche Größenverteilung und Dichte der Kügelchen 26 gemäß Fi g. 5 im Vergleich zu den durch den Linienraster erzeugten Punkten. Die Darstellung in F i g. 6 läßt erkennen, daß das neue Veifahren gemäß
der Erfindung in hervorragender Weise zur Erzeugung von Halbtonbildern geeignet ist. Bei der praktischen Mikrofotografie sind Punkte 30, die aus nicht dispergiertem Tellur bestehen, schwarz, während die dazwischenliegenden Bereiche 32 leicht grau erscheinen und einen hohen Kontrast bilden. F i g. 6 läßt auch erkennen, daß das Verfahren gemäß der Erfindung Bilder von hohem Auflösungsvermögen, hoher Begrenzung und Schärfe liefert.
In manchen Fällen wird die scheinbare oder tatsächliche Schärfe noch durch das Vorhandensein eines Grates 34 erhöht, der die Kanten der unveränderten Schicht 36 des Dispersionsabbildungsmaterials allseits umgibt Diese Grate 34 werden anscheinend durch geschmolzenes Metall gebildet, das aus der Umgebung in die Kantenteile gezogen wird oder in diese einfließt Auf diese Weise wird um jeden Punkt 30 herum ein ringförmiger · Bereich 38 gebildet, der verhältnismäßig frei von Kügelchen ist Diese Bereiche 38 erscheinen daher in der Mikrofotografie absolut weiß und bewirken eine noch weitere Erhöhung des scheinbaren oder tatsächlichen Kontrastes, der Schärfe und des Auflösungsvermögens. Je nach der Art des Dispersionsabbildungsmaterials Können diese Grate 34 mehr oder weniger ausgeprägt sein, und in manchen Fällen können sie gänzlich fehlen.
Das Dispersionsabbildungsmaterial in den dispergierten Bereichen wurde oben als aus vollkommenen Kügelchen bestehend beschrieben. Je nach Art und Zusammensetzung des Dispersionsabbildungsmaterials, nach den bei dem Verfahren angewendeten Betriebsbedingungen und der Natur des Substrats können die Teilchen des dispergierten Materials von irgendwelcher anderer Form, beispielsweise von der Form abgeflachter Kugeln, »Linsen«, pockenartiger Körperchen, unregelmäßig geformter, kugelförmiger oder flockenförmiger sowie anders geformter Körperchen sein. Um bei dem Verfahren gemäß der Erfindung nützlich zu sein, liegen die Teilchen in Abständen voneinander, die ausreichen, um einen leicht erkennbaren Unterschied in der Durchlässigkeit oder Reflexionsfähigkeit in den dispergierten Bereichen im Vergleich zu den nicht dispergierten Bereichen, die sich in ihrem Ausgangszustand befinden, zu erzeugen. Wie oben bemerkt, können die durchlässigen Bereiche auch aus dickenverminderten Bereichen des Dispersionsabbildungsmaterials anstatt aus von solchem Material gänzlich freien Bereichen bestehen.
Ein Dispersionsabbildungssystem der oben beschriebenen Art kann hinsichtlich seiner Nützlichkeit beschränkt sein, wenn die hier verwendete Abbildungsmaske durch die zum Herbeiführen der Dispersion des Dispersionsabbildungsmaterials verwendete Strahlungsenergie beschädigt wird. Wenn beispielsweise von einem einzigen Original mehrere Kopien erzeugt werden sollen, ist es nicht vertretbar, wenn dieses Original durch die einzelnen Belichtungen in irgendeiner Weise in Mitleidenschaft gezogen wird. Da die üblicherweise verwendeten Silberhalogenidoriginale bei hohen Strahlungsenergieintensitäten leicht beschädigt werden, ist es vorzuziehen, das Dispergieren des Dispersionsabbildungsmaterials bei einem Intensitätspegel und mit einer Impulsbreite durchzuführen, bei denen das Silberhalogenidoriginal nicht beschädigt wird. Es ist sogar sehr erwünscht, für einen guten Sicherheitsfaktor zu sorgen, damit von einem einzigen Silberhalogenidoriginal eine große Anzahl von Kopien hergestellt werden kann, ohne daß das Original Schaden leidet.
Der Mechanismus der Beschädigung einer Silberhalogenid-Gelatineemulsion folgt scheinbar dem Typus einer Schwellenreaktion. Wenn die einzelnen Belichtungen hinsichtlich ihrer Intensität und Dauer unter der Schadensschwelle liegen, sind die einzelnen Belichtungen nicht additiv. Dementsprechend kann ein bestimmtes Original für eine große Anzahl von Belichtungen unterhalb der schädlichen Energieschwelle verwendet
ίο werden, und selbst wenn die Summe der bei den aufeinanderfolgenden Belichtungen zur Wirkung gebrachten Energiemengen diese Schwelle bei weitem überschreitet, leidet das Silberhalogenidoriginal keinen Schaden.
Das Disperisonsabbildungssystem gemäß der Erfindung ermöglicht es, die Energie der einzelnen Belichtung unterhalb der für das Original schädlichen Schwelle, dennoch aber oberhalb der für das Dispergieren des Dispersionsabbildungsmaterials erforderlichen Schwelle zu halten, wie dies durch die Kurven der F i g. 8 veranschaulicht wird. Diese Kurven zeigen, daß in einem weiten Bereich von Intensitäten und diesen zugeordneten Impulsbreiten der Energie die Dispersion des Dispersionsabbildungsmaterials gemäß der Erfindung unter Anwendung erheblich geringerer Energiemengen als denjenigen erzielt werden kann, bei denen eine Bildmaske in der Form eines Silberhalogenidoriginals beschädigt würde. Eine Bildmaske mit Silberhalogenid-Gelatinemulsion kann ohne Schaden während sehr kurzer Zeiträume Intensitäten ausgesetzt werden, die über längere Zeitspannen hin eine vollständige Zerstörung der Silberhalogenid-Gelatinemaske verursachen würden. Es ist daher für ein gutes Dispersions-Kopiersystem wichtig, den Intensitätspegel der Strahlungsenergie und die Belichtungszeit unterhalb der entsprechenden Werte zu halten, die zu Schäden oder Beschädigungen der Silberhalogenid-Gelatinemaske führen könnten. Andererseits ist es erwünscht daß das Dispersionsabbildungsmaterial bei diesen gleichen niedrigen Energiepegeln dispergiert. Diese Erfordernisse werden, wie im folgenden erläutert, bei dem Dispersionsabbildungs- und -kopiersystem gemäß der Erfindung in hervorragender Weise erfüllt.
In dem Schema der F i g. 8 sind die Impulsbreiten in us in Abhängigkeit von der Intensität der Strahlungsenergie in beliebig gewählten Einheiten aufgezeichnet Die Kurve 1 wurde erhalten, indem diejenigen Impulsbreiten in μ5 bei verschiedenen Laserstrahlintensitäten aufgezeichnet wurden, bei denen an einem entwickelten,
so fixierten und getrockneten Silberhalogenidemulsionsoriginal die ersten erkennbaren Schäden beobachtet wurden. Als Original wurde ein Mikrofilmnegativ mit durchsichtigen Buchstaben auf einem schwarzen Hintergrund auf einem Celluloseacetatsubstrat verwendet Wie aus der Kurve 1 erkennbar, konnte das Original bei abnehmenden Intensitäten erheblich verlängerten Belichtungszeiten ausgesetzt werden, bevor die ersten Anzeichen einer Beschädigung beobachtet werden konnten. In ähnlicher Weise wurde eine Tellurschicht von 1 μπι Dicke auf einem 175 μίτι dicken Substrat aus Celluloseacetatfilm den Impulsen des gleichen Laserstrahles bei verschiedenen, beliebig gewählten, für die Belichtung des Silberhalogenidoriginals der Kurve I verwendeten Intensitätspegeln ausgesetzt Die erhaltenen Daten, bei denen eine vollständige Dispersion bei den verschiedenen Impulsbreiten und Intensitäten des Lasers beobachtet wurden, wurden als Kurve II aufgezeichnet und die aufgezeichneter· Daten stellen
die Mindestintensitäten und -Impulsbreiten dar, bei denen eine vollständige Dispersion zu erzielen war.
Aus dem Diagramm der Flg.8 ist ohne weiteres ersichtlich, daß in den dargestellten Energiebereichen das als Dispersionsabbildungsmaterial verwendete Tellur bei Kombinationen von Intensität und Impulsbreite vollständig dispergiert, die tief unterhalb jenen liegen, bei denen das Silberhalogenidoriginal beschädigt wird. Beispielsweise ist bei der Intensität 16 die Dispersion der Abbildungsschicht bei einer Impulsbreite von ca. 1 us beendet Bei der gleichen Intensität 16 zeigt hingegen die Silberhalogenidmaske erste Anzeichen einer Beschädigung erst bei der Impulsbreite von 8 μ5. Mit anderen Worten, die Bilderzeugung kann mit Erfolg mittels eines Silberhalogenidoriginals bei der Intensität 16 mit einer Impulsbreite von 1 \is durchgeführt werden, ohne daß überhaupt eine Beschädigung des Silberhalogenidoriginals auftritt Ein ähnlich breiter Sicherheitsabstand zwischen der ersten zu beobachtenden Beschädigung des Silberhalogenidoriginals und der Beendigung der Dispersion in der Abbildungsschicht besteht bei den durch die Kurven erfaßten niedrigeren Intensitätspegeln. Auf diese Weise ist bei den Dispersionsabbildungsmaterialien gemäß der Erfindung für die Herstellung von Kopien selbst von verhältnismäßig empfindlichen Originalen ein weiter Bereich von Kombinationen von Intensitätspegeln und Impulsbreiten verfügbar.
Aus den Kurven der Fig.8 ist ersichtlich, daß bei einer konstanten Impulsbreite das Verhältnis zwischen der Energieintensität, die eine Beschädigung der Silberhalogenidgelatineemulsion verursacht, und der Intensität, die zu einer vollständigen Dispersion des dispersionsfähigen Abbildungsmaterials führt, bei sinkender Impulsbreite zunimmt.
Grundsätzlich ist das Verfahren gemäß der Erfindung mit jedem beliebigen Material durchführbar, das unter Bildung kleiner Kügelchen oder sonstiger kleiner Teilchen oder kleiner Körperchen auf einem gegebenen Substrat dispergierbar ist. Die Dispersionsabbildungsmaterialien umfassen Metalle ebenso wie elektrische Halbleitermaterialien und elektrische Nichtleiter, wie mannigfaltige organische Verbindungen. Metalle sind allgemein nur bei denjenigen Verfahrensweisen gemäß der Erfindung nützlich, bei denen ein Bild mit mehreren Bildbereichen projiziert oder ein Original oder eine Bildmaske verwendet wird, die gegenüber den hohen Pegeln der Strahlungsenergie stabil ist, die zum Dispergieren der Metalle erforderlich sind.
Es hat sich allgemein gezeigt, daß Metalle für die Dispersion sehr hoher Intensitäten bedürfen, die zu hoch sind, um die Schadensschwelle einer Silberhalogenidmaske nicht zu überschreiten. Es hat sich gezeigt, daß gemäß der Erfindung Metalle auf einem wenig wärmeleitfähigen Substrat schneller dispergieren.
Am meisten bevorzugt sind diejenigen Dispersionsabbildungsmaterialien, die sich in der allgemein als elektrische Halbleiter bezeichneten Materialienklasse finden, also Materialien mit einer elektrischen Leitfähigkeit von 10-13 bis 103 Ohm-' cm-'. Es hat sich gezeigt, daß diese Materialien in sich mit einer mäßigen elektrischen Leitfähigkeit auch eine verhältnismäßig niedrige oder mittlere Wärmeleitfähigkeit verbinden, und dies macht sie zu bevorzugten Dispersionsabbildungsmaterialien gemäß der Erfindung, wie aus dem folgenden noch hervorgeht. Diese Halbleitermaterialien sind üblicherweise auch spröder als Metalle. Diese Sprödigkeit kann in manchen Fällen das Dispergieren begünstigen. Am meisten bevorzugt sind unter den Halbleitermaterialien Tellur und die bereits weiter oben erwähnten Speichermaterialiea Diese speicherfähigen Materialien (Gedächtnismaterialien) können in der betreffenden Schicht nach Belieben in amorpher oder in kristalliner Form vorhanden sein.
Um als Dispersionsabbildungsmaterial gemäß der Erfindung nützlich zu sein, sollte ein Material einen verhältnismäßig niedrigen Schmelz- oder Erweichungspunkt haben, der niedrig genug ist um ein vorübergehendes Schmelzen oder mindestens Erweichen des Materials unter der Wirkung der verfügbaren Strahlungsenergiequelle zu gestatten.
Die für das vorübergehende Schmelzen oder Erweichen and Dispergieren des gewählten Dispersionsabbildungsmaterials erforderliche Energie sollte außerdem nicht größer sein, als die, der das Substrat standhalten kann, auf dem das Dispersionsabbildungsmaterial aufgebracht ist.
Eine andere erwünschte Eigenschaft eines bevorzugten Dispersionsabbildungsmaterials ist die, daß es beim Schmelz- oder Erweichungspunkt oder darüber und bei der bei dem Abbildungsverfahren erreichten Abbildungstemperatur eine Viskosität hat die niedrig genug ist, um sein Zusammenfallen zu kleinen Tröpfchen oder ähnlichen Körperchen oder mindestens seine Dickenverminderung :λ einem ausreichenden Maß zu gestatten, daß ausgewählte durchlässige Bereiche gebildet werden. Gleichzeitig sollte das Material vorzugsweise eine verhältnismäßig hohe Oberflächenspannung haben, wenn es sich im geschmolzenen oder erweichten Zustand befindet, damit die Tröpfchenbildung gefördert wird. Außerdem muß ein bestimmtes ausgewähltes Dispersionsabbildungsmaterial eine niedrige Benetzungsfähigkeit gegenüber dem gegebenen Substrat haben, auf dem es verwendet werden soll. Wenn die Benetzungsfähigkeit des Dispersionsabbildungsmaterials für das zugeordnete Substrat zu groß ist, kann die Dispersion unzureichend werden, und die erzeugten Bilder sind von schlechter Qualität. Ein gegebenes Material kann also ein ausgezeichnetes Dispersionsabbildungsmaterial auf dem einen Substrat und ein sehr schlechtes auf einem anderen Substrat sein. Diese Abhängigkeit von Substrat ist ein wichtiger Gesichtspunkt bei der Auswahl eines geeigneten Dispersionsabbildungsmaterials für ein gegebenes Abbildungssystem. Eine weitere wünschenswerte Eigenschaft eines bevorzugten Dispersionsabbildungsmaterials ist die, daß es eine verhältnismäßig niedrige Wärmeleitfähigkeit hat, wie sie sich bei den oben bereits erwähnten Halbleitermaterialien findet. Der Nutzen einer geringen Wärmeleitfähigkeit des Dispersionsabbildungsmaterials beruht darauf, daß sie zu einer geringeren seitlichen Wärmeableitung führt, so daß ein seitlicher Wärmeverlust an der Grenze zwischen dispergierten und nicht dispergierten Bereichen auf ein Mindestmaß beschränkt bleibt. Mit solchen Dispersionsabbildungsmaterialien niedriger bis mittlerer Wärmeleitfähigkeit erzeugte Bilder sind daher schärfer und zeichnen sich durch eine höhere Auflösung aus. Die niedrige Wärmeleitfähigkeii führt außerdem zu einem geringeren Wärmeverlus' gegen das Substrat hin, so daß für die Dispersior weniger Energie benötigt wird. Dies macht ein System das ein Dispersionsabbildungsmaterial mit niedrige] Wärmeleitfähigkeit enthält, gegenüber einem solchen das ein Metall als Dispersionsabbildungsmateria enthält, bei gleichbleibenden sonstigen Faktoren wei überlegen.
Wenn optisch betrachtbare Abbildungen erzeug
werden sollen, so besteht ein weiterer Gesichtspunkt darin, daß das Dispersionsabbildungsmaterial in der Form des undispergierten Filmes sehr lichtundurchlässig bzw. undurchsichtig ist und auch bei Beobachtung der Reflexion eine niedrige Reflexionsfähigkeit hat Wenn es die erforderliche hche Undurchsichtigkeit und niedrige Reflexiozisfähigkeit in dem Zustand nicht hat, in dem es als Film aufgebracht wurde, wie dies der Fall bei einigen der im übrigen geeigneten organischen und anorganischen Materialien der Fall ist, kann die Undurchsichtigkeit oder niedrige Reflexionsfähigkeit dadurch erzeugt werden, daß organische Farbstoffe und sehr feingeteilte Pigmentmaterialien, wie Ruß od. dgl, zugesetzt werden.
Im allgemeinen ist es nicht von Bedeutung, ob unter den Dispersionsbedingungen ein Teil des Materials verdampft oder nicht Wenn jedoch die Bildmaske auf die Schicht des Dispersiorisabbildungsmaterials aufgelegt oder in dessen Nähe gebracht wird, ist vorzuziehen, daß das Dispersionsabbildungsmaterial im Verlauf der Dispersion nicht in größeren Mengen verdampft Auf diese Weise wird eine Verschmutzung des Originals beim wiederholten Gebrauch vermieden. Im allgemeinen haben die obengenannten Halbleitermaterialien, und speziell Tellur, einen befriedigend niedrigen Dampfdruck bei der Dispersionstemperatur, so daß sich diese Materialien für die Verwendung als Bildmaske besonders eignen.
Wenn die obigen Gesichtspunkte bei der Wahl eines Dispersionsabbildungsmaterials für ein gegebenes System und Substrat berücksichtigt werden, können im allgemeinen hervorragende Bilder bei verhältnismäßig niedrigen Energiepegeln der Strahlungsenergie erzielt werden. In der Tat weisen die auf diese Weise hergestellten Bilder eine ebenso hohe Auflösung und eine ebenso gute Schärfe auf, wie sie durch andere bekannte Verfahren erzielbar sind. Durch Verwendung eines geeigneten hoch undurchsichtigen Dispersionsabbildungsmaterials weisen die Bilder einen hohen Kontrast selbst bei minimaler Dicke des Filmes des Dispersionsabbildungsmaterials auf. Daher gestattet das Verfahren gemäß der Erfindung die Herstellung von Bildern und Kopien von einem Original durch Blitzbelichtung des vollen Formates ohne die Notwendigkeit, Belichtungszeiten einzuhalten, zu entwickeln und zu fixieren und liefert Bilder von überlegener Schärfe und Auflösung, und dies macht das Verfahren gemäß der Erfindung besonders geeignet für die Vervielfältigung von Mikrofilmen, -aufzeichnungen od. dg!.
Es hat sich gezeigt, daß die chalkogenen Elemente mit Ausnahme von Sauerstoff und die diese enthaltenden glasigen oder kristallisierten Verbindungen hervorragende Dispersionsabbildungsmaterialien zur Anwendung bei den Verfahren gemäß der Erfindung sind. Zu den besten Dispersionsabbildungsmaterialien gehören Tellur und mannigfaltige Tellur und andere Chalcogenide enthaltende Massen, wie eine Masse (bestehend in Gew.-Teilen bzw. Gew.-%), aus 92,5 Atom- bzw. Atom-% Tellur, 2,5 Atom-% Germanium, 2,5 Atom-% Silicium und 2,5 Atom-% Arsen; eine Masse, bestehend aus 95 Atom-% Tellur und 5 Atom-% Silicium; eine Masse, bestehend aus 90 Atom-% Tellur, 5 Atom-% Germanium, 3 Atom-% Silicium und 2 Atom-% Antimon; eine Masse, bestehend aus 85 Atom-% Tellur, JO Atom-% Germanium und 5 Atom-% Wismuth; eine Masse, bestehend aus 85 Atom-% Tellur, 10 Atom-% Germanium. 2.5 Atom-% Indium und 2,5 Atom-% Gallium; eine Masse, bestehend aus 85 Atom-% Tellur, 10 Atom-% Silicium, 4 Atom-% Wismuth und 1 Atom-% Thallium; eine Masse, bestehend aus 80 Atom-% Tellur, 14 Atom-% Germanium, 2 Atom-%
ί Wismuth, 2 Atom-% Indium und 2 Atom-% Schwefel; eine Masse, bestehend aus 70 Atom-% Tellur, 10 Atom-% Arsen, 10 Atom-% Germanium und 10 Atom-% Antimon; eine Masse, bestehend aus 60 Atom-% Tellur, 20 Atom-% Germanium, 10 Atom-%
i» Selen und 10 Atom-% Schwefel; eine Masse, bestehend aus 60 Atom-% Tellur, 20 Atom-% Germanium und 20 Atom-% Selen; eine Masse, bestehend aus 60 Atom-% Tellur, 20 Atom-% Arsen, 10 Atom-% Germanium und 10 Atom-% Gallium; eine Masse, bestehend aus 81
r» Atom-% Tellur, 15 Atom-% Germanium, 2 Atom-% Schwefel und 2 Atom-% Indium; eine Masse, bestehend aus 90 Atom-% Selen, 8 Atom-% Germanium und 2 Atom-% Thallium; eine Masse, bestehend aus 85 Atom-% Selen, 10 Atom-% Germanium und 5 Atom-%
.'<> Kupfer; eine Masse, bestehend aus 85 Atom-% Selen, 14 Atom-% Tellur und 1 Atom-% Brom; eine Masse, bestehend aus 70 Atom-% Selen, 20 Atom-% Germanium, 5 Atom-% Thallium und 5 Atom-% Silber; eine Masse, bestehend aus 70 Atom-% Selen, 20
r> Atom-% Germanium und 10 Atom-% Wismuth; eine Masse, bestehend aus 95 Atom-% Selen und 5 Atom-% Schwefel; und zahlreiche andere.
Zusammenfassend kann gesagt werden, daß diejenigen Materialien, die
einen Schmelz- oder Erweichungspunkt im Bereich von ca. Raumtemperatur bis über 1000° C oder darüber haben,
eine Viskosität beim Schmelzpunkt oder Erweir. chungspunkt oder darüber im Bereich von 10-3 bis 104 Pa · s haben, wobei der niedrigere Bereich im allgemeinen nur dann nützlich ist, wenn die Benetzbarkeit des gewählten Substrates verhältnismäßig niedrig ist, eine Wärmeleitfähigkeit von
ca!-cm
10~4 bis 10"
cm2 s-0C
und im erweichten oder geschmolzenen Zustand eine Oberflächenspannung von 0,50 bis 10 mN/cm haben,
sind im allgemeinen ausgezeichnete Dispersionsabbildungsmaterialien. Einige der Materialien, deren Oberflächenspannung im oberen angegebenen Bereich liegt, können für Betriebstauglichkeit Ultraschallschwingungen benötigen.
Im allgemeinen werden Materialien bevorzugt, die im geschmolzenen Zustand eine niedrige bis mittlere Oberflächenspannung innerhalb des angegebenen Bereichs haben, obwohl die Oberflächenspannung in Beziehung zum Substrat hoch genug sein soll, daß die Benetzbarkeit des Substrates durch das geschmolzene oder erweichte Dispersionsabbildungsmaterial verhältnismäßig niedrig ist, damit bei der Dispersion des Materials durch die Strahlungsenergie die angestrebten Kügelchen gebildet werden. Mit anderen Worten, wenn die Oberflächenspannung des Dispersionsabbildungsmaterials niedrig ist, steht im allgemeinen nur eine geringere Anzahl geeigneter Substrate zur Wahl. Wenn die Oberflächenspannung des geschmolzenen Dispersionsabbildungsmaterials höhere Werte hat, dann ist auch gewöhnlich die Auswahl an Substraten größer.
Es ist zu bemerken, daß nie eine einzige Eigenschaft
dafür entscheidend ist, ob ein gegebenes Material ein gutes Dispersionsabbildungsmaterial für das Verfahren gemäfi der Erfindung abgibt oder nicht. Nur die Kombination der oben angegebenen Eigenschaften im Hinblick auf die Benetzbarkeit des gewählten Substrates ermöglicht die bestmögliche Auswahl des Dispersionsabbildungsmaterials für ein gegebenenes System und einen gegebenen Zweck, und dies schließt auch Eigenschaften ein, wie die Undurchsichtigkeit, Reflexionsfähigkeit, Haftfähigkeit an dem Substrat und Widerstand gegen Abrieb sowie andere Faktoren, wie einen verhältnismäßig niedrigen Dampfdruck bei der Schmelz- oder Erweichungstemperatur oder bei der bei der Dispersion erreichten Temperatur.
Wie oben erwähnt, erfüllt Tellur alle diese Erfordernisse in hervorragender Weise. Seine niedrige Wärmeleitfähigkeit ermöglicht die Verwendung von Strahlungsenergie geringer Intensität und geringe«· Dauer zum vollständigen Dispergieren des Abbildungsmaterials in den bestrahlten Bereichen, so daß die Wärmeableitung und auch die Kontrastarmut des Bildes auf einem Minimum gehalten wird und äußerst scharfe Bilder mit hoher Auflösung und ausgezeichneter Konturenschärfe erzielt werden. Das eine oder andere der oben angeführten Erfordernisse kann entfallen, wenn die Dispersion ohne tatsächliches Schmelzen des Dispersionsabbildungsmaterials durch einen der oben angeführten Mechanismen erreicht wird. In diesem Fall ist die Zahl der zur Auswahl stehenden Materialien noch größer. Einige der bevorzugten Dispersionsabbildungsmaterialien, die bei der Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung nützlich sind, sind in der Lage, einen kontinuierlichen Film oder eine Schicht wiederherzustellen, wenn eine Energiemenge zur Wirkung gebracht wird, deren Pegel es den Anziehungskräften zwischen dem Abbildungsmaterial und dem Substrat gestattet, das Material von neuen auszubreiten. Die Umkehrbarkeit der Dispersion macht es möglich, das Bild zu löschen und die Konstruktion abermals zu benutzen oder in einem vorhandenen Bild nach Bedarf und Belieben Änderungen vorzunehmen. Das Wiederverteilen kann beispielsweise dadurch erzielt werden, daß ein Mittel zugesetzt wird, das die Befeuchtbarkeit des Substrates erhöht oder das in geeigneter Weise auf die Oberflächenspannung des Materials einwirkt, wenn das dispergierte Material einer Energieeinwirkung unterworfen wird.
Das Dispersionsabbildungsmaterial kann nach Belieben in amorpher oder kristalliner Form aufgebracht werden. In ähnlicher Weise kann das Material in der dispergierten Phase, je nach Wahl des Materials, amorph oder kristallin sein. Durch geeignete Wahl der Form und des Zustandes des undispergierten und des dispergierten Materials kann der Kontrast in dem Bild noch weiter erhöht und das Lesen der Bilder, beispielsweise mittels optischer oder elektrischer Leseeinrichtungen, noch weiter erleichtert werden. Durch geeignete Wahl der Durchlässigkeit oder Reflexionsfähigkeit des Substrates und des undispergierten Dispersionsabbildungsmaterials ist es möglich, nach Belieben positive oder negative Bilder herzustellen.
Die Gliederung des durch das Verfahren gemäß der Erfindung erzielten Bildes weist Bereiche unterschiedlicher Energieinhalte zwischen der kontinuierlichen und der dispergierten Phase des Dispersionsabbildungsmaterials auf.
Aus dem Gesagten geht hervor, daß bei der Auswahl
der Intensität und der Zeit oder Dauer der Einwirkung von Strahlungsenergie für die Bilderzeugung durch eine Bildmaske einige Sorgfalt aufgewendet werden muß. Da ein Teil der Energie auch durch undurchsichtige Bereiche der Bildmaske hindurchgeht, müssen Intensität und Dauer der Energieeinwirkung derart in ein Verhältnis gebracht werden, daß durch die »durchsichtigen« oder durchlässigen Bereiche der Bildmaske genügend Energie hindurchgeht, um eine Dispersion in den zugeordneten Bereichen der Schicht des Dispersionsabbildungsmaterials zu verursachen, jedoch muß die zur Wirkung gebrachte Energiemenge gering genug sein, damit in den Bereichen der Schicht des Dispersionsabbildungsmaterials, die den »undurchsichtigen« oder nichtdurchlässigen Bereiche der Bildmaske entsprechen, vorzugsweise keine Dispersion auftritt Natürlich muß in Anbetracht des Gesagten die zur Wirkung gebrachte Energie außerdem unter der Schadenschwelle für das Original gehalten werden. In dieser Weise können dann von einem einzigen Original beliebig viele kontrastreiche Kopien hergestellt werden. Diese Vorkehrungen sind üblicherweise nicht erforderlich, wenn die Dispersion durch Projektion der Energie erzielt wird. Auch in diesem Fall jedoch ist es erwünscht, die Energie derart zu proportionieren, daß kein allzu großer Überschuß an Energie über das tatsächlich für die Dispersion erforderliche Maß hinaus zur Wirkung gebracht wird. Dies macht das Verfahren wirtschaftlicher und ermöglicht außerdem eine breitere Auswahl der Substrate und ermöglicht die Erzielung schärferer Bilder.
Die Schicht oder der Film des Dispersionsabbildungsmaterials kann auf dem Substrat durch beliebige zweckmäßige Mittel, beispielsweise durch Aufdampfen, Niederschlagen im Vakuum, Kathodenzerstäubung, durch Aufbringen in Form einer Lösung und anschließendes Verdampfen des Lösungsmittels usw., aufgebracht werden.
Es gibt eine große Auswahl an verfügbaren Substratmaterialien, die mit Erfolg bei der Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung verwendet werden können. Das Substrat kann anorganisch sein, wie Silikatglas, Keramik, Metall oder Glimmer. Bevorzugt werden im allgemeinen organische Substrate, die wegen ihrer Flexibilität in Rollen verwendet werden können, damit eine durchgehende Länge des Kopiermaterials verfügbar ist
Organische Substrate haben auch eine erheblich niedrigere Wärmeleitfähigkeit als die meisten anorganische Substratmaterialien. Die niedrigere Wärmeleitfähigkeit des organischen Substrates ermöglicht die Verwendung von Strahlungsenergie von erheblich niedrigerer Intensität und eines weit geringeren Energieaufwandes, um das Dispersionsabbildungsmaterial erfolgreich zu dispergieren. Aus diesem Grund werden diejenigen Substrate bevorzugt, die eine Wärmeleitfähigkeit von unter
1,5 · 10
-3
cal-cm
cm2s-°C
bei Raumtemperatur haben.
Der Einfluß der Art des Substrates wird durch folgendes Beispiel veranschaulicht. Wenn ein Tellurfilm auf einem Polyäthylenterephthalatsubstrat verwendet wird, läßt sich das Tellur ohne weiteres mittels eines Blitzlichtes mit 80 J dispergieren. Wird lediglich als Substrat Glas anstatt Polyäthylenterephthalat verwen-
det, so reicht unter sonst gleichen Bedingungen ein Blitzlicht von 8OJ nicht mehr für die Dispersion des Tellurs auf dem Glassubstrat aus. Fensterglas hat nämlich etwa die 5fache Wärmeleitfähigkeit wie Polyäthylenterephlhalat Diese Differenz reicht aus, um den Energiebedarf so bedeutend zu ändern. Natürlich können Tellur oder ähnliche Halbleitermaterialien auf einem Glassubstrat gemäß der Erfindung ohne Schwierigkeit dispergiert werden, beispielsweise durch Energiequellen wie Lasers usw.
Geeignete organische Substrate Finden sich unter den Polyestern, wie Polyethylenterephthalat Andere geeignete organische Substrate sind Polyamide, Celluloseacetat, Polystyrol und viele andere. Im allgemeinen können als Substrate mit Nutzen alle jene organischen Materialien verwendet werden, die sich in die Form eines dünnen Filmes bringen lassen und die gegenüber dem gewählten Dispersionsabbildungsmaterial eine gute Affinität aufweisen, so daß das letztere daran haftend angebracht werden kann, und die nuch nach der Bilderzeugung eine gute Abriebfestigkeit aufweisen. Andererseits sollte ein ausgewähltes Substrat gegenüber dem geschmolzenen Dispersionsabbildungsmaterial eine so geringe Benetzbarkeit wie möglich haben, damit das Dispersionsabbildungsmaterial mit Erfolg zu den bevorzugten kleinen Kügelchen oder ähnlichen Teilchen oder Körperchen dispergiert werden kann, wenn es der Strahlungsenergie ausgesetzt wird. Dies und die obige Besprechung zeigt, daß die Auswahl des Substrates zum Teil von dem ausgewählten Dispersionsabbildungsmaterial und umgekehrt, sowie von der gewünschten Wirkung abhängt Von allgemeinem Nutzen sind solche Materialien wie Polyäthylenterephthalatfilm und Celluloseacetatfilm, die beide Diapositive liefern. Erwünscht sind zur Erzeugung von Bildern für die Reflexionsbetrachtung Papiere verschiedener Grade mit niedriger Porosität und hohem Füllstoffgehalt sowie andere undurchsichtige Celluloseprodukte. Wenn ein gewisses Substrat zur Verwendung mit einem gegebenen Dispersionsabbildungsmaterial gewünscht wird, jedoch wegen seiner allzu hohen Benetzbarkeit nicht verwendet werden kann, ist es möglich, auf das Substrat eine Zwischenschicht aufzubringen, die die Benetzbarkeit durch ein gegebenes Dispersionsabbildungsmaterial vermindert, so daß das Dispersionsabbildungsmaterial bei Einwirkung von Strahlungsenergie des erforderlichen Energiepegels prompt dispergiert. Dies kann beispielsweise dadurch erzielt werden, daß das Substrat vot dem Aufbringen des Dispersionsabbildungsmaterials mit einem Material überzogen wird, das gegenüber dem Dispersionsabbildungsmaterial eine niedrige Benetzbarkeit aufweist. Die gleiche Art der Oberflächenbehandlung kann auch zur Bildung kleinerer Partikel in der dispergieren Phase dienen, wenn die Teilchengröße sonst nicht annehmbar wäre. Durch diese Maßnahme ist es möglich, die Auswahl der geeigneten Substrate für ein gegebenes Dispersionsabbildungsmaterial erheblich zu erweitern. Bei manchen Kombinationen von Substrat- und Dispersionsabbildungsmaterialien können zum Köschen der Bilder durch Wiederausbreiten des dispergierten Materials Tenside verwendet werden.
Infolge der Verbindung äußerst kurzer Energieimpulse werden die organischen Substrate nicht beeinflußt noch beschädigt, selbst wenn die Temperatur des geschmolzenen Dispersionsabbildungsmaterials die Schmelztemperatur des Kunststoffes vorübergehend überschreiten kann. In diese; Hinsicht ist es nützlich, daß
die geringere Wärmeleitfähigkeit des organischen Substrats die Verwendung niedrigerer Energiedichten gestattet, was wiederum für den Kunststoff oder sonstige organische Substratmaterialien weniger schäd- > lieh ist
Es kann jede beliebige Energiequelle verwendet werden, vorausgesetzt daß sie die für die Dispersion durch die bevorzugten kurzen Energieimpulse erforderliche Energiedichte erzeugt Bevorzugt werden für die ι Bilderzeugung durch eine Maske im allgemeinen die als elektronische Blitzlichtkanonen bekannten Vorrichtungen verwendet die kurze Blitze von beispielsweise rund 10 us bis zu mehreren hundert ms oder darüber erzeugen und eine Ausgangsenergie liefern, die hoch genug ist um die Dispersion des Dispersionsabbildungsmaterials auszulösen. Die Energie kann in der Form von Licht und/oder Wärme zur Wirkung gebracht werden, wobei Licht durch Absorption in Wärme umgewandelt wird. Andere Energiequellen und -formen, wie Blitzlichtlampen, Infrarotlampen, Korpuskularstrah'.generatoren usw. können verwendet werden, vorausgesetzt, daß sie die für das Schmelzen oder Erweichen und das Dispergieren des Dispersionsabbildungsmaterials erforderliche Wärme oder sonstige Energie vorübergehend liefern. Eine geeignete Energiequelle von ausreichender Energiedichte ist der Laser. Durch die Verwendung eines Lasers in Kombination mit Halbleitern als Dispersionsabbildungsmaterialien gemäß der Erfindung, speziell mit Tellur und Tellur enthaltenden Massen ist es zur Herstellung eines Bildes möglich, die geringere, billigere Laserenergie zu benutzen, beispielsweise durch Laserstrahlabtastung und Modulation. Für das vollförmige Blitzen durch eine Maske werden jedoch die obengenannten Blitzlichkanonen oder ähnliche Vorrichtungen mit hoher Licht- bzw. Wärmeleistung vorgezogen, wobei der Energiestrahl vorzugsweise in bezug auf die Bildmaske und die Bildaufnahmekonstruktion, die die Schicht aus Dispersionsabbildungsmaterial enthält ruhend gehalten wird. Eine beliebige andere geeignete Energieform, die das Dispergieren des Dispersionsabbildungsmaterials ermöglicht, beispielsweise Elektronenstrahlenergie, kann ebenfalls verwendet werden.
Die Impulsbreite der Energieimpulse, die auf das Dispersionsabbildungsmaterial zur Wirkung gebracht werden, um die Dispersion zu verursachen, kann in weiten Grenzen variieren und hängt in hohem Grad von der Art des Dispersionsabbildungsmaterials und von der Intensität der Energie ab. Bei Strahlungsenergie, beispielsweise einein Laser, kann die Impulsbreite sehr niedrig, beispielsweise eine oder wenige Mikrosekunden oder noch weniger betragen. Bei den obengenannten Blitzlichtkanonen kann die Impulsbreite typischerweise von 10 μβ bis zu 5 ms oder darüber betragen.
Im allgemeinen ist es vorzuziehen, die Bildmaske auf diejenige Seite des Substrates aufzulegen, die die Schicht des Dispersionsabbildungsmaterials enthält, so daß dieses der Strahlungsenergie direkt ausgesetzt wird. Es ist jedoch im Falle eines durchsichtigen oder durchscheinenden oder in anderer Weise energiedurchlässigen Substrates ebenfalls möglich, die Maske auf die gegenüberliegende Seite aufzulegen, so daß die Strahlungsenergie erst durch das Substrat hindurchtritt. Diese Arbeitsweise ist beispielsweise in solchen Fällen erwünscht, in denen eine nennenswerte Verflüchtigung des Dispersionsabbildungsmaterials auftritt. Auf diese Weise wird vermieden, daß sich auf der Bildmaske bzw. auf dem Original Dispersionsabbildungsmaterial nieder-
schlägt. Die bevorzugten Dispersionsabbildungsmaterialien gemäß der Erfindung verflüchtigen sich jedoch bei der Blitzbelichtung in der angegebenen Weise nicht nennenswert. Bei diesen Materialien wird die Bildmaske vorzugsweise direkt auf die Schicht des Dispersionsabbildungsmaterials oder auf einen beliebigen darauf aufgebrachten Überzug aufgelegt, da auf diese Weise eine höhere Schärfe und Konturenbegrenzung erzielbar ist.
Die Dicke der Schicht des Dispersionsabbildungsmaterials kann je nach Art und physikalischen Eigenschaften des im Einzelfall verwendeten Dispersionsabbildungsmaterials in weiten Grenzen variieren. Es hat sich gezeigt, daß bei den bevorzugten Dispersionsabbildungsmaterialien, wie Tellur und tellurhaltigen Massen, mit einer Schichtdicke im Bereich von 0,1 nm bis 5 nm und vorzugsweise in der Größenordnung von 0,5 bis 2 nm hervorragende Bilder äußerst mühelos hergestellt werden konnten. Bei anderen Dispersionsabbildungsmaterialien kann die Schichtdicke des Dispersionsabbildungsmaterials nur 0,05 nm oder noch weniger bzw. bis zu 10 nm und darüber betragen, je nach den physikalischen Eigenschaften des Materials und den gewünschten Wirkungen. Wenn kein Substrat verwendet wird, kann die Schicht des Dispersionsabbildungsmaterials erheblich dicker sein. Es wurde beobachtet, daß in vielen Fällen eine Erhöhung der Filmdicke zu einer Verminderung der erforderlichen Intensität der Energiequelle führt, und zum Dispergieren dickerer Filme genügte daher sogar eine geringere Energiemenge als diejenige, die zum Dispergieren dünnerer Filme des gleichen Materials erforderlich war.
Wie aus dem Gesagten hervorgeht, braucht jedes einzelne Abbildungsmaterial gemäß der Erfindung einen gewissen Minimal-lntensitätspegei und eine entsprechende Belichtungszeit, um zur Dispersion zu kommen. In dieser Hinsicht kann die Abbildungs- oder Dispersionsreaktion als eine Schwellenreaktion betrachtet werden, da die Dispersion erzielt wird, wenn ein Dispersionsabbildungsmaterial einer Energiemenge ausgesetzt wird, die eine Mindestmenge überschreitet, die für die spezielle, mit dem Bild zu versehende Konstruktion kennzeichnend ist Wegen des Schwellencharakters dieser Reaktion ist weder eine sichere Belichtung des Ausgangsmaterials noch ein Fixieren der Bilder erforderlich.
Es hat sich nun gezeigt, daß die zum Dispergieren des Materials erforderliche Energie bzw. die Schwelle gesenkt werden kann, wenn das Dispersionsabbildungsmaterial, beispielsweise mit einer sehr dünnen Schicht, geeigneter Materialien überzogen wird. Diese Wirkung kann mit mannigfaltigen Materialien erzielt werden, die infolge irgendeines Mechanismus auf die Dispersibiliiäi des Dispersionsabbildungsmaterials einen Einfluß haben. Unter den Materialien, die in dieser Hinsicht eine überraschende Wirkung ausüben, kann Gummiarabikum genannt werden. Gummiarabikum kann als Überzug auf die Schicht des Dispersionsabbildungsmaterials in der Form einer dünnen wäßrigen Lösung, beispielsweise durch Aufbürsten, Aufwalzen, Tauchen oder auf eine geeignete andere Weise aufgetragen und anschließend getrocknet werden. Die auf die Lage des Dispersionsabbildungsmaterials aufgetragene Gummiarabikumschicht braucht nur sehr dünn zu sein, beispielsweise eine Dicke von 0,1 bis 10 haben, um voll wirksam zu sein. Eine solche Schicht aus Gummiarabikum senkt den Energiebedarf für die Dispersion erheblich.
Es hat sich gezeigt, daß die Wirkung solcher Überzüge noch weiter gesteigert werden kann, wenn der Überzug aus einer Kombination von zwei oder mehreren unterschiedlichen Materialien besteht. Beispielsweise wird durch Zusatz von Silbernitrat zu der wäßrigen Gummiarabikumlösung der Energiebedarf für die Dispersion noch weiter gesenkt. Diese Materialien und die aus diesen bestehenden Überzüge werden im folgenden der Einfachheit halber als Aktivierungsmittel
ίο bezeichnet. Wenn auf der Schicht des Dispersionsabbildungsmaterials ein Aktivierungsmittel vorgesehen ist, wird die Gefahr einer Beschädigung der Bildmaske oder des Originals noch weiter vermindert, da der Energiebedarf für die Dispersion gegenüber der Energie, bei welcher das Bildoriginal Schaden leiden könnte, wirksam vermindert. In dieser Weise wird die Auswahl der für den Gebrauch im Verein mit einer gegebenen Bildmaske mit gegebener Schadenschwelle geeigneten Dispersionsabbildungsmaterialien erheblich erweitert.
Eine andere Möglichkeit, Beschädigungen der Bildmaske in Kombination mit einem gegebenen Dispersionsabbildungsmaterial zu vermeiden, besteht in der Verwendung eines stabileren Originals, beispielsweise aus Silberhalogenidgeiatineemulsion auf Glas. Die beispielsweise im Vergleich zu Mylar oder Celluloseacetat höhere Wärmeleitfähigkeit von Glas erhöht weitgehend die Wärmebeständigkeit einer im übrigen gleichen Silberhalogenidgelatineemulsion. Der Mechanismus, durch den die Aktivierungsmittel gemäß der Erfindung wirken, hängt von der Art und Zusammensetzung des Aktivierungsmittels ab. Gewisse Beobachtungen deuten an, daß die folgenden Mechanismen, je nach der besonderen Kombination von Aktivierungsmittel und Dispersionsabbildungsmaterial mehr oder minder wirksam werden können.
Im Falle des Vorhandenseins von Silbernitrat in dem Aktivierungsmittel kann das Silbernitrat unter dem Einfluß der zur Wirkung gebrachten Lichtenergie dissoziieren und Kerne für die Ausbildung der Kügelchen bei der Dispersionsreaktion bilden.
Was die Wirksamkeit des organischen Aktivierungsmittels, wie Gummiarabikum, betrifft, hat sich gezeigt daß das Gummiarabikum sich im Interesse seiner höchstmöglichen Aktivierungswirkung auf der freien
Fläche des Dispersionsabbildungsmaterials befinden muß. Wird es an der Trennfläche zwischen dem Substrat und der Schicht des Dispersionsabbildungsmaterials angeordnet, so ist es weit weniger wirksam. Das auf der Oberfläche des Dispersionsabbildungsmaterials vorgesehene Gummiarabikum kann einen ausgesprochenen Effekt auf die Oberflächenspannung des geschmolzenen oder erweichten Dispersionsabbildungsmaterials haben. Es kann auch Kerne für die Ausbildung der einzelnen Kügelchen oder sonstigen Körperchen bilden, die
während des Dispersionsvorganges entstehen. Da Gummiarabikum eine zähe Schicht bildet, die an dem Dispersionsabbildungsmaterial anhaftet, kann es auch dadurch wirksam werden, daß es das Aufbrechen des Filmes des Dispersionsabbildungsmaterials in kleine
Bruchstücke oder Teilchen begünstigt, auf das das Erweichen oder Schmelzen der einzelnen in dieser Weise entstandenen Teilchen und die Bildung von Kügelchen oder sonstigen Partikeln im Verlauf der Dispersion folgt
Daher ist als Aktivierungsmittel jedes beliebige Material geeignet das eine oder mehrere der genannten Wirkungen oder ähnliche Wirkungen ausübt die die Dispersion und die Ausbildung von kugelförmigen oder
sonstigen Teilchen des Dispersionsabbildungsmaterials unterstützen. Dementsprechend kann bei dem Verfahren gemäß der Erfindung jedes beliebige Material mit großem Nutzen als Aktivierungsmittel verwendet werden, das das Aufbrechen des Dispersionsabbildungsmaterials und bzw. oder die Ausbildung der dispergierten Phase unterstützt und auf diese Weise eine scheinbare Sensitivierung oder Aktivierung der Dispersionsreaktion hervorruft.
Vorstehend wurde das Abbildungs- und Vervielfältigungsverfahren gemäß der Erfindung unter Verwendung einer getrennten Bildmaske oder eines Originals beschrieben. Es hat sich gezeigt, daß das Verfahren ebenso wirksam durchführbar ist, wenn die Maske als Teil der Schicht des Dispersionsabbildungsmaterials ausgebildet ist und eine fest eingebaute Maske bildet. Diese Einbaumaske kann auf der Schicht des Dispersionsabbildungsmaterials oder auf der Rückseite des Substrates angeordnet sein, wenn das letztere durchsichtig oder durchscheinend oder in anderer Weise energiedurchlässig ist. Natürlich kann sie auch auf beliebigen Überzügen vorgesehen sein, die auf dem Film oder der Schicht des Dispersionsabbildungsmaterials aufgetragen sind.
Diese eingebaute Maske kann auf mannigfaltige Weise geschaffen werden. Sie kann beispielsweise dadurch erzeugt werden, daß die Schicht eines heller gefärbten Dispersionsabbildungsmaterials mit dunklem Kohlepapier mit der Schreibmaschine oder mit Tinte oder Tusche beschrieben wird. In diesem Falle absorbieren die durch die Schrift hergestellten dunklen Bereiche bei Einwirkung von Strahlungsenergie mehr Energie, so daß das unter diesen dunkleren beschriebenen oder bedruckten Bereichen liegende Dispersionsabbildungsmateiial zur Bildung eines Negativs des bedruckten oder beschriebenen Bildes dispergiert. In ähnlicher Weise kann man zum Beschreiben oder Bedrucken eines dunkel gefärbten Dispersionsabbildungsmaterials eine hellfarbige Tinte, ein helles Farbband oder ein hell gefärbtes Kopierpapier verwenden, die ein hell gefärbtes oder weniger absorptionsfähiges Material für die Bildung der eingebauten Maske abgeben. In diesem Fall erhält man bei Belichtung ein Positiv des Schriftbildes, da der dunkle Hintergrund mehr Energie absorbiert und daher dispergiert, während die beschriebenen Bereiche undispergiert bleiben. Zur Erzeugung der Einbaumaske auf der Schicht des Dispersionsabbildungsmaterials bzw. auf der Rückseite des Substrates kann jedes andere Verfahren, wie Schreiben, Zeichnen oder ein anderes mechanisches Verfahren verwendet werden.
Die eingebaute Maske kann auch durch Fotografieren erzeugt werden, indem auf der Schicht des Dispersionsabbildungsmaterials oder an der Rückseite des Substrates eine lichtempfindliche Schicht aufgebracht wird. Bei diesem Anwendungsbeispiel des Verfahrens gemäß der Erfindung wird die lichtempfindliche Schicht einer Beleuchtung mit niedrigem Pegel ausgesetzt bei dem an sich das Dispersionsabbildungsmaterial nicht dispergieren kann, bei dem jedoch die Einbaumaske gebildet wird. Anschließend wird die Konstruktion in der oben beschriebenen Weise der Einwirkung von Energie höherer Pegel ausgesetzt
Dabei werden solche lichtempfindliche Materialien vorzugsweise verwendet die nicht entwickelt zu werden brauchen und die auf einem kontrastierenden Hintergrund bei einfacher Belichtung unterscheidbar hellere oder dunklere Bereiche bilden. Geeignete Materialien sind beispielsweise eine Schicht aus Arsentrisulfid über einer dünnen Silberschicht oder ein blasiges Diazo-Material.
Alle diese Materialien oder beliebige andere geeignete lichtempfindliche Materialien, die bei Belichtung mit normalen Beleuchtungspegeln ausgewählte Bereiche ausbilden, die sich hinsichtlich ihrer Absorptionsfähigkeit von den nicht belichteten Bereichen unterscheiden, können auf der Schicht des Dispersionsabbildungsmaterials oder an der Rückseite des Substrates angebracht und zur Bildung eines Bildes einer Strahlung von niedrigem Pegel ausgesetzt werden. Beim nachfolgenden Belichten der mit dem Bild zu versehenende Konstruktion, die bereits die fotografisch erzeugte eingebaute Maske enthält, wird das fertige Bild in der oben beschriebenen Weise gebildet, da dunklere, absorptionsfähigere Bereiche und hellere, weniger absorptionsfähige Bereiche vorhanden sind, je nachdem, ob der Hintergrund heller oder dunkler als die Bereiche der eingebauten Maske sind, erhält man ein negatives oder positives Abbild. Bei der Belichtung mit dem höheren Pegel, bei dem die Dispersion des Dispersionsabbildungsmaterials erfolgt, wird das Produkt aus Energieintensität und Belichtungszeit derart gewählt, daß die absorptionsfähigeren Bereiche Energie in Mengen erhalten, die die Dispersion hervorrufen, während die weniger absorptionsfähigen Bereiche Energie in einer Menge unterhalb des Schwellenwertes erhalten, so daß in diesen Bereichen geringerer Absorptionsfähigkeit vorzugsweise keine Dispersion stattfindet Jedes beliebige andere gewünschte geeignete Verfahren für die Herstellung einer eingebauten Maske kann mit gleichem Nutzen verwendet werden. Aus dem Gesagten geht hervor, daß die Abbildungstechnik unter Verwendung der eingebauten Maske vorzugsweise unter Verwendung des »Vollformatblitzens« und nicht durch Abtasten oder ähnliche Verfahren durchgeführt wird, obwohl die letzteren möglich sind.
Die durch das Verfahren gemäß der Erfindung hergestellten Bilder können in weiten Bereichen Anwendung finden. Wenn das Substrat durchsichtig oder durchscheinend ist, können die Bilder als projizierbare Dias verwendet werden. Wegen ihrer ausgezeichneten Auflösung, Schärfe und Konturenbegrenzung können sie speziell auch zur Herstellung von Mikroaufzeichnungen verwendet werden. Wenn das Substrat reflexionsfähig ist können die Bilder zur Aufzeichnung und zu Vervielfältigungszwecken aller Arten verwendet werden. Die Schichtmaterialien können auf einer reflexionsfähigen Fläche angeordnet sein, beispielsweise auf Glanzpapier.
Das neue Dispersionsverfahren gemäß der Erfindung kann mit besonderem Nutzen zur Aufzeichnung der Ausgabe eines Computers verwendet werden. Da weder ein Entwickeln noch ein Fixieren erforderlich ist stehen die auf diese Weise hergestellten Computer-Aufzeichnungen sofort für den weiteren Gebrauch und die Auswertung zur Verfügung.
Durch geeignete Wahl des Substrates und des Dispersionsabbildungsmaterials kann das Bild direkt als lithographische Druckplatte verwendet werden, beispielsweise in dem Fall, daß das Substrat Hydrophil ist und das Dispersionsabbildungsmaterial oleophil oder umgekehrt ist Zur Erzeugung der lithographischen Offsetdruckplatten gemäß der Erfindung ist keine Naßbehandlung erforderlich. Es ist zu bemerken, daß die dispergierte Phase eines oleophilen Dispersionsabbildungsmaterials wegen der äußerst kleinen Partikel-
größe nicht druckt und daß die unbedruckten Flächen rein weiß bleiben, obwohl das fein verteilte oleophile Material in den hydrophilen Bereichen vorhanden ist. Wenn ein oleophiles Substrat und ein oleophiles Dispersionsabbildungsmaterial verwendet werden, ist es häufig möglich, vorzugsweise nach der Bilderzeugung durch das Verfahren gemäß der Erfindung die undispergierten Bereiche des oleophilen Dispersionsabbildungsmaterials für die Erzeugung einer Lithographieplatte hervorragender Qualität hydrophil zu machen, beispielsweise durch eine kurze Behandlung in geeigneten Salzlösungen, beispielsweise in wäßrigen Lösungen von Silbernitrat, Stannochlorid oder mannigfaltigen löslichen Nickelsalzen.
Wenn erwünscht, kann zur Erzeugung tiefgeätzter lithographischer Offsetdruckplatten, gedruckter Schaltungen, in situ hergestellter Anordnungen elektrischer Bauteile od. dgl. zwischen der Schicht des Dispersionsabbildungsmaterials und dem Substrat eine dünne Metallschicht verwendet werden, so daß das Metall in den dispergierten Bereichen des Bildes durch nachfolgendes herkömmliches Ätzen weggeätzt werden kann, wobei gegebenenfalls anschließend das nicht dispergierte Dispersionsabbildungsmaterial entfernt wird.
Durch geeignete Wahl des Substrates und des Dispersionsabbildungsmaterials, und je nach Vorhandensein oder Fehlen der Zwischenschichten kann das Bild jedem gewünschten Gebrauch und Zweck angepaßt werden.
Die für das Verfahren gemäß der Erfindung hergestellten Bilder können direkt oder mit Hilfe geeigneter Reflexions- oder Durchlaß-Lesegeräte betrachtet werden. Die Bilder können auch mittels Erkennungs- oder Lesegeräte unter Anwendung optischer, elektrischer oder sonstiger physikalischer Grundsätze für deren Betrieb gelesen werden. Jede beliebige der bekannten Erkennungs-, Ausgabe- oder Leseverfahren kann zum Lesen der Bilder verwendet werden. Die Erfindung wird im folgenden an Hand von Beispielen näher erläutert, wobei die angegebenen Teile als Gewichtsteile gelten.
Beispiel I
Ein Tellurfilm von 0,5 μηι Dicke wurde durch Kathodenzerstäubung auf einen 0,125 mm dicken Polyäthylenterephthalatfilm aufgebracht.
Auf dem Tellurfilm wurde eine Chrommaske angebracht, die eine Darstellung in Mikroaufzeichnung enthielt, und der Tellurfilm wurde durch die Maske mit einem Blitz von 0,5 ms Dauer aus einer elektronischen . Blitzeinheit in einem Abstand von 25 mm von der Filmebene belichtet. Es wurde eine Diapositivkopie der Mikroaufzeichnung mit ausgezeichneter Auflösung und Konturenschärfr: erzielt
Beispiel II
Ein Tellurfilm von 0,5 μπι Dicke wurde durch Niederschlagen im Vakuum auf einen Celluloseacetatfilm von 0,125 mm Dicke aufgetragen.
Die Metallmaske aus Beispiel I wurde auf den Tellurfilm aufgelegt, und der Film wurde durch eine Maske mit einem Blitz von 10 ms Dauer aus einer in einem Abstand von 12,7 mm angeordneten Klarblitzlampe belichtet.
Dabei wurde eine Diapositivkopie der Mikroaufzeichnung mit ausgezeichnter Auflösung und Konturenschärfe erhalten.
Der Versuch wurde jedoch wiederholt, wobei auf den Tellurfilm ein dünner Überzug aus Gummiarabikum durch Tauchen aufgebracht wurde. Nach dem Trocknen wurde der Film wie vorher belichtet. Die Dispersion des Tellurs und die Erzeugung der Kopie der Mikroaufzeichnung gelang bei einem Abstand der Blitzlampe von ca. 25,4 mm.
ίο Bei einem weiteren Versuch wurde der Tellurfilm in eine dünne wäßrige Lösung von Gummiarabikum und Silbernitrat getaucht. Nach dem Trocknen wurde der Film, wie vorher, belichtet. Die Dispersion des Tellurs und die Bildung einer ausgezeichneten Kopie der Mikroaufzeichung gelang bei einem Abstand der Blitzlampe von ca. 50,8 mm. Bei Verwendung eines Originals, bestehend aus einer Silberhalogenidemulsion auf Celluloseacetat gelang die Dispersion des behandelten Tellurs prompt und ohne Beschädigung der Silberhalogenidmaske.
Beispiel Hl
Die Beispiele I und II wurden wiederholt, wobei jedoch Tellur nacheinander durch folgende Materialien ersetzt wurde:
a) Eine Dispersionsabbildungsmasse, bestehend aus 83 Atom-% Tellur, 13 Atom-% Germanium. 2 Atom-% Antimon und 2 Atom-% Schwefel;
b) eine Dispersionsabbildungsmasse, bestehend aus 50 Atom-% Tellur und 50 Atom-% Schwefel:
c) eine Dispersionsabbildungsmasse, bestehend aus 95 Atom-% Tellur und 5 Atom-% Germanium:
d) eine Dispersionsabbildungsmasse, bestehend aus 95 Atom-% Selen und 5 Atom-% Tellur;
e) eine Dispersionsabbildungsmasse, bestehend aus 95 Atom-% Selen und 5 Atom-% Schwefel;
f) ein Dispersionsabbildungsmaterial, bestehend aus Antimontrisulfid;
g) eine Dispersionsabbildungsmasse, bestehend aus 95
Atom-% Tellur und 5 Atom-% Kupfer,
h) eine Dispersionsabbildungsmasse, bestehend aus 95
Atom-% Tellur und 5 Atom-% Zinn;
i) ein Dispersionsabbildungsmaterial, bestehend aus Selen;
j) eine Dispersionsabbildungsmasse, bestehend aus 30 Atom-% Arsen, 30 Atom-% Schwefel und 40 Atom-% Tellur.
Die Filme dieser Schichtmaterialien wurden mittels einer elektronischen Blitzkanone Honeywell 700 durch eine Maske blitzbelichtet. Der Abstand der Blitzkanone von der Filmebene wurde zwischen ca. 3 mm und 25,4 mm variiert. Die impulsbreite betrug in allen Fällen 0,5 ms. Die Filmdicke wurde zwischen 0,2 μίτι und 1 μπι variiert.
In sämtlichen Fällen führte die Dispersion des Dispersionsabbildungsmaterials zur Erzeugung von Bildern mit ausgezeichneter Konturenbegrenzung und Schärfe.
Die mannigfaltigen beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung können ohne Abweichen vom Erfindungsgedanken in mannigfaltiger Weise weiter abgewandelt werden.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (14)

Patentansprüche
1. Aufzeichnungsmaterial mit einer auf einem Träger (Substrat) angeordneten dünnen Schicht, deren Schichünaterial bei Bestrahlung aus dem Ursprungszustand durch mindestens teilweises Verformen in mindestens teilflüssiger Phase in einen anderen Zustand übergeht, so daß sich die bestrahlten Schichtbereiche gegenüber Licht anders verhalten als die unbestrahlten Schichtbereiche, dadurch gekennzeichnet, daß das Schichtmaterial ein solches Halbleitermaterial ist, welches derart dispergierbar ist, daß sich das ursprünglich zusammenhängende Schichtmaterial im bestrahlten Bereich (24) der Schicht (14) zu im Abstand voneinander befindlichen kleinen Kügelchen (26) oder dergleichen Körperchen zerteilt
2. Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Schichtmaterial bei der Bestrahlung zu Kügelchen (26) eines durchschnittlichen Durchmessers von weniger als 1 um zerteilt
3. Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Schichtmaterial eine Schicht (14) mit einer Schichtdicke von 0,1 -5 μηι bildet
4. Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, daß das Schichtmaterial eine Schicht (14) mit einer Schichtdicke von 0,5- 2 μΐη bildet
5. Aufzeichnungsmaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Schichtmaterial eine elektrische Leitfähigkeit in der Größenordnung zwischen ΙΟ-13 und 103Ohm-' cm-'aufweist
6. Aufzeichnungsmaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Schichtmaterial ein anorganisches Material ist
7. Aufzeichnungsmaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Schichtmaterial ein elektrischer Halbleiter ist, der mindestens ein nichtmetallisches Element aufweist.
8. Aufzeichnungsmaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein chalcogenes Schichtmaterial verwendet ist
9. Aufzeichnungsmaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Schichtmaterial S, Se oder vorzugsweise Te aufweist.
10. Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Schichtmaterial ein Material aus der folgenden Materialgruppe aufweist:
95% Te; 5% Ge 95% Te; 95% Te; 95% Te; 92,5% Te; 2,5% Ge 90% Te; 5% Ge; 85% Te; 10% Ge; 85% Te; 10% Ge; 85% Te; 83% Te; 13% Ge; 81% Te; 15% Ge; 80% Te; 14% Ge; 70% Te; 10% Ge; 60% Te; 20% Ge; 60% Te; 20% Ge; 60% Te; 10% Ge; 50% Te; 40% Te; 95% Se; 95% Se; 90% Se; 8% Ge; 85% Se; 10% Ge; 85% Se; 70% Se; 20% Ge; 70% Se; 20% Ge; Antimontrisulfid
5% Si
2,5% Si; 3% Si;
10% Si; 5% Cu
5% Sn
2,5% As;
2% Sb
5% Bi
2,5% In;
4% Bi;
2% Sb;
2% In;
2% Bi;
10% As,
10% Se,
20% Se
20% As,
50% S
30% As,
5% S
5% Te
2% Tl
5% Cu
14% Te;
5% Tl;
10% Bi
2,5% Ga
2% S
2% S
2% In; 2% S 10% Sb
10% S
10% Ga
30% S
1% Br
5% Ag
11. Aufzeichnungsmaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß b r> das Schichtmaterial einen Schmelz- bzw. Erweichungspunkt bis zu 10000C, eine Viskosität beim Schmelzpunkt zwischen 10~3 und 104 Pa · s, eine Wärmeleitfähigkeit zwischen
cal-cm
ΙΟ'4 und 10"
CiTi-S-0C
und eine Oberflächenspannung im erweichten
Zustand zwischen 0,50 und 10 m/cm aufweist
12 Aufzeichnungsmaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Schichtm&terial auf einem transpryenten organischen Schichtträger (12) angeordnet ist
13. Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Schichtträger (12) aus Polyäthylenterephthalat oder Celluloseacetat besteht
14. Aufzeichnungsmaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß der Schichtträger eine Wärmeleitfähigkeit unter Salz hydrophil gemacht werden.
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