DE2335230C3

DE2335230C3 - Elektrophotographisches Aufzeichnungsmaterial zur Herstellung von Deformationsbildern

Info

Publication number: DE2335230C3
Application number: DE19732335230
Authority: DE
Inventors: Roland Dr. Moraw; Guenther Schaedlich
Original assignee: Hoechst AG
Current assignee: Hoechst AG
Priority date: 1973-07-11
Filing date: 1973-07-11
Publication date: 1979-02-15
Also published as: CS179920B2; DE2335230A1; GB1447134A; DE2335230B2; FR2237233A1; NL7409378A; FR2237233B1; JPS5720622B2; JPS50101033A; HU174159B

Description

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Die Erfindung betrifft ein elektrophotographisches Aufzeichnungsmaterial zur Herstellung von Deformationsbildern aus einem transparenten, isolierenden — gegebenenfalls mit einer Kühlvorrichtung versehenen so

— Schichtträger, einer rasterartigen elektrisch leitenden Schicht — gegebenenfalls einer isolierenden Zwischenschicht aus einem Polyester — und einer thermoplastischen, — gegebenenfalls photoleitfähigen

— Schicht. Für die Aufzeichnung von Hologrammen werden

neben Halogensilberfilmen oder Photolackschichten insbesondere photoleitende, thermoplastische Schichten verwendet. Derartige Aufzeichnungsmaterialien enthalten einen in einem Thermoplasten dispergierten Photoleiter oder Photoleiterschichten, die mit einer thermoplastischen Deckschicht versehen sind.

Bekannte Photoleiter sind z. B. Poly-N-vinylcarbazol mit einem Zusatz von Trinitrofluorenon, Kupferphthalocyanin oder substituierte Pyrene. Gebräuchliche ⁶S Thermoplasten sind z. B. hydrierte Kolophoniumester, Polystyrole, Polyacrylate oder Mischungen hieraus. Solche Aufzeichnungsmaterialien werden elektrostatisch aufgeladen, mit einem Hell-Dunkel-Muster, beispielsweise in Form eines Hologramms bestrahlt, eventuell nochmals aufgeladen und durch Wärmezufuhr, wie Strahlung oder Joulesche Wärme, entwickelt Die erweichte thermoplastische Schicht verformt sich entsprechend dem erzeugten Ladungsbild zu einem Deformationsbild, das durch Schlierenoptiken sichtbar gemacht werden kann. Bei holographischer Aufzeichnung wird ein Phasenhologramm erhalten. Durch erneutes Erwärmen kann das erzeugte Deformationsbild bzw. das entsprechende Phasenhologramm wieder gelöscht werden.

Aus der DE-PS 12 37 902 ist ein elektrophotographisches Aufzeichnungsmaterial der eingangs beschriebenen Gattung bekannt, das mit einer dielektrischen Schicht, einer auf der einen Seite der dielektrischen Sicht angeordneten photoleitfähigen Schicht und gegebenenfalls mit einem auf der anderen Seite der dielektrischen Schicht angeordneten isolierenden Schichtträger sowie mit zwei durch das dielektrische Material voneinander getrennten, innerhalb des von der photoleitfähigen Schicht abgedeckten Bereichs liegenden elektrisch leitenden Systemen versehen ist, von denen mindestens eine als ein zusammenhängendes Raster ausgebildet ist Die dielektrische Schicht und die beiden elektrisch leitenden Systeme sind auf derselben Seite der photoleitfähigen Schicht angeordnet und die dielektrische Schicht berührt rasterartig die photoleitfähige Schicht Bei dieser Anordnung bildet jeder Satz benachbarter Leiter mit der dazwischen liegenden Schicht einen kleinen Kondensator des Aufzeichnungsmaterials. Diese Kondensatoren werden durch Anlegen einer Spannung geladen und gleichzeitig die photoleitfähige Schicht zur Bildaufzeichnung mit dem zu reproduzierenden Bild belichtet. Die photoleitfähige Schicht wird an den oberhalb der Leiter liegenden Flächen leitend und daher feldfrei, während die nicht beleuchteten Bereiche der photoleitfähigen Schicht weiterhin ein elektrisches Feld aufweisen, das den zur Entwicklung verwendeten Toner anzieht.

Nachteilig daran ist, daß dieses Aufzeichnungsmaterial nur für die Erzeugung eines Ladungsbildes geeignet ist, das anschließend mit einem Pulverentwickler ,entwickelt werden kann, um ein sichtbares Bild zu erhalten. Im übrigen ist dieses Aufzeichnungsmaterial durch seinen schichtweisen Aufbau, bei dem die Leiterbahnen in eine der Schichten des Aufzeichnungsmaterials eingebettet sind, schwierig herzustellen und dementsprechend teuer in der Produktion. Mit diesem Aufzeichnungsmaterial ist es auch nicht möglich, nur Teile der photoleitfähigen, thermoplastischen Schicht zu entwickeln und auch wieder zu löschen.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Aufzeichnungsmaterial zu schaffen, mit dem in Flächenbereichen von einigen Quadratmillimetern Ausdehnung der photoleitenden thermoplastischen Schicht Teilbilder erzeugt und gelöscht werden können.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die rasterartige elektrisch leitende Schicht aus zwei übereinander liegenden, sich kreuzenden, voneinander elektrisch isolierten Gittern aus einem elektrisch leitenden Material besteht.

In bevorzugter Weise besteht die elektrisch leitende Schicht aus zwei sich rechtwinklig kreuzenden Gittern. Die sich kreuzenden Gitter bestehen dabei aus einem transparenten elektrisch leitenden Material.

Mit Hilfe voneinander elektrisch isolierten Gitter ist es möglich, die zum Entwickeln oder Löschen von

Deformationsbildern erforderlichen Wärmeenergien lokal begrenzt und kurzfristig zuzuführen.

In Ausgestaltung der Erfindung ist das der thermoplastischen Schicht benachbarte Gitter so ausgebildet, daß es durch eine vorbestimmte elektrische Energie höher erwärmbar ist als das entferntere Gitter. Die Ausbildung erfolgt derart, daß das der thermop'astischen Schicht benachbarte Gitter durch eine vorbestimmte elektrische Energie ²Ii der benötigten Wärmeenergie abgibt und daß das entferntere Gitter V3 der benötigten Wsrmeenergie liefert Es wird dadurch erreicht, daß zu hohe lokale thermische Spannungen infolge zu großer elektrischer Spannungen an den Gittern vermieden werden, so daß es nicht zu einem Aufplatzen des Aufzeichnungsmaterials kommen kann.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung enthält das Aufzeichnungsmaterial einen als Durchflußküvette ausgebildeten Schichtträger. Durch diese Ausgestaltung wird erreicht, daß die auftretende überschüssige Wärmeenergie bei raschen Aufzeichnungsfolgen oder bei zyklischen Aufzeichnungsfolgen, bei denen zwischenzeitlich thermisch gelöscht werden muß, besonders rasch durch ein Kühlmittel, das diese Durchflußküvette durchströmt, abgeführt wird.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die Verwendung des Aufzeichnungsmaterials unter Auflegen seines Schichtträgers auf einen mit öffnungen versehenen Wärmepol eines Peltier-EIementt-s vorgesehen. Diese Peltier-Elemente sind Bestandteil von Kühlelementen, die für einen wirkungsvollen Wärmeabtransport von dem Schichtträger des Aufzeichnung-jnaterials sorgen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von zeichnerisch dargestellten Ausführungsbeispielen der Erfindung näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 eine perspektivische Ansicht eines Aufzeichnungsmaterials mit rasterförmigen Gittern aus Leiterbahnen,

F i g. 2 eine Schnittansicht des Aufzeichnungsmaterials nach F i g. 1 und

F i g. 3 die Anordnung eines Aufzeichnungsmaterials auf einem Wärmepol eines Pel'ier Elementes.

In der F i g. ί wird eine bevorzugte Ausführungsform für den Träger mit elektrisch leitfähigen Schichten aus isolierten, gekreuzten Leitungsbahnen gezeigt. Auf einem Trägermaterial 1 aus, z. B. einer polierten Glasplatte, werden Leitungsbahnen 2 aufgebracht. Diese Leitungsbahnen bestehen aus leitfähi^en, transparenten Schichten wie Zinnoxid. Die Breite der Leitungsbahnen ist an sich nicht kritisch, entspricht aber vorzugsweise dem Durchmesser der Teilbilder bzw. der Unterhologramme. Der Zwischenraum zwischen den Leitungsbahnen wird allgemein der Breite des Zwischenraumes zwischen den Hologrammen angepaßt, d. h., es liegen Abmessungen von wenigen Millimetern und darunter vor. Diese parallel orientierten Leitungsbahnen 2 werden mit einer durchgehenden Isolierschicht 3 bedeckt die zum Zwecke der Kontaktierung nur die Anfangs- und Endstücke der Leitungsbahnen 2 frei läßt Die Isolierschicht in Dicken von wenigen μιη kann gleichfalls durch Aufdampfen hergestellt werden. Geeignete Materialien sind z.B. Siliziumoxod oder Magnesiumfluorid. Auf diese Isolierschicht 3 werden, vorzugsweise rechtwinklig zu den Leitungsbahnen 2, gleichartige Leitungsbahnen 4 aufgedampft.

F i g. 2 gibt einen Querschnitt durch das erfindungsgemäße Aufzeichnungsmaterial aus dem Trägermaterial 1, den Leitfähigkeitsbahnen 2 und der sichtbaren Leitfäh'igkeitsbahn 4a und mit einer aufgebrachten, photoleitenden, thermoplastischen Schicht 5. Über dem Kreuzungsbereich der speziellen Leitfähigkeitsbahnen 2a und 4a befindet sich ein Deiormationsbild 5a, das vorzugsweise ein Hologramm darstellt Die photoleitende, thermoplastische Schicht 5 kann auch auf einem nicht eingezeichneten Zwischenträger aus einer Folie, beispielsweise Polyester, aufgebracht sein.

Über die Leitungsbahnen 2 und 4 wird die erforderliche Wärmeenergie für die Entwicklung des latenten Ladungsbildes in ein Deformationsglied und/ oder für die Löschung des Deformationsbildes erzeugt Latente elektrostatische Bilder können außer über Photoleitung auch durch gezielte Aufladung, durch Ladungsübertragung oder mit Schreibelektroden erzeugt werden, wofür keine photoleitenden Schichten erforderlich sind, welche daher ebenso in den Rahmen der vorliegenden Erfindung gehören. Zur Erwärmung werden an die gegenüberliegenden Enden zweier ausgewählter Leitungsbahnen Spannungsimpulse angelegt. Die Spannungsimpulse sind so gewählt, daß die längs einer Leitungsbahn erzeugte Wärmeenergie allein die photoleitende, thermoplastische Schicht nicht bis zu der Temperatur erwärmt, bei der eine Verformung auftritt Erst die in beiden Leitungsbahnen erzeugten Wärmeenergien zusammen im Kreuzungsbereich der Leitungsbahnen bewirken eine Temperaturerhöhung bis zur Verformungstemperatur. Der räumliche Verformungsbereich ist daher recht genau auf den Bereich begrenzt, der durch den Überkreuzungsbereich von zwei Leitungsbahnen gegeben ist

Innerhalb eines engen Bereiches können sich Temperatur und Entwicklungszeit ergänzen, indem bei niedriger Temperatur die Entwicklungszeit verlängert wird und umgekehrt Um die dem System zuzuführende Wärmeenergie klein zu halten, ist es vorteilhaft die Entwicklungszeit möglichst kurz zu wählen, um vorzeitige Wärmeverluste zu vermeiden, d. h. um die Verformung gewissermaßen unter adiabatischen Bedinungen vorzunehmen. Dadurch wird bei mehreren aufeinanderfolgenden Aufzeichnungs- und Löschzyklen die unerwünschte Erwäi mung des gesamten Aufzeichnungssystems verlangsamt. Andererseits führen zu kurze Heizimpulse mit entsprechend großen elektrischen Spannungen zu derartigen lokalen thermischen Spannungen, daß die Trägerplatte platzen kann. Es hat sich in diesem Zusammenhang zusätzlich als günstig erwiesen, nur etwa V3 der erforderlichen Wärmeenergie in der Leitungsbahn zu erzeugen, die von der thermoplastischen, photoleitenden Schicht weiter entfernt ist, d. h. gemäß Figuren in den Leitungsbahnen 2, und etwa ²/₃ der erforderlichen Wärmeenergie in der dieser Schicht benachbarten Leitungsbahn 4 zu erzeugen.

Die Erfindung wird anhand des folgenden Beispiels näher erläutert:

Beispiel

Eine Quarzplatte von 50 χ 50 χ 3 mm als Trägermaterial wird unter einer Streifenschablone mit 2 mm Schlitzen bei 1 mm breiten, abgedeckten Zwischenräumen mit Indium bedampft, das in Indiumoxid überführt wird. Diese Schichten zeigen bei einer optischen Transparenz um 80% einen Widerstand von 70 Ohm/ Quadrat Auf dieses transparente, leiifähige Streifenmuster wird eine geschlossene Schicht aus Siliziumdioxid aufgedampft Diese Schicht deckt das Streifenmuster bis

auf die Kontaktstellen am Anfang und Ende der Leitungsbahnen elektrisch isolierend ab. Unter Benutzung derselben Streifenschablone wird rechtwinklig orientiert ein zweites Streifenmuster aus Indiumoxid aufgebracht

Die derart vorbehandelte Quarzplatte wird in eine 5%ige Lösung von Poly-N-Vinylcarbazol und Trinitrofluorenon im molaren Verhältnis von 8 :1 in Tetrahydrofuran getaucht und mit einer Geschwindigkeit von 10 cm/min herausgezogen und 30 Minuten bei 50° C getrocknet Die Schichtdicke beträgt nach dem Trocknen etwa 1,5 μπι. Die thermoplastische Deckscnicht wird durch Tauchbeschichtung in einer 2Oⁿ/oigen Lösung eines Glycerinesters des hydrierten Kolophoniums in Benzin in sonst gleicher Weise aufgebracht. Die Schichtdicke beträgt etwa 1 μηι.

Zur Erzeugung eines Deformationsmusters wird die thermoplastische Photoleiterschicht über einen Coronadraht in 1 cm Entfernung bei einer Spannung von +4 kV aufgeladen. Eingestrahlt wird das geteilte und unter einem Winkel von 30° wieder zusammengeführte Licht eines He/Ne-Lasers einer Gesamtleistung von 1600 μW/cm² in der Belichtungsebene. Die Belichtungszeit ist 1/50 see. Zur thermischen Entwicklung wird an eine ausgewählte Leiterbahn, die von der thermoplastischen Photoleiterschicht entfernt ist, während 2 Sekunden eine Spannung von 55 Volt angelegt, und gleichzeitig wird an eine dazu senkrecht stehende, der thermoplastischen Photoleiterschicht benachbarten Leiterbahn eine Spannung von 75 Volt angelegt An der Überkreuzungsstelle der Leiterbahnen entsteht ein gitterförmiges Deformationsbild der Größe von etwa 2x2 mm, was eine Ablenkung des eingestrahlten Laserlichtes bewirkt

Nach dem beschriebenen Verfahren werden in zeitlicher Reihenfolge mehrere kleine, benachbarte Beugungsgitter erzeugt Bei einer zeitlichen Folge von 1,5 Minuten zwischen den einzelnen Aufzeichnungen wird die in der Trägerplatte angesammelte Wärme durch Konvektion so weit abgeführt, daß bei erneuter Wärmezufuhr benachbarte Deformationsbilder nicht angegriffen werden. Durch Anlegen der Spannungen während 4 Sekunden wird das Deformationsbild im Kreuzungsbereich der betreffenden Leiterbahnen gelöscht ohne daß benachbarte Deformationsbilder angegriffen werden. Auf der betreffenden Stelle kann ein neues Deformationsbild erzeugt werden.

Die gestellte Aufgabe einer ausreichenden, kurzfristigen Wärmezufuhr kann noch besser als im Ausführungsbeispiel gelöst werden, wenn die Widerstände der Leiterbahnen niedriger als dort gehalten werden, weil dann bei gleichen Spannungswerten die erforderlichen Wärmeergien in kürzeren Zeilen erzeugt werden. Bei realisierbaren Widerstandswerten von 13 Ohm/Quadrat genügen Entwicklungszeiten von 0,2 Sekunden.

Mit dem erfindungsgemäßen Aufzeichnungsmaterial wird die gestellte Aufgabe, die zum Entwickeln oder Löschen von Deformationsbildern erforderlichen Wärmeenergien lokal begrenzt kurzfristig zuzuführen, schnell und sicher durchführbar. Bei raschen Aufzeichnunesfolgen oder bei zyklischen Aufzeichnungsfolgen, bei denen gegebenenfalls zwischenzeitlich thermisch gelöscht werden muß, wird die Aufzeichnungsfrequenz jedoch dadurch begrenzt, daß die überschüssige Wärmeenergie erst abgeführt werden muß. In bevorzugter Ausführungsform werden dem Trägermaterial deshalb zusätzliche Kühlelemente beigeordnet Solche Kühlelemente sind Gebläse, oder auch Hohlkörper, die von einem Kühlmedium durchströmt werden. Beispielsweise besteht eine sehr wirkungsvolle Kühleinrichtung darin, das Glasträgermaterial als Durchflußküvette auszubilden. Eine weitere wirkungsvolle Ausführungsform von Kühlelementen enthält Peltier-Elemente, die in die Halterung für die Trägerplatte eingebaut sind, so daß ein wirkungsvoller Wärmeabtransport von der Trägerplatte erfolgt Noch besser ist der Wirkungsgrad des Wärmeabtransportes, wenn die meist aus Kupfer bestehende Metallplatte des Wärmepols eines technisehen Peltier-Elementes als Stützplatte für das Trägermaterial ausgebildet ist mit entsprechenden Bohrungen für den Lichtdurchtritt gegenüber den Unterhologrammen. Ein solcher Aufbau wird deshalb bevorzugt. Je nach der Geometrie der Anordnung der Unterhologramme kann es vorteilhaft sein, die Stützplatte als Kreuzgitter auszubilden, wobei jede Gitteröffnung für mehrere Unterhologramme den Lichtdurchtritt ermöglicht Die Fig.3 zeigt eine solche Anordnung. Der Aufbau aus der Trägerplatte 1, den Leitungsbahnen 2 und 4 mit einer Isolierschicht 3 und einer photoleitenden, thermoplastischen Schicht 5 befindet sich auf einer Kupferplatte 6 mit konischen öffnungen 7, die so bemessen sind, daß der Lichtdurchtritt zu den gruppenweise angeordneten Deformationsbildern nicht behindert wird. Die Kupferplatte 6 bildet dabei den Wärmepol eines Peltier-Elementes 8. Falls die Bildbetrachtung bzw. Rekonstruktion nicht im Durchlicht sondern in Reflexion erfolgt, sind keine Öffnungen 7 erforderlich.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Elektrographisches oder elektrophotographisches Aufzeichnungsmaterial zur Herstellung von Deformationsbildern aus einem transparenten, isolierenden — gegebenenfalls mit einer Kühlvorrichtung versehenen — Schichtträger, einer rasterartigen elektrisch leitenden Schicht — gegebenenfalls einer isolierenden Zwischenschicht aus einem Polyester — und einer thermoplastischen, — to gegebenenfalls photoleitfähigen — Schicht, dadurch gekennzeichnet, daß die rasterartige elektrisch leitende Schicht aus zwei übereinanderliegenden, sich kreuzenden, voneinander elektrisch isolierten Gittern aus einem elektrisch leitenden Material besteht

2. Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch leitende Schicht aus zwei sich rechtwinklig kreuzenden Gittern besteht

3. Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die sich kreuzenden Gitter aus einem transparenten elektrisch leitenden Material bestehen.

4. Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 1, da- ²S durch gekennzeichnet, daß das der thermoplastischen Schicht benachbarte Gitter so ausgebildet ist, daß es durch eine vorbestimmte elektrische Energie höher erwärmbar ist als das entferntere Gitter.

5. Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch^ dadurch gekennzeichnet, daß der thermoplastischen Schicht benachbarte Gitter so ausgebildet ist, daß es durch eine vorbestimmte elektrische Energie ²h der Wärmeenergie abgibt und daß das entferntere Gitter '/3 der Wärmeenergie abgibt.

6. Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es einen als Durchflußküvette ausgebildeten Schichtträger enthält.

7. Verwendung eines Aufzeichnungsmaterials nach Anspruch 1 unter Auflegung seines Schichtträ- « gers auf einen mit öffnungen versehenen Wärmepol eines Peltier-Elementes.