DE3009144A1 - High resolution thermoplastic emulsion - has resistive heating layer with compensation for resistance tolerance - Google Patents
High resolution thermoplastic emulsion - has resistive heating layer with compensation for resistance toleranceInfo
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Abstract
Description
Verfahren und Vorrichtung zur Entwicklung photothermo-Method and device for developing photothermal
plastischer Aufzeichnungen Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Entwicklung photothermoplastischer Aufzeichnungen nach dem Oberbegriff der Ansprüche 1 und 4.Plastic Recordings The invention relates to a method and apparatus for developing photothermoplastic records according to the preamble of claims 1 and 4.
Bei der optischen Datenspeicherung sowie bei der Aufzeichnung optischer Interferogramme bringt die Anwendung photothermoplastischer Aufzeichnungsmaterialien einige Vorteile gegenüber dem klassischen Photoprozess. So kann z.B. ein Hologramm praktisch in Realzeit und dazu noch direkt in der Aufnahme-Anordnung hergestellt werden. Es entfällt dabei, insbesondere bei der zerstörungsfreiWerkstoffprüfung, das Problem, das Hologramm zu Vergleichszwecken wieder genau an die gleiche Stelle bringen zu müssen.In optical data storage as well as in optical recording Interferograms bring the application of photothermoplastic recording materials some advantages over the classic photo process. For example, a hologram practically in real time and also produced directly in the recording arrangement will. It does not apply, especially in the case of non-destructive material testing, the problem of putting the hologram back in exactly the same place for comparison to have to bring.
Ein durch R. Moraw, Photothermoplastische Aufzeichnungsmaterialien für Holographie, Fachreferate des 4. Internationalen Kongresses für Reprographie und Information 1975, 13. bis 17.4.1975 Hannover, bekannter Schichtaufbau photoleitender thermoplastischer Aufzeichnungsmaterialien ist in Fig. 1 dargestellt. Auf einer als Schichträger verwendeten Glasplatte 20 ist eine elektrisch leitfähige und zumindest teilweise lictdurch1ässige Widerstandsschicht 10 aufge- bracht. Diese beschichtete Glasplatte ist Bestandteil einer nicht dargestellten Photo-Thermoplast-Kamera. Auf dieser Widerstandsschicht 10 ist ein transportabler Filmabschnitt elektrostatisch festgehalten. Der Film weist einen Folienträger 17 auf, der nacheinander mit einer Photoleiterschicht 18 und einer Thermoplastschicht 19 beschichtet ist. Als Schichträger 20 kann statt Glas z.B. auch ein unter den Handelsnamen Gronar von E.I. Du Pont Co. Inc. bekannter Polyesterfilm mit optischer Qualität verwendet werden. Die Widerstandsschicht 10 kann z.B. aufgedampft, aufgesprüht oder chemisch abgeschieden sein, wobei als Werkstoffe u.a. Zinnoxyd, Silber, Gold, Ion203 oder Chrom-Gold auf Cronar aufgedampft geeignet sind. Für die Photoleiterschicht 18 kann z.B. Poly-N-Vinylcarbazol verwendet werden, das mit 10 M % 2,4,7-Trinitro-9-fluorenon sensibilisiert und nahezu panchromatisch ist. Als Werkstoff für die Thermoplastschicht 10 ist z.B. ein unter dem Handelsnamen Staybelite@Ester 10 von Hercules Inc. Wilmington, Del.One by R. Moraw, Photothermoplastic Recording Materials for holography, specialist presentations at the 4th International Congress on Reprography and Information 1975, April 13 to 17, 1975 Hanover, known layer structure photoconductive thermoplastic recording materials is shown in FIG. On a Glass plate 20 used as a layer carrier is an electrically conductive and at least partially permeable resistance layer 10 brings. This coated glass plate is part of a photo-thermoplastic camera (not shown). On this resistive layer 10, a transportable film section is electrostatic held. The film has a film carrier 17, which successively with a Photoconductor layer 18 and a thermoplastic layer 19 is coated. As a shift carrier 20 can be used instead of glass, for example, a product sold under the trade name Gronar from E.I. Du Pont Co. Inc. well-known optical quality polyester film can be used. The resistance layer 10 can for example be vapor-deposited, sprayed on or chemically deposited, whereby as Materials including tin oxide, silver, gold, Ion203 or chrome-gold vapor-deposited on Cronar are suitable. For the photoconductor layer 18, for example, poly-N-vinyl carbazole can be used are sensitized with 10 M% 2,4,7-trinitro-9-fluorenone and almost panchromatic is. As the material for the thermoplastic layer 10, there is, for example, a trade name Staybelite @ Ester 10 from Hercules Inc. Wilmington, Del.
USA bekannter Glycerineester des hydrierten Kolophoniums verwendbar. Je dünner die Thermoplastschicht, desto höher die Auflösung. Für eine Auflösung von 1000 Linien/mm kann eine Photoleiterschicht von 1 pm bis 2 fm Dicke und eine Thermoplastschicht von 0,5 zur Dicke verwendet werden, während für eine Auflösung von - 500 Linien/mm anstelle der beiden Schichten 17 und 18 eine einzige zugleich photoleitende und thermoplastische Schicht von 1 wum bis 2 pm Dicke geeignet ist.USA known glycerine ester of hydrogenated rosin can be used. The thinner the thermoplastic layer, the higher the resolution. For a resolution of 1000 lines / mm, a photoconductor layer with a thickness of 1 μm to 2 μm and a Thermoplastic layer from 0.5 to thickness can be used while for dissolution of - 500 lines / mm instead of the two layers 17 and 18, a single one at the same time photoconductive and thermoplastic layer from 1 µm to 2 µm thick is suitable.
Das photothermoplastische Aufzeichnungsmaterial wird vor einer Belichtung durch homogenes Aufladen der Oberfläche aktiviert, ähnlich wie beim Xerox-Verfahren. Dieses Auf- laden kann z.B. durch eine Koronaentladung von 1 - 10 s Dauer aus einem dünnen Draht von etwa 40 ym Durchmesser, an den eine positive Spannung von 4 - 10 kV angelegt wird, erfolgen, wobei die elektrisch leitfähige Schicht des Aufzeichnungsmaterials in etwa 1 cm Entfernung auf Erdpotential liegt.The photothermoplastic recording material is prior to exposure activated by homogeneously charging the surface, similar to the Xerox process. This up can be charged e.g. by a corona discharge of 1 - 10 s duration from a thin wire about 40 ym in diameter to which a positive Voltage of 4 - 10 kV is applied, the electrically conductive Layer of the recording material is about 1 cm away at ground potential.
Dabei werden bei den Aufzeichnungsmaterialien Feldstärken bis zu 100 V/»m erreicht.Field strengths of up to 100 V / »m reached.
Bei einer Belichtung, die üblicherweise mit einer Lichtenergie im Bereich 5 - 100 µJ/cm² während einer Dauer von etwa 1 ms - 10 s erfolgt, werden belichtete Teile der Photoleiterschicht niederohmig. An der Oberfläche der isolierenden Thermoplastschicht wird ein Ladungsbild erzeugt, das dem optischen Bild entspricht.With an exposure that is usually carried out with a light energy im Range 5 - 100 µJ / cm² for a duration of about 1 ms - 10 s exposed parts of the photoconductor layer have a low resistance. On the surface of the insulating Thermoplastic layer, a charge image is generated that corresponds to the optical image.
Zum Entwickeln wird die Thermoplastschicht in Bruchteilen einer Sekunde auf eine Temperatur aufgeheizt, bei der das Material genügend weich wird, um sich im elektrischen Felde des Ladungsbildes mechanisch verformen zu können. Durch anschliessendes Abkühlen wird das Bild Tixiert0 Die Entwicklungst emperatur muss sehr genau eingehalten werden, um einen guten Kontrast der Aufnahme zu erzielen. Der Erweichungsbereich der verwendeten Thermoplaste liegt zwischen 50 0C und 60 °C.The thermoplastic layer is developed in a fraction of a second heated to a temperature at which the material becomes soft enough to be to be able to mechanically deform the charge pattern in the electrical field. By subsequent The image is fixed when it cools down. The development temperature must be adhered to very precisely in order to achieve a good contrast of the picture. The softening area the thermoplastics used are between 50 ° C and 60 ° C.
Mit zunehmender Temperatur nimmt die Leitfähigkeit der Thermoplaste zu, so dass auch die bildformenden elektrostatischen Ladungen abfliessen. Das Temperatur-Zeitintervall für eine Verformung durch elektrostatische Kräfte ist klein; eine Abweichung der thermischen Entwicklungsenergie um 4 % bewirkt eine Abnahme des Beugungsgrades um 50 %.With increasing temperature, the conductivity of the thermoplastic decreases so that the image-forming electrostatic charges also flow away. The temperature-time interval for deformation due to electrostatic forces is small; a deviation of the thermal development energy by 4% causes a decrease in the Degree of diffraction by 50%.
Die Entwicklungswärme kann durch Warmluft, Wärmestrahlung oder Widerstandsheizung der Widerstandsschicht 10 auf die Thermoplastschicht übertragen werden. Ueblich werden Heizimpulse von 1 - 5 J/cm2 während 100 - 150 ms Die ~- Die entwickelten Reliefbilder können durch Aufheizen der Thermoplastschicht z.B. mit Heizimpulsen von 3 - 15 J/cm2 während 100 - 500 ms bis huber die Glastemperatur von etwa 80 OC wieder gelöscht werden; es bleiben jedoch kleine restliche Deformationen zurück, die nach erneuter Belichtung und Entwicklung zu Geisterbildern führen.The heat of development can be generated by warm air, thermal radiation or resistance heating the resistance layer 10 can be transferred to the thermoplastic layer. Common heating impulses of 1 - 5 J / cm2 for 100 - 150 ms The ~ - The developed Relief images can be created by heating the thermoplastic layer, e.g. with heating pulses from 3 - 15 J / cm2 for 100 - 500 ms up to the glass temperature of about 80 OC be deleted again; however, small residual deformations remain, which lead to ghosting after re-exposure and development.
Aus der oben genannten Druckschrift ist es ferner bekannt, durch Abgriff der temperaturabhängigen Widerstandsänderung der leitfähigen Schicht auf der Glasplatte die Entwicklungstemperatur unabhängig von der Ausgangstemperatur auf etwa 1 K genau anzusteuern.It is also known from the above-mentioned publication by tapping the temperature-dependent change in resistance of the conductive layer on the glass plate the development temperature accurate to about 1 K, regardless of the starting temperature head for.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Reproduzierbarkeit photothermoplastischer Aufzeichnungen zu verbessern.The object of the invention is to improve the reproducibility of photothermoplastic Improve records.
Die Aufgabe wird in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs gemäss dem kennzeichnenden Teil der Ansprüche 1 und 4 gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind in den UnteransprUchen beschrieben.The task is in conjunction with the features of the generic term solved according to the characterizing part of claims 1 and 4. Further training of the Invention are described in the subclaims.
Ein Vorteil der Erfindung besteht darin, dass eine reproduzierbar optimale Auflösung der optischen Aufzeichnungen und damit eine bessere Auswertung der gespeicherten Informationen möglich ist.An advantage of the invention is that it is reproducible optimal resolution of the optical recordings and thus a better evaluation the stored information is possible.
Die Solltemperatur für die Entwicklung der Thermoplastschicht lässt sich auch weniger als + 0,25 K einstellen. Die dazu erforderlichen Mittel sind relativ einfach. Aufgrund der guten Heproduz¢erbarkeit eignet sich das erfindung8gemfflsse Verfahren und die Vorriehtung besonders für Rhoto-Thermoplast-Kameras für automatisierte industrielle Anwendung,en.The target temperature for the development of the thermoplastic layer leaves set less than + 0.25 K. The resources required for this are relative simple. Because of the good producibility, the flow of the invention is suitable Process and the Vorriehtung especially for Rhoto-Thermoplast cameras for automated industrial application.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 einen Schichtaufbau photoleitender thermoplastischer Aufzeichnungsmaterialien nach dem Stand der Technik, wie eingangs beschrieben, und Fig. 2 ein Prinzipschaltbild zur automatischen Einstellung der Entwicklungstemperatur thermoplastischer Aufzeichnungsschichten.The invention is described below using an exemplary embodiment. 1 shows a layer structure of photoconductive thermoplastic recording materials according to the prior art, as described at the outset, and FIG. 2 is a basic circuit diagram for the automatic adjustment of the development temperature of thermoplastic recording layers.
Von einem Ladegerät 1 wird über einen Widerstand 2 ein Kondensator 3 aufgeladen, der als Energiespeicher mit begrenztem Energieinhalt dient. Die Klemmen 4, 5 können direkt miteinander verbunden werden; vorteilhafterweise kann zwischen diesen Klemmen 4, 5 eine passive Stromquelle 6 eingeschaltet werden, für die dann der Kondensator 3 als Energiequelle dient.A charger 1 becomes a capacitor via a resistor 2 3 charged, which serves as an energy store with limited energy content. The clamps 4, 5 can be connected directly to each other; advantageously between these terminals 4, 5 a passive power source 6 are switched on for the then the capacitor 3 serves as an energy source.
Ueber einen Schalter 7, der vorteilhafterweise ein elektronischer Halbleiterschalter ist, kann die Heizenergie einer elektrischen Widerstandsschicht 10 zugeführt werden. Diese Widerstands schicht 10 steht innerhalb des Schichtaufbaus der photothermoplastischen Aufzeichnungsmaterialien mit einer Thermoplastschicht 19, siehe Fig. 1, in wärmeleitender Verbindung. R1 ist der temperaturabhänzize Widerstand der Wider standsschicht 10, der zusammen mit einem Vergleichswiderstand R2 und den Widerständen Rll, R21, R22, R12 und R112 zu einer Thomson-Brückenanordnung geschaltet ist. Der Ausgang dieser Thomsonbrücke ist einem Komparator 12 zugeführt. In der Thomson-Brücke wird der Einfluss der an der Klemme 16 geerdeten Zuleitungs- und Uebergangswiderstände zwischen den Widerständen R1 und R2 unterdrückt. Zum Vorabgleich der Brücke, d.h. zur Kompensation der relativ grossen Herstellungstoleranz von R1, werden ein Schalter 8 geschlossen und die Schalter 7 und 11 geöffnet. Eine HilSsspannungsquelle 9 speisst die Thomson-Brücke mit einer kleinen Spannung, die keine wesentliche Erwärmung der Widerstandsschicht 10 zurFolge hatX Mit Hilfe von gekoppelten Abgleichwiderständen Rll, R21 wird die Thomson-Brücke abgeglichen; zum Abgleich wird mittels eines Spannungsmessers 15 (Voltmeter, Schwellwert-Detektor mit optischer Anzeige usw.) der Ausgang des Komparators 12 überwacht.Via a switch 7, which is advantageously an electronic Semiconductor switch is, the heating energy of an electrical resistance layer 10 are fed. This resistance layer 10 is within the layer structure of the photothermoplastic recording materials with a thermoplastic layer 19, see Fig. 1, in a thermally conductive connection. R1 is the temperature-dependent resistor the resistance layer 10, which together with a comparison resistor R2 and the resistors Rll, R21, R22, R12 and R112 connected to a Thomson bridge arrangement is. The output of this Thomson bridge is fed to a comparator 12. In the Thomson bridge is the influence of the supply line and grounded at terminal 16 Transition resistances between the resistors R1 and R2 suppressed. For preliminary comparison the bridge, i.e. to compensate for the relatively large manufacturing tolerance of R1, a switch 8 is closed and switches 7 and 11 are opened. An auxiliary voltage source 9 feeds the Thomson bridge with a small voltage that does not cause any significant heating of the resistive layer 10 results in X With the aid of coupled trimming resistors Rll, R21 the Thomson bridge is adjusted; a voltmeter is used for adjustment 15 (voltmeter, threshold value detector with optical display, etc.) the output of the Comparator 12 monitored.
In abgeglichenem Zustand der Thomson-Brücke gi.lt: RlTU R11 R21, (1) R2 = R12 R22 wobei RlTU den Wert von R1 bei bekannter Umgebungstemperatur TU bedeutet.In the balanced state of the Thomson bridge, the following applies: RlTU R11 R21, (1) R2 = R12 R22 where RITU means the value of R1 at a known ambient temperature TU.
Nach dem Abgleich wird Schalter 8 wieder geöffnet und Schalter 11 geschlossen. Dadurch ändert sich der Wert von Rlo zu Durch Drücken einer Taste 14 oder durch einen äquivalenten elektrischen Befehl wird ein rs-Flipflop 13 gesetzt und dadurch Schalter 7 geschlossen. Die Widerstandsschicht 10 wird nun geheizt und ihr Widerstand R1 steigt an. Sobald er den Wert R ITE bei der Soll-Entwickungstemperatur TE erreicht, ist die Thomson-Brücke wieder im Gleichgewicht, d.h. es ist Ein Temperaturgrenzwertsignal SG am Ausgang des Komperators 12 setzt das rs-Flipflop 13 zurück und unterbricht durch Oeffnen des Schalters 7 die Heizung. After the adjustment, switch 8 is opened again and switch 11 is closed. This changes the value of Rlo to By pressing a button 14 or by an equivalent electrical command, an rs flip-flop 13 is set and switch 7 is thereby closed. The resistance layer 10 is now heated and its resistance R1 increases. As soon as it reaches the value R ITE at the target development temperature TE, the Thomson bridge is again in equilibrium, ie it is A temperature limit value signal SG at the output of the comparator 12 resets the rs flip-flop 13 and interrupts the heating by opening the switch 7.
R1TE = RlTU (l+k(TE-TU)) (5) ist, kann bei bekannter Umgebungstemperatur Tu, bekanntem Sollwert der Entwicklungstemperatur TE und bekanntem Temperaturkoeffiziehten k der Widerstandsschicht 10 die Sollwerttemperatur eindeutig mittels des einstellbaren Widerstandes R112 eingestellt werden. R1TE = RlTU (l + k (TE-TU)) (5), if the ambient temperature is known Tu, known setpoint of development temperature TE and known temperature coefficient k of the resistance layer 10 the setpoint temperature clearly by means of the adjustable Resistance R112 can be set.
Die Erfindung ist auf das in der Zeichnung Dargestellte selbstverständlich nicht beschränkt. So könnte anstelle der Thomson-Brücke z.B. eine Wheatstone-Brücke verwendet werden. Anstelle des zum Widerstand R12 parallelgeschalteten Regelwiderstandes R1l2 könnte z.B. ein überbrückbarer Reihen-Regelwiderstand zum Widerstand R12 vorgesehen sein, um eine der Soll-EntwidQu.ngstemperatur TE entsprechende Abmeichbedingung der Thomson-Brücke einzustellen. Diese Einstellung der Abgleichbedingung könnte auch an anderen Stellen der Brückenschaltung vorgenommen werden, Wichtig ist nur, dass das Brückengleichgewicht und damit ein Temperaturgrenzwert-Signal SG am Ausgang des Komperators 12 erst bei Erreichen der Entwicklungstemperatur TE in der Thermoplastschicht auftritt.The invention is of course based on what is shown in the drawing not restricted. For example, a Wheatstone bridge could be used instead of the Thomson bridge be used. Instead of the control resistor connected in parallel to resistor R12 For example, a bridgeable series variable resistor for resistor R12 could be provided for R112 be to a calibration condition corresponding to the target development temperature TE the Thomson Bridge. These Setting of the adjustment condition could also be done at other points of the bridge circuit, important is just that the bridge equilibrium and therefore a temperature limit signal SG at the output of the comparator 12 only when the development temperature TE is reached occurs in the thermoplastic layer.
Z .u s a;n m e n .f a s s u n g Verfahren und Vorrichtung zur Entwicklung photothermoplastischer Aufzeichnungen. Zur Aufzeichnung von optischen Interferogrammen, insbesondere von Hologrammen, werden Photo-Thermoplast-Kameras verwendet. Eine Verbesserung der Reproduzierbarkeit thermoplastischer Aufzeichnungen wird durch eine genauere Einhaltung der Soll-Entwicklungstemperatur der Thermoplastschicht, die-auf dem zu belichteten Film aufgebracht ist, erreicht. Eine Widerstandsschicht (10), die sich in wärmeleitender Verbindung mit dieser Thermoplastschicht befindet, dient gleichzeitig als Aufheizwiderstand und als Temperatursensor für die Entwicklungstemperatur. Diese Widerstandsschicht befindet sich als Messwiderstand in einer Thomson-Brückenanordnung. Mittels eines Temperaturabgleichwiderstandes (R112) wird die Brücke so eingestellt, dass der Brückenabgleich bei der Soll-Entwicklungstemperatur erreicht ist. Zum Feststellen des Brückengleichgewichts wird ein Komperator (12) verwendet, dessen Ausgangssignal (SG) über ein rs-Flipflop (13) den Heizstrom mittels eines elektronischen Schalters (7) unterbricht. Z .u s a; n m e n .f a s u n g Process and device for development photothermoplastic records. For recording optical interferograms, Photo-thermoplastic cameras are used in particular for holograms. An improvement the reproducibility of thermoplastic recordings is made more accurate Compliance with the target development temperature of the thermoplastic layer, which-on the to exposed film is applied. A resistive layer (10) that is in thermally conductive connection with this thermoplastic layer, serves at the same time as a heating resistor and as a temperature sensor for the development temperature. These Resistance layer is located as a measuring resistor in a Thomson bridge arrangement. The bridge is set using a temperature compensation resistor (R112) so that that the bridge adjustment has been reached at the target development temperature. To determine the bridge equilibrium, a comparator (12) is used whose output signal (SG) the heating current via an rs flip-flop (13) by means of an electronic switch (7) interrupts.
Bezeichnung sl ist e 1 = Ladegerät 2 = Widerstand 3 = Kondensator 4, 5 = Klemmen 6 = passive Stromquelle 7, = Schalter 8, 11 9 = Hilfsspannungsquelle 10 - Widerstands schicht 12 = Komparator 13 = rs-Flipflop 14 = Taste 15 = Spannungsmesser 16 = Erdungsklemme 17 = Folienträger 18 = Photoleiterschicht 19 = Thermoplastschicht 20 = Schichtträger Q = Ausgang von 13 R = r-Eingang von 13 R1 = Widerstand von .10 R2 = Vergleichswiderstand R11,R12= gekoppelte Abgleichwiderstände in der Thomson-Brücke R21,R22= Widerstände in der Thomson-Brücke R112 = Temperaturabgleichwiderstand S = s-Eingang von 13 SG = Temperaturgrenzwert-Signal LeerseiteDesignation sl is e 1 = charger 2 = resistor 3 = capacitor 4, 5 = terminals 6 = passive current source 7, = switch 8, 11 9 = auxiliary voltage source 10 - resistance layer 12 = comparator 13 = rs flip-flop 14 = button 15 = voltmeter 16 = ground terminal 17 = film carrier 18 = photoconductor layer 19 = thermoplastic layer 20 = substrate Q = output from 13 R = r input from 13 R1 = resistance from .10 R2 = comparison resistor R11, R12 = coupled balancing resistors in the Thomson bridge R21, R22 = resistors in the Thomson bridge R112 = temperature compensation resistor S. = s input from 13 SG = temperature limit value signal Blank page
Claims (7)
Applications Claiming Priority (1)
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CH125280 | 1980-02-15 |
Publications (1)
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DE19803009144 Withdrawn DE3009144A1 (en) | 1980-02-15 | 1980-03-10 | High resolution thermoplastic emulsion - has resistive heating layer with compensation for resistance tolerance |
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- 1980-03-10 DE DE19803009144 patent/DE3009144A1/en not_active Withdrawn
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