DE3786042T2 - Elektrostatisches uebertragungsverfahren mit hoher aufloesung eines bildes hoher dichte zu einem nicht poroesen und nicht absorbierenden, leitfaehigen substrat. - Google Patents
Elektrostatisches uebertragungsverfahren mit hoher aufloesung eines bildes hoher dichte zu einem nicht poroesen und nicht absorbierenden, leitfaehigen substrat.Info
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Description
- Die vorliegende Erfindung bezieht sich im allgemeinen auf ein Verfahren zur Schaffung einer mit hoher Auflösung erfolgenden elektrostatischen Übertragung eines Bildes hoher Dichte auf eine nicht-poröse, nicht-absorbierende Aufnahmefläche. In ihren bevorzugten Ausführungsformen schafft die Erfindung ein Verfahren zum Erzeugen eines latenten Bildes auf einer mit einem elektrostatischen Bild versehbaren Oberfläche zur Bildung eines dauerhaften Originals, z.B. unter Verwendung eines Flüssig- oder Trockenschicht-Fotoresist, so daß die dauerhafte Vorlage wiederholt zur Herstellung von Bildern hoher Auflösung und hoher Dichte auf gedruckten Schaltungsplatten verwendet werden kann. Die beständige bzw. dauerhafte Vorlage kann wiederholt zur Herstellung von Bildern hoher Auflösung und hoher Dichte auf Aufnahmeflächen, wie gedruckten Schaltungsplatten, verwendet werden.
- Die Herstellung leitfähiger Schaltungsmuster auf einem isolierenden Substrat unter Verwendung eines Trockenschichtresist durch Gebrauch fotografischer und anderer Abbildungsverfahren zur Erzeugung einer gedruckten Schaltungsplatte verwendet typischerweise ein in fünf Schritten ablaufendes Verfahren. Unabhängig davon, ob ein Bedeckungsverfahren oder ein Lochsteckverfahren verwendet wird, beinhalten die fünf separaten Schritte normalerweise das Laminieren oder schichtartige Aufbringen eines fotoempfindlichen Trockenschichtresist auf wenigstens einer leitfähigen Oberfläche eines isolierenden Substrats, die Bildung eines Schaltungsmusters auf dem Trockenschichtresist unter Verwendung von Zeichenvorlagen oder einer Belichtungsmaske und Aussetzen des Trockenschichtresists einer aktinischen Strahlung durch die transparenten Bereiche der Belichtungsmaske hindurch, das Entwickeln der Schaltungsplatte durch Entfernen der unbelichteten Bereiche des als Negativ arbeitenden Trockschichtresists, das Ätzen des leitfähigen Substrats von der Schaltungsplatte in allen bildmäßig unbelichteten Bereichen, die sich nicht unter dem noch mit dem Trockenschichtresist bedeckten, gewünschten leitfähigen Schaltungsmuster befinden, sowie schließlich Ablösen oder Entfernen des das gewünschte Schaltungsmuster überdeckenden Trockenschichtresist von den nicht-geätzten Bereichen des leitfähigen Substrats. Dieses fünfstufige Verfahren muß für jede herzustellende Schaltungsplatte wiederholt werden.
- Während des Belichtungsschrittes beim Standard-Trockenschichtverfahren sind ausreichend hohe Niveaus der Strahlungsaussetzung sowie Belichtungszeiten erwünscht, um in dem Trockenschichtresist gerade Seitenwände herzustellen, die das Ergebnis eines Musters der Vernetzung von Polymeren in der Trockenschicht sind. Diese geraden Seitenwände sollten senkrecht zu der Leiteroberfläche verlaufen. In der Praxis tritt jedoch bei dem standardmäßigen negativ arbeitenden Trockenschichtresist- Druck- und Atzvorgang entweder eine Unterbelichtung auf, wodurch eine Seitenwandkante entsteht, die das gewünschte Resistmuster unterschneidet, oder es tritt eine Überbelichtung auf, durch die in dem Trockenschicht-Fotoresist eine Seitenwandkante entsteht, die die Breite des Trockenschicht-Fotoresist an der Basis des Resist erhöht, wobei die Oberfläche des Leiters einen Fuß verursacht. Beide dieser Zustände verändern die Breite des letztendlichen Leitermusters gegenüber der erwünschten Breite über die geplante und vorgesehene Toleranz oder das Mittel der Linienbreiten in der Leiteroberfläche hinaus.
- Der bei diesem Vorgang erfolgende Entwicklungsschritt sollte idealerweise das unbelichtete, als Negativ arbeitende Trockenschichtresist wegentwickeln, um dadurch eine Kante in dem Trockenschichtresist auf der Leiteroberfläche zu bilden, die in ihrer Breite dem Muster auf der Belichtungsmaske entspricht und senkrecht zu der Leiteroberfläche verläuft. In der Praxis treten jedoch entweder eine Unterentwicklung oder eine Überentwicklung des Trockenschicht-Fotoresist auf. Eine Unterentwicklung führt zu einem Aufbau von Resistrückständen in der Seitenwandzone oder den entwickelten Kanälen, wobei diese Rückstände schräg zu der benachbarten Seitenwand verlaufen, wodurch zwischen benachbarten Linien kleinere Räume als erwünscht entstehen. Wenn eine Überentwicklung auftritt, wird die unbelichtete Schichtresistkante unterschnitten, wodurch ein größerer Abstand als erwünscht zwischen benachbarten Linien entsteht. Außerdem besteht die Möglichkeit einer gewissen Rundung an der Oberseite der Seitenwandkanten an der Resistoberfläche.
- Diese Unfähigkeit zum exakten Reproduzieren der Belichtungsmaske in dem Trockenschichtresist beeinträchtigt die hinsichtlich feiner Linien bestehenden Auflösungs- und Reproduktionseigenschaften des reproduzierten Schaltungsmusters. Da Schaltungsplatten komplexer geworden sind und das Stapeln mehrerer Platten üblich geworden ist, ist die Notwendigkeit für Schaltungsmuster mit höherer Dichte und feinerer Auflösung entstanden. Die Auflösung betracht man als Möglichkeit zum zuverlässigen Herstellen der kleinsten Linien und des kleinsten Abstands zwischen benachbarten Linien, wie sie sich durch das vorstehend genannte fünfstufige Bearbeitungsverfahren in zuverlässiger Weise durchführen lassen. Die Dünnheit oder Feinheit der Linien, die einer Entwicklug standhalten kann, sowie die Schmalheit des Spalts oder Abstands zwischen den einander benachbarten Linien in dem Schaltungsmuster haben in der Leiterplattenindustrie zu Standards bei der Auflösung und Reproduktion feiner Linien geführt, die Linien- und Abstandsdimensionen von ca. 3,1 Mil (78,7 um) oder die Entwicklung von ca. 6,3 Linienpaaren pro Millimeter verlangen. Diese Standards werden zum Definieren der gewünschten Dichte der Schaltungsplatte verwendet.
- Der Versuch, die Prinzipien der Xerographie auf die Übertragung entwickelter elektrostatischer latenter Bilder von einer mit einem elektrostatischen Bild versehenen Oberfläche eines Fotoleiters auf eine Aufnahmefläche in Form von Bildern mit hoher Auflösung und hoher Dichte zu übertragen, ist auf Schwierigkeiten gestoßen. Die Hauptursache für diese Schwierigkeiten resultiert aus der Tatsache, daß Schaltungsplatten aus einem nicht-porösen oder nicht-absorbierenden Substrat, wie einem Metall wie Kupfer, oder einem Kunststoffmaterial wie dem unter dem Warenzeichen MYLAR vertriebenen Polyesterfilm bestehen. Diese nicht-poröse und nicht-absorbierende Aufnahmefläche verursacht, daß das übertragene Bild, insbesondere, wenn man dies mit einem Flüssigtoner versucht, verzerrt oder "verwischt" wird.
- Xerographische Techniken haben das Problem der Übertragung eines Bildes auf absorbierende Aufnahmeflächen, wie Papier, dadurch gelöst, daß man die durch Tonerpartikel geschaffenen Bilder über einen Spalt hinweg überträgt. Bei diesem Spalt handelt es sich entweder um einen Luftspalt oder um einen kombinierten Spalt aus Luft und Flüssigkeit. Versuche, diese Spaltübertragungstechnologie auf nicht-poröse Substrate zu übertragen, haben jedoch zu einem "Verwischen" der Bilder sowie zu der Erkenntnis geführt, das der Spaltabstand und die Spannung sorgfältig gesteuert werden müssen, um ein akzeptabel übertragenes Tonerbild mit der richtigen Auflösung und Dichte zu schaffen. Wenn die Spannung und der Spaltabstand oder die Spaltdistanz zwischen dem Fotoleiter oder der mit einem elektrostatischen Bild versehbaren Oberfläche und der leitfähigen Aufnahmefläche nicht sorgfältig gesteuert werden, tritt ein elektrischer Lichtbogen über den Spalt hinweg auf. Dies kann Nadellöcher in dem übertragenen Tonerbild durch eine dauerhafte Schädigung der mit einem elektrostatischen Bild versehbaren Oberfläche verursachen. Dies ist besonders bei in der Herstellung gedruckter Schaltungsplatten verwendeten Druck- und Ätzanwendungen von Bedeutung.
- Außerdem hat man bei nicht-porösen Aufnahmesubstraten festgestellt, daß sowohl der Fotoleiter oder die mit einem elektrostatischen Bild versehbare Oberfläche als auch die leitfähige Aufnahmefläche zum Zeitpunkt der Übertragung des Tonerbilds stationär sein müssen, um ein übertragenes Bild hoher Auflösung zu erzielen.
- Ein weiteres Problem besteht in der Übertragung des entwickelten latenten Bildes in elektrostatischer Weise auf ein nicht-absorbierendes Substrat, wie z.B. Kupfer. Die die leitfähige Aufnahmefläche bildende Metall- oder Kupferoberfläche sowie die mit einem elektrostatischen Bild versehbare Oberfläche sind uneben, so daß der Abstand zwischen der mit einem elektrostatischen Bild versehbare Oberfläche und der leitfähigen Aufnahmefläche ausreichend groß sein muß, um zwischen den unebenen Oberflächen des Fotoleiters und der leitfähigen Aufnahmefläche einen Kontakt zu verhindern.
- Ein Beispiel des Standes der Technik ist in der GB- A-2 147 460 zu finden.
- Die vorliegende Erfindung schafft ein Verfahren zur Schaffung einer Übertragung eines entwickelten elektrostatischen latenten Bildes von einer mit einem elektrostatischen Bild versehbaren Oberfläche über einen flüssigkeitsgefüllten Spalt hinweg auf eine nicht-absorbierende Aufnahmefläche. Dieses Verfahren läßt sich zur Herstellung einer Vielzahl gedruckter Schaltungsplatten mit einem gewünschten Leitermuster aus einem einzigen gleichbleibenden latenten Bild verwenden. Bei der mit einem elektrostatischen Bild versehbaren Oberfläche kann es sich entweder um einen Fotoleiter oder um ein permanentes Original handeln, und bei der Aufnahmefläche handelt es sich vorzugsweise, jedoch nicht ausschließlich, um eine leitfähige nicht-absorbierende und nicht-poröse Aufnahmefläche des Typs, wie er zum Herstellen einer Mehrzahl gedruckter Schaltungsplatten mit einem gewünschten Leitermuster verwendet wird. Bei der permanenten Vorlage sind die unvernetzten Bereiche des fotoempfindlichen Materials nicht weggelöst, um den zur Bildübertragung erforderlichen dielektrischen Kontrast zu erzielen.
- Genauer gesagt, schafft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines Tonerbildes auf einer isolierten, nicht-absorbierenden Aufnahmefläche, gekennzeichnet durch folgende Schritte:
- (a) Herstellen eines geladenen elektrostatischen Latentbildbereichs auf einer mit einem elektrostatischen Bild versehbaren Oberfläche;
- (b) Entwickeln des elektrostatischen Latentbildbereichs durch Aufbringen geladener Tonerpartikel, die in einer wenigstens teilweise aus einem nicht-polaren isolierenden Lösungsmittel bestehenden Flüssigkeit suspendiert sind, auf die mit einem elektrostatischen Bild versehbare Oberfläche zur Bildung einer ersten Flüssigkeitsschicht mit einer ersten Flüssigkeitsoberfläche, wobei die geladenen Tonerpartikel zur Bildung eines entwickelten latenten Bildes auf den Latentbildbereich der mit einem elektrostatischen Bild versehbaren Oberfläche gerichtet werden;
- (c) Aufbringen einer wenigstens zum Teil aus einem nicht-polaren isolierenden Lösungsmittel bestehenden Flüssigkeit auf die Aufnahmefläche zur Bildung einer zweiten Flüssigkeitsschicht mit einer zweiten FLüssigkeitsoberfläche;
- (d) Herstellen eines elektrischen Feldes zwischen der mit einem elektrostatischen Bild versehbaren Oberfläche und der Aufnahmefläche;
- (e) Anordnen der Aufnahmefläche nahe der mit einem elektrostatischen Bild versehbaren Oberfläche in einer derartigen Weise, daß dazwischen ein Spalt aufrechterhalten wird und die erste Flüssigkeitsoberfläche die zweite Flüssigkeitsoberfläche zur Schaffung eines Flüssigkeitsübertragungsmediums über den Spalt hinweg kontaktiert;
- (f) Übertragen des entwickelten latenten Bildes von der mit einem elektrostatischen Bild versehbaren Oberfläche an einer Übertragungsstelle durch die Flüssigkeit hindurch auf die Aufnahmefläche zur Bildung eines übertragenen Tonerpartikel-Bildes aus Belichtung hervorgegangenen Bildbereich sowie zum Definieren von aus Nicht-Belichtung hervorgegangenen Bildbereiche, wo keine Tonerpartikel vorhanden sind;
- (g) Aufrechterhalten des Spaltes während der Übertragung des entwickelten latenten Bildes zwischen der mit einem elektrostatischen Bild versehbaren Oberfläche und der Aufnahmefläche an der Übertragungsstelle in einem Bereich von ca. 1 Mil (25,4 um) bis etwa 20 Mil (508 um); und
- (h) Schmelzen des übertragenen Tonerpartikel-Bildes auf die Aufnahmefläche.
- Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung beinhalten folgende Merkmale:
- (i) eine kontaktfreie, mit hoher Auflösung erfolgende elektrostatische Übertragung eines entwickelten elektrostatischen latenten Bildes hoher Dichte direkt auf ein nicht-poröses und nicht-absorbierendes Substrat;
- (ii) die Verwendung eines Trockenschichtresist, das als permanente und wiederverwendbare Vorlage bzw. Original dient;
- (iii) die Verwendung zusammen mit einem Fotoleiter oder einer permanenten Vorlage als mit einem elektrostatischen Bild versehbare Oberfläche;
- (iv) die Ermöglichung einer Auflösung des latenten Bildes und des übertragenen Bildes von ca. 3,1 Mil (78,7 um) hinsichtlich Linien- und Abstandsmaß;
- (v) Verwendung einer dauerhaften Vorlage, die zur Herstellung einer Vielzahl von Kopien des gewünschten Resistmusters auf einem leitfähigen Substrat in Vorbereitung für das Ätzen zur Herstellung des leitfähigen Schaltungsmusters auf gedruckten Schaltungsplatten verwendet werden kann;
- (vi) die Qualität der Bilddichte, die Dicke oder Höhe der das Bild formenden Tonerpartikel sowie die Dicke der als Übertragungsmedium in dem Spalt zwischen der mit dem elektrostatischen Bild versehenden Oberfläche und der leitfähigen Aufnahmefläche dienenden Flüssigkeitsschicht werden durch den Abstand des Spalts sowie die Spannung gesteuert, die zum Erzeugen des elektrischen Feldes zwischen der mit einem elektrostatischen Bild versehbaren Oberfläche und der leitfähigen Aufnahmefläche angelegt wird;
- (vii) das die mit einem elektrostatischen Bild versehbare Oberfläche tragende Trägermaterial oder Substrat ist elektrisch geerdet, und die leitfähige Aufnahmefläche ist elektrisch von Masse isoliert;
- (viii) das entwickelte latente Bild wird direkt von der mit einem elektrostatischen Bild versehbaren Oberfläche auf die leitfähige Aufnahmefläche übertragen, und zwar durch ein nichtleitfähiges dielektrisches Isolierfluid durch Migration der das Tonerbild bildenden einzelnen Tonerpartikel durch die Flüssigkeit hindurch auf die leitfähige Aufnahmefläche;
- (ix) die Distanz oder der Abstand des Spalts zwischen der mit einem elektrostatischen Bild versehbaren Oberfläche und der leitfähigen Aufnahmefläche liegt zwischen ca. 1 Mil (25,4 um) und ca. 20 Mil (508 um), und die Distanz zwischen den beiden Oberflächen wird durch die Verwendung von Abstandseinrichtungen aufrecht erhalten, die elektrisch gegen Masse isoliert sind;
- (x) herkömmliche Fotoleiter oder dauerhafte Vorlagen können als mit einem elektrostatischen Bild versehbare Oberfläche zur Herstellung großer Mengen gedruckter Schaltungsplatten durch Eliminieren der Notwendigkeit eines Trockenschicht- oder Flüssig-Fotoresist für jede Schaltungsplattenkopie verwendet werden;
- (xi) die Übertragung des elektrostatischen latenten Bildes auf die leitfähige Aufnahmefläche erfolgt anstatt durch Koronaladung durch direktes Beaufschlagen der leitfähigen Aufnahmefläche mit einer Gleichspannung;
- (xii) bei Verwendung eines Fotoleiters als mit einem elektrostatischen Bild versehbare Oberfläche ist eine zusätzliche Belichtung zur Erzeugung jedes zusätzlichen latenten Bildes erforderlich;
- (xiii) die unterschiedliche Leitfähigkeit des Trockenschicht-Fotoresist zwischen den bildmäßig belichteten und den bildmäßig unbelichteten Bereichen auf der Vorlage wird zur Schaffung eines beständigen elektrostatischen latenten Bildes verwendet; und
- (ixv) bei Verwendung einer permanten Vorlage als mit einem elektrostatischen Bild versebare Oberfläche ist das elektrostatische latente Bild auf der mit einem elektrostatischen Bild versebaren Oberfläche beständig und als Vorlage zur Herstellung großer Mengen gedruckter Schaltungsplatten ohne Notwendigkeit einer Belichtung des Trockenschicht- oder Flüssig- Fotoresist für jede Schaltungsplattenkopie wiederverwendbar.
- Ein durch die vorliegende Erfindung erzielbarer Vorteil besteht darin, daß eine mit hoher Auflösung erfolgende Übertragung der das entwickelte latente Bild bildenden Tonerpartikel auf der leitfähigen Aufnahmefläche ohne Bildverzerrung erzielt wird.
- Ein weiterer durch die Erfindung erzielbarer Vorteil besteht darin, daß keine Beschädigung oder kein Abrieb der mit einem elektrostatischen Bild versehbaren Oberfläche während des Prozesses stattfindet, so daß die Oberfläche kontinuierlich wiederverwendet werden kann.
- Noch ein weiterer durch die Erfindung erzielbarer Vorteil besteht darin, daß eine Übertragung mit hoher Auflösung erzielt wird, da kein Kontakt zwischen den entwickelten Tonerpartikeln auf der mit einem elektrostatischen Bild versehbaren Oberfläche und der leitfähigen Aufnahmefläche stattfindet.
- Noch ein weiterer durch die Erfindung erzielbarer Vorteil besteht darin, daß sich die Energieerfordernisse zur Bewerkstelligung des elektrostatischen Transfers reduzieren lassen, da anstatt einer Koronaaufladung, die eine Luftionisierung verursacht, eine Spannung direkt angelegt wird.
- Noch ein weiterer durch die Erfindung erzielbarer Vorteil besteht darin, daß ein rascheres und kostengünstigeres Verfahren zum Herstellen gedruckter Schaltungsplatten geschaffen wird, da die wiederholten Belichtungs- und Entwicklungsschritte, die bei Trockenschicht- oder Flüssig-Fotoresists für jede Schaltungsplatte erforderlich sind, eliminiert sind.
- Weitere bevorzugte Merkmale der Erfindung sind im folgenden in den Ansprüchen 2 bis 38 angegeben.
- Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung der Druck- und Ätzschritte zum Herstellen gedruckter Schaltungsplatten beim Stand der Technik; und
- Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung eines bevorzugten Verfahrens der vorliegenden Erfindung, bei dem eine dauerhafte, wiederverwendbare Vorlage verwendet wird, mit der sich eine Vielzahl von Kopien eines gewünschten leitfähigen Schaltungsmusters auf einer isolierenden dielektrischen Schicht durch die Migration geladener Tonerpartikel von der Vorlage über einen flüssigkeitsgefüllten Spalt hinweg auf eine leitfähige Aufnahmefläche herstellen lassen.
- Fig. 1 zeigt das übliche fünfstuf ige Verfahren, das bisher bei der Herstellung gedruckter Schaltungsplatten verwendet worden ist. Bei jeder der hergestellten Schaltungsplatten ist dabei routinemäßig die Anbringung einer Trockenschicht auf einem leitfähigen Substrat, wie z.B. Kupfer, erforderlich, das auf ein nicht-leitfähiges Substrat, wie z.B. Fiberglasepoxid, unter Einwirkung von Druck und Wärme auflaminiert ist. Danach wird eine Maske über der Trockenschicht angebracht, um eine selektive Belichtung von einer Lichtquelle oder einer anderen Quelle aktinischer Strahlung zur Herstellung des gewünschten Musters zu ermöglichen. Die Entwicklung findet statt unter Entfernen der der nicht-vernetzten Trockenschicht, so daß nur die vernetzte Trockenschicht mit dem gewünschten Muster verbleibt. Durch Ätzen mit einem Säureätzmittel wird das leitfähige Kupfersubstrat von Bereichen zwischen den Bereichen der vernetzten Trockenschicht entfernt. Durch Ablösen der Trockenschicht von dem verbliebenen leitfähigen Kupfersubstrat wird schließlich das gewünschte Schaltungsmuster freigelegt. Dies ist allgemein als Druck- und Ätzverfahren bekannt.
- Bei dem bevorzugten Verfahren der vorliegenden Erfindung wird jedoch eine permanente Vorlage unter Verwendung eines fotoempfindlichen Materials oder einer fotoempfindlichen Beschichtung hergestellt, wobei es sich bspw. um ein Trockenschicht- oder Flüssig-Fotoresist über einem leitfähigen Substrat handelt. Danach wird ein Trockenschicht- oder Flüssig-Fotoresist zum Herstellen des auf den fertigen Schaltungsplatten gewünschten, leitfähigen Schaltungsmusters von der permanenten Vorlage nicht mehr verwendet.
- Die permanente Vorlage wird als mit einem elektrostatischen Bild versehbare Oberfläche verwendet, wie dies in Fig. 2 gezeigt ist. Auf wenigstens einer Seite eines leitfähigen Trägers ist ein fotoempfindliches Material, wie z.B. ein Trockenschicht- oder Flüssig-Fotoresist, aufgebracht. Wenn dieses fotoempfindliche Material aktinischer Strahlung ausgesetzt wird, erfährt es eine Veränderung in seinem spezifischen Widerstand aufgrund der Vernetzung der Polymere in dem Material. Auf dem fotoempfindlichen Material wird ein beständiges Bild durch aktinische Strahlung durch eine Maske hindurch oder durch "Einschreiben" des gewünschten Musters mit einem digitalen Laserstift gebildet. Jedes dieser beiden Verfahren bildet elektrostatische Kontraste oder Unterschiede in dem spezifischen Widerstand zwischen den bildmäßig belichteten und den bildmäßig unbelichteten Bereichen auf dem fotoempfindlichen Material. Die mit einem elektrostatischen Bild versehbare Oberfläche ist von Masse isoliert und wird mittels einer Koronaladungsvorrichtung zur Erzeugung des geladenen latenten Bildes aufgeladen.
- Die mit einem elektrostatischen Bild versehbare Oberfläche wird dann durch Oberflächenadsorption erfolgende Aufbringung einer Flüssigkeit entwickelt, die wenigstens zum Teil aus einem nichtpolaren isolierenden Lösungsmittel besteht, das als Flüssigkeitsträger für Tonerpartikel dient, die entgegengesetzt zu der Aufladung der mit einem elektrostatischen Bild versebaren Oberfläche aufgeladen sind. Diese Aufbringung kann durch Überspülen, Eintauchen oder Aufsprühen auf die mit einem elektrostatischen Bild versehbare Oberfläche erfolgen. Die geladenen Tonerpartikel werden auf den latenten Bildbereich der mit einem elektrostatischen Bild versehbaren Oberfläche gerichtet, um dadurch das latente Bild zu entwickeln.
- Bei derartiger Entwicklung wird das Bild auf der mit einem elektrostatischen Bild versehbaren Oberfläche nach Maßgabe des beständigen Musters des latenten Bildes auf der permanenten Vorlage erzeugt. Das entwickelte Bild ist somit fertig für eine Übertragung auf eine elektrisch isolierte, leitfähige Aufnahmefläche zur Herstellung einer Schaltungsplatte mit dem gewünschten leitfähigen Schaltungsmuster.
- Die leitfähige Aufnahmefläche wird zuerst mit einer Flüssigkeit beschichtet, die wenigstens zum Teil ein nicht-polares isolierendes Lösungsmittel enthält. Bei dem Lösungsmittel handelt es sich um dasselbe oder ein äquivalentes Lösungsmittel zu dem auf die mit einem elektrostatischen Bild versehbare Oberfläche aufgebrachten Lösungsmittel, und es kann durch einen Schwamm, eine Quetscheinrichtung, eine Gummiwalze oder eine andere zur Aufbringung einer dünnen kontinuierlichen Schicht geeignete Einrichtung aufgebracht werden. Das Lösungsmittel sollte vorzugsweise einen hohen spezifischen Widerstand und eine niedrige Viskosität besitzen, um den geladenen Tonerpartikeln eine Migration oder Strömung durch das Lösungsmittel von dem geladenen elektrostatischen latenten Bildbereich auf der mit einem elektrostatischen Bild versehbaren Oberfläche auf die leitfähige Aufnahmefläche zu ermöglichen. Bei den Lösungsmitteln handelt es sich im allgemeinen um Mischungen aus C&sub9; - C&sub1;&sub1; oder C&sub9; - C&sub1;&sub2; verzweigten aliphatischen Kohlenwasserstoffen, die unter dem Warenzeichen Isopar G bzw. Isopar H vertrieben werden und von der Exxon Corporation hergestellt werden, oder um Äquivalente hiervon. Der spezifische elektrische Widerstand liegt vorzugsweise in der Größenordnung von wenigstens ca. 10&sup9; Ohm-cm, und die Dielektrizitätskonstante ist vorzugsweise weniger als 3,5. Die Verwendung nichtpolarer isolierender Lösungsmittel mit diesen Eigenschaften hilft sicherzustellen, daß keine Streuung des Musters der geladenen Tonerpartikel stattfindet.
- Nachdem eine optimalerweise zwischen ca. 200 bis ca. 1200 Volt liegende Gleichspannung auf die leitfähige Aufnahmefläche aufgebracht wird, um ein elektrisches Feld zwischen der mit einem elektrostatischen Bild versehbaren Oberfläche und der leitfähigen Aufnahmefläche herzustellen, werden die Oberflächen nahe genug zusammenbewegt, um ein vollständig flüssiges Übertragungsmedium durch den Kontakt der beiden Schichten aus nicht-polarem isolierenden Lösungsmittel zu schaffen. Die erste Flüssigkeitsoberfläche der ersten Schicht aus nicht-polarem isolierenden Lösungsmittel auf der mit einem elektrostatischen Bild versehbaren Oberfläche und die zweite Flüssigkeitsoberfläche der zweiten Schicht aus nicht-polarem isolierenden Lösungsmittel auf der leitfähigen Aufnahmefläche verbinden sich miteinander und füllen den Spalt zwischen den beiden Oberflächen. Die zur Herstellung des elektrischen Feldes zwischen der mit einem elektrostatischen Bild versehbaren Oberfläche und der leitfähigen Aufnahmefläche erforderliche Spannung kann geeigneterweise zwischen ca. 200 bis ca. 3500 Volt liegen, liegt jedoch vorzugsweisen zwischen ca. 200 und ca. 1500 Volt, doch optimalerweise besitzt sie die weiter oben genannten Werte. Bei der Fähigkeit zum Übertragen eines Bildes mit hoher Auflösung handelt es sich um eine Funktion der kombinierten Faktoren aus dem Toner, dem Flüssigkeitsträger, dem Spaltabstand und der angelegten Spannung. Im allgemeinen macht ein größerer Spaltabstand eine höhere Spannung erforderlich, um eine Bildübertragung mit hoher Qualität und hoher Auflösung zu bewerkstelligen.
- Ein gleichmäßiger Abstand über diesen Spalt wird durch Verwendung von Abstandsstreifen oder Spaltabstandshaltern aufrecht erhalten, wie sie in Fig. 2 dargestellt sind und elektrisch von Masse isoliert sind. Das entwickelte Bild von der mit einem elektrostatischen Bild versehbaren Oberfläche wird über den Spalt hinweg durch das flüssige Medium auf die leitfähige Oberfläche übertragen, um einen aus Belichtung hervorgegangenen Bildbereich in einem Muster ähnlich dem der Belichtungsmaske in dem Bereich, in dem die übertragenen Tonerpartikel vorhanden sind, zu schaffen, wobei aus Nicht-Belichtung hervorgegangene Bildbereiche dort gebildet werden, wo keine Tonerpartikel vorhanden sind.
- Die Übertragung des entwickelten Bildes über den flüssigkeitsgefüllten Spalt hinweg findet am Übertragungspunkt bzw. an der Übertragungsstelle dadurch statt, daß man eine durch die mit einem elektrostatischen Bild versehbare Oberfläche gelegte erste Ebene parallel zu einer durch die leitfähige Aufnahmefläche gelegte zweite Ebene hält. Am Übertragungspunkt sollte zwischen der mit einem elektrostatischen Bild versehbaren Oberfläche und der leitfähigen Aufnahmefläche keine Relativbewegung vorhanden sein, obwohl es sich bei dem Übertragungspunkt um einen stationären oder um einen wandernden Übertragungspunkt handeln könnte. Man könnte eine Trommel oder eine Bahn oder auch eine stationäre ebene Oberfläche für die mit einem elektrostatischen Bild versehbare Oberfläche zum Übertragen des entwickelten Bildes über den Spalt hinweg auf eine flache und stationäre oder auf eine sich bewegende leitfähige Aufnahmefläche verwenden. Bei der sich bewegenden leitfähigen Aufnahmefläche könnte es sich um eine sich drehende Trommel oder um eine Bahn oder um eine andere geeignete Einrichtung handeln. Die mit einem elektrostatischen Bild versehbare Oberfläche und die leitfähige Aufnahmefläche müssen am Übertragungspunkt z.B. durch ein Vakuum in ihrer Position gehalten werden, oder alternativ hierzu könnte dies durch magnetisches oder elektrostatisches Halten der Oberfläche in Position über den Spalt hinweg erfolgen.
- Dieser Spalt zwischen der mit einem elektrostatischen Bild versehbaren Oberfläche und der leitfähigen Aufnahmefläche wird durch Verwendung von Abstandsstreifen mit der gewünschten Dicke vorzugsweise zwischen wenigstens ca. 3 Mil (76,2 um) und ca. 10 Mil (254 um) gehalten, obwohl Bilder mit hoher Qualität auch über Spalte von bis zu ca. 20 Mil (508 um) übertragen worden sind. Durch Halten des Spalts auf einem Wert von mehr als ca. 3 Mil (76,2 um) werden die Inkonsistenzen oder Unregelmäßigkeiten in den beiden Oberflächen ausreichend voneinander getrennt, um jeglichen Kontakt zwischen den beiden Oberflächen sowie jeglichen möglichen Abrieb oder Verkratzen der Oberfläche der Vorlage bzw. der mit einem elektrostatischen Bild versehbaren Oberfläche zu verhindern.
- Die Abstandsstreifen oder Spaltabstandshalter werden entweder aus leitfähigen Materialien, wie Metall, oder nicht-leitfähigen Materialien ausgewählt, wie z.B. unter dem Warenzeichen MYLAR vertriebene Polyesterfolie oder Zellophan. Die Streifen müssen elektrisch gegen Masse isoliert sein und eine gleichmäßige Dicke besitzen. Die gleichmäßige Dicke stellt sicher, daß zwischen der mit einem elektrostatischen Bild versehbaren Oberfläche und der leitfähigen Aufnahmefläche ein gleichmäßiger Spaltabstand erzielt wird. Die Abstandsstreifen sollten vorzugsweise außerhalb des Bildbereichs angeordnet werden.
- Durch Aufbringen der ersten und der zweiten Schicht nicht-polaren isolierenden Lösungsmittels in einer ausreichenden Dicke auf der mit einem elektrostatischen Bild versehbaren Oberfläche und der leitfähigen Aufnahmefläche zum Füllen des dazwischen vorhandenen Spaltes verbinden sich die erste Flüssigkeitsoberfläche und die zweite Flüssigkeitsoberfläche der ersten und der zweiten Schicht aus nicht-polarem isolierenden Lösungsmittel miteinander und bilden ein kontinuierliches Flüssigkeitsübertragungsmedium am Übertragungspunkt der geladenen Tonerpartikel zwischen der mit einem elektrostatischen Bild versehbaren Oberfläche und der leitfähigen Aufnahmefläche. Dadurch, daß sie sich durch einen kontinuierlichen "See" von Flüssigkeitsübertragungsmedium bewegen, müssen die geladenen Tonerpartikel keine Oberflächenspannungskräfte überwinden, die ihre Migration von der mit einem elektrostatischen Bild versehbaren Oberfläche auf die leitfähige Aufnahmefläche behindern könnten. Die geladenen Tonerpartikel werden durch das Flüssigkeitsübertragungsmedium gelenkt, das durch die Verbindung der beiden Schichten aus nicht-polarem isolierenden Lösungsmittel an diesem Übertragungspunkt durch das an dem Übertragungspunkt angelegte elektrische Feld gebildet wird.
- Wie in Fig. 2 schematisch dargestellt ist, wandern die geladenen Tonerpartikel mit ihrer vorbestimmten Ladung von dem entgegengesetzt geladenen, vernetzten, bildmäßig belichteten Bereich mit dem fotoempfindlichen Material auf der mit einem elektrostatischen Bild versehbaren Oberfläche in Form von einzelnen Partikeln oder Partikelgruppen auf die leitfähige Aufnahmefläche. Die leitfähige Aufnahmefläche ist auf eine isolierende dielektrische Schicht auflaminiert, wie z.B. ein Fiberglasepoxid. Das angelegete elektrische Übertragungsfeld veranlaßt die Tonerpartikel, durch das Flüssigkeitsübertragungsmedium aus dem nicht-polaren isolierenden Lösungsmittel hindurchzuwandern sowie auf der leitfähigen Aufnahmefläche anzuhaften, um aus Belichtung hervorgegangene Bildbereiche, in denen sich die Tonerpartikel befinden, sowie aus Nicht-Belichtung hervorgegangene Bildbereiche, in denen sich keine Tonerpartikel befinden, herzustellen.
- Da das fotoempfindliche Material, wie z.B. ein Trockenschicht- oder Flüssig-Fotoresist, auf der mit einem elektrostatischen Bild versehbaren Oberfläche als Vorlagenplatte für das elektrostatische Bild wirkt und die Differenz des spezifischen Widerstands zwischen den bildmäßig belichteten und den bildmäßig unbelichteten Bereichen auf der mit einem elektrostatischen Bild versehbaren Oberfläche in den meisten Fällen für längere Zeitdauern in Abhängigkeit des verwendeten Fotoresist relativ konstant bleibt, lassen sich mit dem elektrostatischen Übertragungsverfahren mehrere Kopien herstellen. Zum Wiederholen des Verfahrens sollten überschüssiges nicht-polares isolierendes Lösungsmittel sowie überschüssige Tonerpartikel auf der mit einem elektrostatischen Bild versehbaren Oberfläche entfernt werden, z.B. durch Spülen, wonach ein physischer Wisch- oder Quetschvorgang erfolgt. Jegliche restliche elektrische Ladung auf dem mit einem elektrostatischen Bild versehbaren Bereich sollte entladen werden, wie z.B. durch Aufladen der Oberfläche des fotoempfindlichen Materials mit einer Wechselstrom-Korona.
- Das gewünschte elektrostatische latente Bildmuster verbleibt in dem fotoempfindlichen Material durch Ausnutzung der Fähigkeit des Materials zum Aufrechterhalten von Unterschieden im spezifischen Widerstand für relativ lange Zeitdauern, nachdem das Material aktinischer Strahlung ausgesetzt worden ist, um dadurch vernetzte bildmäßig belichtete Bereiche mit höherem spezifischen Widerstand sowie bildmäßig unbelichtete Bereiche zu schaffen, die der aktinischen Strahlung nicht ausgesetzt worden sind und Bereiche mit geringerem Widerstand oder Hintergrundbereiche bleiben. Das fotoempfindliche Material, wie z.B. ein Trockenschichtresist besteht typischerweise aus Polymeren, die vernetzt werden, um die bildmäßig belichteten Bereiche mit höherem spezifischen elektrischen Widerstand zu schaffen, der eine Größenordnung stärker dielektrisch sein kann als die Hintergrundbereiche oder unbelichteten Bereiche. Höhere Verfahrensgeschwindigkeiten machen größere Differentiale beim spezifischen Widerstand erforderlich.
- Für eine Bildübertragung mit feinen Linien kann der spezifische Widerstand des fotoempfindlichen Materials im Bereich von 10¹&sup7; - 10¹¹ Ohm-cm liegen, wobei dies vom Material abhängig ist. Die Hintergrund- oder bildmäßig unbelichteten Bereiche sollten typischerweise einen spezifischen elektrischen Widerstand von 10¹&sup0; Ohm-cm aufweisen. Für Vergleichszwecke kennt man den spezifischen Widerstand verschiedener Materialien, von denen einige traditionell als isolierende Materialien bezeichnet werden. Mylar-Polyesterfolie elektronischer Güte besitzt einen spezifischen Widerstand von ca. 10¹&sup7; Ohm-cm, Aluminiumoxidkeramik einen spezifischen Widerstand von ca. 10¹&sup6; Ohm-cm, Glimmer verschiedener Güte besitzten spezifische Widerstände von 10¹³ - 10¹&sup7; Ohm-cm, unbelichteter Dynachem-Ax-Trockenfilm besitzt einen spezifischen Widerstand von ca. 10¹³ Ohm-cm, und verschiedene Güten von Bakelit- Copolymerkunststoffen der Firma Union Carbide besitzen spezifische Widerstände von ca. 10&sup7; bis 10¹&sup6; Ohm-cm. Der Trockenfilm Riston 3615 der Firma DuPont besitzt einen spezifischen Widerstand von ca. 10¹&sup0; Ohm-cm.
- Bei diesen bildmäßig belichteten Bereichen handelt es sich um die einzigen Bereiche mit erhöhtem spezifischen Widerstand, die bei Aufladung durch eine Gleichspannungsladungs-Korona eine Ladung hoher Spannung aufweisen, wenn der leitfähige Träger elektrisch geerdet ist. Die bildmäßig unbelichteten oder Hintergrundbereiche mit dem niedrigeren spezifischen elektrischen Widerstand geben die Ladung durch den geerdeten leitfähigen Träger sehr rasch frei oder ermöglichen ein Hindurchlecken derselben. Die in dem nicht-polaren isolierenden Lösungsmittel suspendierten, geladenen Tonerpartikel sind entgegengesetzt zu diesen latenten, bildmäßig belichteten Bereichen geladen, so daß die geladenen Tonerpartikel davon angezogen werden. Dies gestattet dann die Übertragung dieser geladenen Tonerpartikel von der mit einem elektrostatischen Bild versehbaren Oberfläche über den Flüssigkeitsspalt hinweg auf die leitfähige Aufnahmefläche, wie dies vorstehend beschrieben wurde.
- Sobald das Tonerbild durch die Tonerpartikel in dem bildmäßig belichteten Bereich auf einer leitfähigen Aufnahmefläche erzeugt worden ist, werden die Partikel durch Erwärmung auf die leitfähige Aufnahmefläche aufgeschmolzen, wie dies schematisch in Fig. 2 dargestellt ist. Die Wärme kann entweder durch Verwendung eines Ofens oder darauf gerichtete Warmluft durch einen Luftschlitz bereitgestellt werdne, so daß die Wärme für eine begrenzte Zeitdauer zugeführt wird, die zum Erreichen der Temperatur ausreicht, bei der sich das die Tonerpartikel bildende Bindemittel oder Polymermaterial in der in dem übertragenen Bild mitgeführten Flüssigkeit anlöst. Das Schmelzen kann z.B. für eine Zeitdauer von ca. 15 bis ca. 20 Sekunden bei einer Temperatur von mehr als ca. 100ºC bis ca. 180ºC stattfinden.
- Danach werden die bildmäßig unbelichteten Bereiche geätzt, um das gewünschte leitfähige Schaltungsmuster in der mit den Tonerpartikeln beschichteten, ungeätzten leitfähigen Aufnahmefläche zu erzeugen. Beim Ätzschritt wird eine Lösung verwendet, die das Leitermaterial nicht von den durch die Tonerpartikel geschützten Bereichen der leitfähigen Aufnahmefläche entfernen kann, sondern das Leitermaterial an denjenigen Bereichen angreift und von diesen entfernt, die von den Tonerpartikeln nicht geschützt sind. Der spezielle Typ des verwendeten Ätzmittels hängt zum Teil von dem geätzten Leitermaterial sowie von der Art des verwendeten Resist ab, so daß sowohl saure als auch sehr milde alkalische Ätzlösungen verwendbar sind. Wenn es sich bei der leitfähigen Aufnahmefläche z.B. um Kupfer handelt, wird vorzugsweise ein saures Cuprichlorid verwendet.
- Der letzte Schritt bei dem elektrostatischen Übertragungsverfahren zur Erzeugung der Kopie besteht in dem Ablösschritt. Während dieses Schrittes werden die Tonerpartikel in geeigneter Weise von den bildmäßig belichteten Bereichen entfernt oder abgelöst, und zwar z.B. durch Spülen mit Methylenchlorid, Aceton, einer alkalischen wäßrigen Lösung oder einer anderen geeigneten Lösung.
- Die nachfolgend angegebenen Beispiele dienen zum Veranschaulichen der erzielten Ergebnisse und sollen in keinerlei Weise den Umfang der vorstehend erläuterten Erfindung einschränken. Die Beispiele dienen zum Veranschaulichen der Art und Weise, in der eine permanente Vorlage mit einem beständigen leitfähigen latenten Bild auf der mit einem elektrostatischen Bild versehbaren Oberfläche geschaffen werden kann und der Spaltabstand sowie die Spannungsniveaus zur Schaffung einer erfolgreichen Übertragung des elektrostatischen Bildes variiert werden können. Außerdem zeigen die Beispiele sowohl bei Verwendung eines Fotoleiters als auch bei Verwendung einer permanenten Vorlage als mit einem elektrostatischen Bild versehbare Oberfläche, wie eine Übertragung des elektrostatischen Bildes in erfolgreicher Weise ohne Notwendigkeit der Anbringung eines Trockenschicht- oder Flüssig-Resist an jeder Aufnahmefläche vor der Übertragung des entwickelten latenten Bildes von der mit einem elektrostatischen Bild versehbaren Oberfläche erzielt werden kann.
- Zur Verwendung wurde ein Flüssigtoner vorgesehen, der durch Vorbereiten der nachfolgend genannten Ausgangsmaterialien in den angegebenen Mengen in einer mit hoher Geschwindigkeit arbeitenden Dispergiervorrichtung gebildet wurde: Ausgangsmaterial Menge (g) Beschreibung ISOPAR H UNIREZ 7059 (UNION CAMP) Allied AC Polyethylen 6A BAKELIT DPD 6169 Lösungsmittelträger in Alkohol unlöslicher modifizierter Maleinsäure-Harz-Ester lineares Polyethylen schockgekühlte 20-prozentige (UNION CARBIDE) Ethylen-Ethyl-acrylat-Copolymer-Suspension in ISOPAR H Phthalocyaningrün Alkaliblau G Färbemittel - Pigment
- Diese Komponenten wurden bei einer Drehzahl von 8000 Umdrehungen/min für 10 Minuten gemischt, wobei die Temperatur der Mischung zwischen 160 und 220ºF (71 und 104ºC) gehalten wurde.
- 606 g eines amphipatischen Pfropf-Copolymer-Systems wurden durch Mischen von 104,3 g Laurylmethacrylat und 44,7 g Methylmethacrylat, die beide von der Firma Rohm und Haas erhältlich sind, sowie 3,0 g Azo-bis-Isobutyronitril, das von DuPont unter der Bezeichnung Vazo 64 erhältlich ist, vorbereitet.
- Als nächstes wurden 108,2 g eines amphipatischen Copolymer-Stabilisators gemäß nachfolgend beschriebenem Verfahren vorbereitet. In einem Reaktionskolben mit einem Fassungsvermögen von 1 l, der einen Rührer, ein Thermometer und einen Rückflußkühler aufweist, werden 400 g Petroleumether (Siedepunkt 90 bis 120ºC) gegeben sowie bei Atmosphärendruck auf eine mäßige Rückflußrate erwärmt. Es wird eine Lösung hergestellt aus einer 194 g Laurylmethacrylat, 6,0 g Glycidylmethacrylat und 3,0 g Benzoylperoxidpaste (60 Gew.% in Dioctylphthalat) und in einen an dem Rückflußkühler angebrachten Tropftrichter mit einem Fassungsvermögen von 250 ml gegeben. Die Momomermischung läßt man mit einer derartigen Geschwindigkeit in das Rückfluß-Lösungsmittel tropfen, daß 3 Stunden für die Zugabe der gesamten Menge erforderlich sind. Nach einem Rückfluß für 40 Minuten bei Atmosphärendruck nach der letzten Monomerzugabe werden 0,5 g Lauryldimethylamin zugegeben, und der Rückfluß wird für eine weitere Stunde bei Atmosphärendruck fortgesetzt. Danach werden 0,1 g Hydroquinon und 3,0 g Methacrylsäure zugegeben, und der Rückfluß wird unter einer Stickstoffdecke fortgesetzt, bis eine ca. 52 prozentige Veresterung der Glycidylgruppen bewerkstelligt ist (ca. 16 Stunden). Bei dem resultierenden Erzeugnis handelt es sich um eine leicht viskose strohfarbige Flüssigkeit.
- 345,8 g ISOPAR H von der Exxon Corporation wurden den 108,2 g des amphipatischen Copolymerstabilisators und den vorstehend genannten Mengen Laurylmethacrylat, Methylmethacrylat und Azo-bis-Isobutyronitril zugefügt, um das amphipatische Pfropf- Copolymer-System von 606 g zu bilden. Eine Polymerisierung erfolgte durch Erwärmen dieser Lösung auf ca. 158ºF (70ºC) in einer Stickstoffatmosphäre für eine Zeitdauer von ca. 4 bis ca. 20 Stunden.
- Der oben genannten Lösung wurden 606 g ISOPAR H zusätzlich zugegeben, und das Mischen wurde für 10 Minuten bei 8000 Umdrehungen-min fortgesetzt, während die Temperatur zwischen 160ºF und 180ºF (71ºC und 82ºC) gehalten wurde.
- Schließlich wurden 3578 g ISOPAR H zugegeben, die Geschwindidgkeit des Rührers wurde auf 1000 - 2000 Umdrehungen-min reduziert, und das Mischen wurde für weitere 30 Minuten fortgesetzt. Während dieses letzten Schrittes wurde die Temperatur der Mischung zwischen 120ºF und 140ºF (49ºC und 60ºC) gehalten.
- Als nächstes wurde ein Flüssigtoner-Konzentrat durch Kombinieren der folgenden Materialien in einer statischen Reibungsmühle vorbereitet: Material Menge (g) Beschreibung Vordispersionsmischung Carnauba-Wachs Polymer-Dispersion Neocryl S-1004 ISOPAR H Flüssigtoner-Vordispersion Wachs amphipatische Polymer-Dispersion, vorbereitet gem. Beispiel XI von Kosel (U.S. Patent Nr. 3,900,412) amphipatische Polymer-Dispersion, beziehbar von Polyvinyl Chemical Industries Div. of Beatrice, 730 Main St. Wilmington, MA 01887 Lösungsmittelträger
- Diese Komponenten wurden 3 Stunden bei 300 Umdrehungen/min und einer Temperatur von ca. 75ºF (24ºC) zur Schaffung eines Tonerkonzentrats gemahlen. Das Tonerkonzentrat wurde auf ca. 1 bis ca. 2 Prozent Feststoffe weiterverdünnt, um die Arbeitslösung zur Verwendung bei der Herstellung des elektrostatischen Bildes zu erzeugen.
- Ein Cadmiumsulfid-Fotoleiter, der mit einer MYLAR- Polyesterfolienschicht (typisch für das NP-Verfahren) beschichtet ist, wurde durch Koronaaufladung aufgeladen und dann in einem Canon-Model-1824-Kopierer mit einem Leiterbahnmuster von ca. 0,75 bis 2,70 Mikrojoule/cm² belichtet, um ein geladenes latentes Bild zu erzeugen. Das geladene latente Bild wurde durch Aufbringen des Flüssigtoners auf den beschichteten Cadmiumsulfid-Fotoleiter, d.h., die mit einem elektrostatischen Bild versehbare Oberfläche, entwickelt. Die mit einem elektrostatischen Bild versehbare Oberfläche ist über einer inneren Aluminiumsubstrattrommel angebracht. Die Trommel wurde von dem Kopierer entfernt. Eine Energiequelle mit hoher Spannung wurde mit ihrer Erdungsleitung mit dem Inneren der Trommel verbunden und mit ihrer positiven Leitung mit der Kupferoberfläche der leitfähigen Aufnahmefläche verbunden. Zwischen der Trommel und der leitfähigen Oberfläche wurden Zellophan-Abstandsstreifen oder Zellophan- Spaltabstandshalter verwendet. Die leitfähige Oberfläche wurde mit einer Flüssigkeit beschichtet, die das nicht-polare isolierende Lösungsmittel enthielt, das auf die leitfähige Oberfläche aufgequetscht wurde. Die mit einem elektrostatischen Bild versehbare Oberfläche der Trommel wurde während des Entwicklungsschrittes beschichtet. Es wurde eine Gleichspannung von 1000 Volt angelegt und der Spalt wurde auf 10 Mil (254 um) festgelegt.
- Die Cadmiumsulfid-Trommel wurde von Hand über die Abstandsstreifen gerollt, um Übertragungspunkte des latenten Bildes von der mit einem elektrostatischen Bild versehbaren Oberfläche auf die leitfähige Aufnahmefläche aus Kupfer zu schaffen. Die Bildübertragung war erfolgreich, wobei das Bild eine ausgezeichnete Auflösung sowie eine gute Dichte besaß.
- Die Cadmiumsulfid-Fotoleitertrommel von Beispiel 1 wurde gereinigt und getrocknet und in der in Beispiel 1 gezeigten Weise wieder mit einem Bild versehen. Das Flüssigkeitsübertragungsmedium wurde auf die leitfähige Aufnahmefläche aufgebracht. Es wurde eine Gleichspannung von 500 V angelegt, und der Spaltabstand wurde wie bei Beispiel 1 festgelegt. Die Bildübertragung war erfolgreich, doch die Menge der das übertragene Bild erzeugenden, übertragenen Tonerpartikel war geringer als die in Beispiel 1 übertragene Menge und war über den gesamten Bildbereich nur sehr schwach vorhanden. Es schien, daß die angelegte Spannung nicht ausreichte, um den Großteil der Tonerpartikel über einen Spalt von 10 Mil (254 um) zu übertragen.
- Unter Verwendung des in Beispiel 2 verwendeten Flüssigkeitsübertragungsmediums wurden dieselben Schritte wiederholt. Die leitfähige Aufnahmefläche wurde mit dem Flüssigkeitsübertragungsmedium durch Aufbringen desselben auf die leitfähige Aufnahmefläche mittels einer Quetschwalze benetzt. Die Abstandsstreifen wurden auf eine Distanz von 3 Mil (76,2 um) gesetzt, um eine gleichmäßige Beabstandung von 3 Mil (76,2 um) zwischen den beiden Oberflächen zu erzielen, und es wurde eine Spannung von 1000 V verwendet.
- Es wurde ein klares Bild mit hoher Auflösung und guter Dichte erzielt, wobei jedoch einige Lückenbereiche in dem Bild erschienen. Das Bild war gleichmäßig und scharf.
- Es wurden dieselben Schritte und dasselbe Flüssigkeitsübertragungsmedium wie in Beispiel 3 verwendet, doch die Spaltabstandshalter waren 3 Mil (76,2 um) dick, um den 3 Mil (76,2 um) breiten Spalt zwischen der mit einem elektrostatischen Bild versehbaren Oberfläche und der leitfähigen Oberfläche herzustellen. Zur Herstellung des elektrischen Feldes wurde ein Wechselstrom von 200 Volt angelegt. Es wurde ein sehr klares Bild mit hoher Auflösung von der mit einem elektrostatischen Bild versehbaren Oberfläche auf die leitfähige Aufnahmefläche übertragen, die eine gute Reflexionsvermögen-Bilddichte zeigte. Die Dichte der Anschlußflächen und der Leiterbahnen war jedoch etwas geringer als die in Beispiel 3 gezeigte Dichte, da offensichtlich nicht alle der Tonerpartikel übertragen wurden.
- Dieselben Schritte und dasselbe Flüssigkeitsübertragungsmedium wie bei Beispiel 3 wurden verwendet, wobei die Flüssigkeit jedoch durch eine Quetschwalze aufgebracht wurde. Die Spaltabstandshalter waren 1 Mil (25,4 um) dick, um einen Spalt von 1 Mil (25,4 um) zwischen der mit einem elektrostatischen Bild versehbaren Oberfläche und der leitfähigen Aufnahmefläche herzustellen. Zur Erzeugung des elektrischen Feldes wurde eine Gleichspannung von 1000 Volt angelegt. Das übertragene Bild besaß eine gute Bilddichte, doch aufgrund einer Lichtbogenbildung waren viele Hohlstellen vorhanden. Es trat eine gewisse Bildverzerrung auf, offensichtlich aufgrund der Nähe der beiden Oberflächen zueinander sowie des sich daraus ergebenden "Verwischens" der Tonerpartikel. Die Verwendung eines Systems, wie z.B. eines Vakuum-Niederhaltesystems, das ein starres Flachhalten des Aufnahmesubstrats ermöglicht, hätte zu einer Verminderung der Bildverzerrung geführt. Der größte Teil des übertragenen Bildes war nicht verzerrt.
- Ein 4 Inch x 5 Inch (10,16 cm x 12,7 cm) großes elektrisch leitfähiges Substrat aus Kupfer, das auf einem als FR 4 bekannten Glasepoxid-Trägersubstrat montiert war, wurde als leitfähiges Substrat zur Verwendung bei der Schaffung der mit einem elektrostatischen Bild versehbaren Oberfläche der permanenten Vorlage gewählt. Das Kupfersubstrat wurde hinsichtlich der Notwendigkeit einer Reinigung oder Entfettung überprüft. Falls erforderlich, kann das Substrat mit Methylchlorid, Methylenchlorid oder Trichlorethylen gereinigt werden, um ein gutes Anhaften des Fotoresist an der gereinigten Oberfläche während des anschließenden Laminierschrittes zu unterstützen. In diesem speziellen Fall war keine Reinigung erforderlich. Ein Trockenschicht- Fotoresist mit der Bezeichnung Riston 215 von der Firma DuPont wurde als fotoempfindliches Material auf das Substrat auflaminiert. Die Laminierung erfolgte unter Verwendung eines von der Firma Dynachem in Tustin, Kalifornien, hergestellten Laminators mit der Bezeichnung Western Magnum Model XRL-360. Die Laminierung erfolgte bei einer Walztemperatur von ca. 220ºF (104ºC) und einer Geschwindigkeit von ca. 6 Fuß-min (1,83 m-min). Eine obere Schutzschicht aus einer ca. 0,001 Inch (25,4 um) dicken Polyethylenterephtalat-Schicht, die nachfolgend auch als PET-Schicht bezeichnet wird, wurde über dem Trockenschicht-Fotoresist des Kupfer-/Riston-215-Laminats aufrechterhalten.
- Das Laminat wurde aktinischer Strahlung durch eine negative Belichtungsmaske hindurch ausgesetzt, wobei die von der Firma Optical Radiation Corporation hergestellte Belichtungseinheit mit der Bezeichnung Optic Beam 5050 verwendet wurde. Die Belichtung war nach dem Abkühlen des Laminats auf Raumtemperatur nach dem Laminiervorgang abgeschlossen. Das Belichtungsniveau lag bei ca. 250 Millijoule für ca. 60 Sekunden. Bei der negativen Belichtungsmaske handelte es sich um ein von der Firma Photographic Sciences, Inc. vertriebenes Auflösungstestbild mit der Bezeichnung Microcopy Test Target T-10, wobei Strichgruppen von 1,0 Zyklen oder Linienpaaren pro Millimeter bis 18 Zyklen oder Linienpaaren pro Millimeter variierten.
- Die belichtete, mit einem elektrostatischen Bild versehbare Oberfläche ließ man dann für eine Zeit von ca. 30 Minuten auf Raumtempertur abkühlen, wodurch die Vernetzung in der Trockenschicht abgeschlossen werden konnte. Die Schutzschicht aus der PET-Folie wurde abgezogen. Das Kupfersubstrat wurde an Masse angeschlossen, und es erfolgte eine Coronaaufladung der mit einem elektrostatischen Bild versehbaren Oberfläche, so daß der bildmäßig belichtete Bereich eine positive Ladung erhielt. Nach einer kurzen Verzögerung von ca. 1 Sekunde oder mehr, in der den Hintergrundbereichen eine Entladung ermöglicht wurde, wurde das geladene beständige Bild dann mit dem Flüssigtoner von Beispiel 1 elektrofotografisch entwickelt. Überschüssige Tonerpartikel wurden von der entwickelten permanenten Vorlage mit dem Lösungsmittelträger Isopar H weggespült, ohne daß man dem Toner die Möglichkeit zum Trocknen gab. Das entwickelte beständige Bild auf der elektrostatischen Vorlage war dann für eine Übertragung auf eine leitfähige Aufnahmefläche bereit.
- Die auf diese Weise hergestellte elektrostatische Vorlage wurde flach auf eine allgemein ebene Arbeitsfläche gelegt. Entlang eines Paares zueinander paralleler und einander gegenüberliegender Ränder der Vorlage außerhalb des entwickelten Bildbereichs wurden Abstandsstreifen aus MYLAR-(Wz) Polyester mit einer Dicke von ca. 10 Mil (254 um) angeordnet.
- Eine flexible leitfähige Aufnahmefläche aus Kupferfolie mit einem Gewicht von 0,5 Unzen (14,2 g), die auf eine 1 Mil (25,4 um) dicke Isolierschicht aus aus Kapton-(Wz) Polyimid auflaminiert war, wurde um eine Trommel mit einem Durchmesser von 1,5 Inch (3,81 cm) gewickelt und durch überlappendes Festkleben der Ränder befestigt. Die Aufnahmefläche wurde durch Eintauchen des Zylinders mit einer Schicht aus Isopar-H-Lösungsmittelträger benetzt. Alternativ hierzu könnte die Aufnahmefläche auch dadurch beschichtet werden, daß man die Flüssigkeit über diese gießt.
- Es wurde ein elektrisches Potential von ca. 1000 Volt hergestellt, um ein elektrisches Feld über einen ca. 10 Mil (254 um) breiten Spalt zu erzeugen. Die leitfähige Aufnahmefläche aus Kupferfolie wurde in bezug auf das elektrisch leitfähige Kupfersubstrat der Vorlage zur Verwendung mit den negativ geladenen Tonerpartikeln mit einer positiven Polarität geladen.
- Die einen Durchmesser von 1,5 Inch (3,81 cm) aufweisende Trommel mit der darauf befestigten leitfähigen Aufnahmefläche wurde über die Abstandsstreifen an den Rändern der Vorlage bewegt. Bei der Bewegung der Walze über die Vorlage wurden an jedem einzelnen Übertragungspunkt die Tonerpartikel von der Vorlage auf die leitfähige Aufnahmefläche übertragen. Das übertragene Bild zeigte eine ausgezeichnete Auflösung von bis zu ca. 3,6 Linienpaaren pro Millimeter. Es hatte den Anschein, daß 100 % der Tonerpartikel auf die leitfähige Aufnahmefläche übertragen waren.
- Die leitfähige Aufnahmefläche wurde dann ca. 30 Sekunden lang einem Gebläse ausgesetzt, um die die Hintergrundbereiche bildenden, bildmäßig unbelichteten Bereiche zu schaffen. Die bildmäßig unbelichteten Bereiche sollten getrocknet werden, während die bildmäßig belichteten Bereiche naß bleiben, so daß sich die Polymere in den Tonerpartikeln in dem Lösungsmittelträger anlösen können und nicht aus den bildmäßig belichteten Bereichen herauslaufen. Zur Bewerkstelligung der Trocknung der bildmäßig unbelichteten Bereiche kann auch eine Luftbürste verwendet werden.
- Das übertragene Bild auf der leitfähigen Aufnahmefläche wurde dann aufgeschmolzen, indem man es ca. 30 Sekunden lang in einen Ofen gab. Die Temperatur des Ofens vor dem Öffnen lag bei ca. 180ºC. Das Aufschmelzen erfolgt durch eine Temperaturrampe, die sich in wirksamer Weise beim Öffnen der Ofentür zum Einbringen der leitfähigen Aufnahmefläche ins Ofeninnere ergibt, und zwar aufgrund des sich dann ergebenden Temperaturabfalls im Ofeninneren. Nachdem die Ofentür wieder geschlossen worden ist, steigt die Ofentemperatur allmählich auf das Niveau von ca. 180ºC an.
- Die permanente Vorlage von Beispiel 6 wurde gereinigt und getrocknet. Derselbe Flüssigtoner und dieselbe Ladungstechnik wie in Beispiel 6 wurde zum elektrofotografischen Entwickeln des geladenen beständigen Bildes verwendet.
- Die entwickelte eletrostatische Vorlage wurde auf eine allgemein ebene Arbeitsfläche gelegt, und wie im Beispiel 6 wurden Abstandsstreifen aus MYLAR- (Wz)-Polyester zur Schaffung einer Dicke von ca. 15 Mil verwendet. Eine aus einer flexiblen Kupferfolie gebildete leitfähige Aufnahmefläche wurde um die Trommel mit einem Durchmesser von 1,5 Inch (3,81 cm) herum angebracht und benetzt, wie dies im Beispiel 6 beschrieben ist. Wie im Beispiel 6 wurde ein elektrisches Potential von ca. 1000 Volt zur Erzeugung des elektrischen Feldes hergestellt.
- Die einen Durchmesser von 1,5 Inch (3,81 cm) aufweisende Trommel wurde über die Abstandsstreifen an den Rändern der Vorlage bewegt, um den Transfer der Tonerpartikel auf die leitfähige Aufnahmefläche zu bewirken. Das übertragene Bild zeigte eine ausgezeichnete Auflösung von bis zu ca. 5,0 Linienpaaren pro Millimeter bei sehr geringer Verzerrung. Es hatte den Anschein, daß ca. 70-80 % der Tonerpartikel auf die leitfähige Aufnahmefläche übertragen worden sind.
- Das übertragene Bild wurde dann getrocknet und geschmolzen, wie dies in Beispiel 6 beschrieben ist.
- Die permante Vorlage des Beispiels 6 wurde gereinigt und getrocknet. Es wurden derselbe Flüssigtoner und dieselbe Ladungstechnik wie in Beispiel 6 zum elektrofotografischen Entwickeln des geladenen beständigen Bildes verwendet.
- Die entwickelte elektrostatische Vorlage wurde auf eine allgemein ebene Arbeitsfläche gelegt, und wie im Beispiel 6 wurden Abstandsstreifen aus MYLAR- (Wz) Polyester zum Schaffen einer Dicke von ca. 20 Mil (508 um) verwendet. Eine aus einer flexiblen Kupferfolie gebildete leitfähige Aufnahmefläche wurde um die einen Durchmesser von 1,5 Inch (3,81 cm) aufweisende Trommel herum angebracht und benetzt, wie dies im Beispiel 6 beschrieben ist. Zur Erzeugung des elektrischen Feldes wurde wie in Beispiel 6 ein elektrisches Potential von ca. 1000 Volt hergestellt.
- Die Trommel mit einem Durchmesser von 1,5 Inch (3,81 cm) wurde über die Abstandsstreifen an den Rändern der Vorlage bewegt, um die Tonerpartikel auf die leitfähige Aufnahmefläche zu übertragen. Das übertragene Bild zeigte eine ausgezeichnete Auflösung von bis zu ca. 4,0 Linienpaaren pro Millimeter mit geringer Verzerrung. Es hatte den Anschein, daß ca. 50-60 % der Tonerpartikel auf die leitfähige Aufnahmefläche übertragen worden waren.
- Das übertragene Bild wurde dann wie in Beispiel 6 getrocknet und geschmolzen.
- Die permantente Vorlage von Beispiel 6 wurde gereinigt und getrocknet. Es wurden derselbe Flüssigtoner und dieselbe Ladungstechnik wie in Beispiel 6 zum elektrofotografischen Entwickeln des geladenen beständigen Bildes verwendet.
- Die entwickelte elektrostatische Vorlage wurde auf eine allgemein ebene Arbeitsfläche gelegt, und wie in Beispiel 6 wurden Abstandsstreifen aus MYLAR- (Wz) Polyester zum Bilden einer Dicke von ca. 25 Mil (635 um) verwendet. Eine aus einer flexiblen Kupferfolie gebildete leitfähige Aufnahmefläche wurde um die einen Durchmesser von 1,5 Inch (3,81 cm) aufweisende Trommel herum angebracht und benetzt, wie dies in Beispiel 6 beschrieben ist. Zur Herstellung des elektrischen Feldes wurde wie in Beispiel 6 ein elektrisches Potential von 1500 Volt hergestellt.
- Die Trommel mit einem Durchmesser von 1,5 Inch (3,81 cm) wurde über die Abstandsstreifen an den Rändern der Volage bewegt, um die Tonerpartikel auf die leitfähige Aufnahmefläche zu übertragen. Das übertragene Bild war verzerrt und inkonsistent. Es hatte den Anschein, daß ca. 30-40 % der Tonerpartikel auf die leitfähige Aufnahmefläche übertragen worden waren.
- Das übertragene Bild wurde dann wie in Beispiel 6 getrocknet und geschmolzen.
- Die permanente Vorlage von Beispiel 6 wurde gereinigt und getrocknet. Derselbe Flüssigtoner und dieselbe Ladetechnik wie in Beispiel 6 wurden zum elektrofotografischen Entwickeln des geladenen beständigen Bildes verwendet.
- Die entwickelte elektrostatische Vorlage wurde auf eine allgemein ebene Arbeitsfläche gelegt, und Abstandsstreifen aus MYLAR-(Wz) Polyester wurden wie in Beispiel 6 zur Schaffung einer Dicke von 5 Mil (127 um) verwendet. Eine aus einer flexiblen Kupferfolie gebildete leitfähige Aufnahmefläche wurde um die einen Durchmesser von 1,5 Inch (3,81 cm) aufweisende Trommel herum angebracht und benetzt, wie dies in Beispiel 6 beschrieben ist. Zur Erzeugung des elektrischen Feldes wurde wie in Beispiel 6 ein elektrisches Potential von ca. 800 Volt hergestellt.
- Die Trommel mit dem Durchmesser von 1,5 Inch (3,81 cm) wurde über die Abstandsstreifen an den Rändern der Vorlage bewegt, um die Tonerpartikel auf die leitfähige Aufnahmefläche zu übertragen. Das übertragene Bild zeigte eine ausgezeichnete Auflösung von bis zu ca. 5,6 Linienpaaren pro Millimeter mit einem konsistenten Bildmuster. Es hatte den Anschein, daß ca. 50 % der Tonerpartikel auf die leitfähige Aufnahmefläche übertragen worden waren.
- Das übertragene Bild wurde dann wie in Beispiel 6 getrocknet und geschmolzen.
- Ein 4 Inch x 5 Inch (10,16 cm x 12,7 cm) großes elektrisch leitfähiges Substrat aus Aluminiumfolie, und zwar aus der sogenannten CDA-Legierung #1145- H18 mit voller Härtegüte mit Drahbürsten-Finish wurde als leitfähiges Substrat zur Verwendung bei der Herstellung der mit einem elektrostatischen Bild versehbaren Oberfläche der permanenten Vorlage ausgewählt. Das Aluminiumsubstrat wurde hinsichtlich der Notwendigkeit einer Reinigung oder Entfettung überprüft. Falls erforderlich, kann das Substrat mit Methylchlorid, Methylenchlorid oder Trichlorethylen gereinigt werden, um ein gutes Anhaften des Fotoresist an der gereinigten Oberfläche während des nachfolgenden Laminierschrittes zu fördern. In diesem speziellen Fall war keine Reinigung erforderlich. Trockenschicht-Fotoresist von der Firma DuPont unter der Bezeichnung Riston 215 wurde als fotoempfindliches Material auf das Substrat auflaminiert. Die Laminierung erfolgte unter Verwendung eines von der Firma Dynachem in Tustin, Kalifornien, hergestellten Laminators mit der Bezeichnung Western Magnum Model XRL-360. Die Laminierung erfolgte bei einer Walztemperatur von ca. 220ºF (104ºC) und einer Geschwindigkeit von ca. 6 Fuß-min (1,83 m/min). Eine obere Schutzschicht aus einer ca. 0,001 Inch (25,4 um) dicken Polyethylenterephthalatschicht, die im folgenden auch PET- Schicht bezeichnet wird, wurde über dem Trockenschicht-Fotoresist des Aluminiumfolien-/Riston 215- Laminats aufrechterhalten.
- Das Laminat wurde durch eine negative Belichtungsmaske unter Verwendung einer von der Optical Radiation Corporation hergestellten Belichtungseinheit mit der Bezeichnung Optic Beam 5050 belichtet. Die Belichtung war nach Abkühlen des Laminats auf Raumtemperatur nach dem Laminiervorgang abgeschlossen.
- Das Belichtungsniveau betrug ca. 250 Millijoule. Bei der Belichtungsmaske handelte es sich um eine von der Firma Applied Image, Inc., Rochester, New York, hergestelltes Auflösungstestbild mit der Bezeichnung Microcopy Test Target T-10 mit Strichgruppen, die von einer 1,0 Zyklen oder Linienpaaren pro Millimeter bis 18 Zyklen oder Linienpaaren pro Millimeter variieren.
- Der auf diese Weise gebildeten Vorlage gestattete man eine Stabilisierung für ca. 30 Minuten, so daß die fotografisch erzeugte Quervernetzung abgeschlossen werden konnte, und danach wurde die Schutzschicht aus PET-Folie von dem Trockenschicht- Fotoresist abgeschält. Die unter der mit einem elektrostatischen Bild versehbaren Oberfläche befindliche Aluminiumfolie wurde dann an Masse angeschlossen, und es erfolgte eine Coronaaufladung der Oberfläche, so daß der bildmäßig belichtete Bereich eine positive Ladung erhielt. Nach einer geeigneten Verzögerungszeit von bis zu mehreren Sekunden Dauer, in der den Hintergrundbereichen eine Entladung ermöglicht wurde, wurde das geladene latente Bild dann durch Aufbringen des Flüssigtoners des Beispiels 1 auf die mit einem elektrostatischen Bild versehbare Oberfläche elektrofotografisch entwickelt. Die mit einem elektrostatischen Bild versehbare Oberfläche wurde dann zum Entfernen von überschüssigen Tonerpartikeln mit Isopar-H-Lösungsmittelträger gespült. Die permanente Vorlage war dann für die Übertragung des entwickelten Bildes von der Vorlage auf eine leitfähige Aufnahmefläche bereit.
- Ein 4 Inch x 5 Inch (10,16 cm x 12,7 cm) großes elektrisch leitfähiges Substrat aus Kupfer wurde auf ein unter der Bezeichnung FR 4 bekanntes Glasepoxid-Trägersubstrat aufgebracht. Die leitfähige Oberfläche des Laminats wurde überprüft, um sicherzustellen, daß sie sauber war und keiner Entfettung bedurfte. Falls notwendig, kann das Substrat mit Methylchlorid, Methylenchlorid oder Trichlorehtylen gereinigt werden, um ein gutes Anhaften des Fotoresist an der gereinigten Oberfläche während des nachfolgenden Laminierschrittes zu fördern. In diesem speziellen Fall war keine Reinigung notwendig. Von der Firma DuPont unter der Bezeichnung Riston 3615 hergestelltes Trockenschicht-Fotoresist wurde auf die Oberfläche auflaminiert und zwar unter Verwendung des genannten Western Magnum Model XRL 360, das mit einer Geschwindigkeit von sechs Fuß/min (1,83 m/min) und einer Walztemperatur von ca. 220ºF (104ºC) lief. Eine obere Schutzschicht aus einer ca. 0,001 Inch (25,4 um) dicken PET-Folie wurde über dem Trockenschicht-Fotoresist aus dem Kupfer-/Riston-3615-Laminat aufrechterhalten.
- Nachdem man das Laminat für etwa 10 bis 15 Minuten auf Raumtemperatur abkühlen ließ, wurde die Trockenschicht in zwei Stufen einer aktinischen Strahlung unter Verwendung einer negativen Belichtungsmaske ausgesetzt. Es erfolgte eine Vorverschleierung für eine Zeit von ca. 5 Sekunden durch eine von der Berkeley Technical Corporation in Woodside, NY unter der Bezeichnung ADDALUX Model 1421-40 hergestellten Einheit bei einem Energieniveau von ca. 25 Millijoule. Bei dem zweiten Schritt des Belichtungsvorgangs wurde die negative Belichtungsmaske und die mit einem elektrostatischen Bild versehbare Oberfläche einem Energieniveau von ca. 475 Millijoules oder einer Belichtungszeit ca. 55 Sekundne ausgesetzt. Bei der negativen Belichtungsmaske handelte es sich um ein von der Applied Image, Inc. in Rochester New York, unter der Bezeichnung Microcopy Test Target T-10 vertriebenes Auflösungstestbild. Dabei variierten die Strichgruppen auf der negativen Belichtungsmaske von 1,0 Zyklen oder Linienpaaren pro Millimeter bis 18 Linienpaaren pro Millimeter.
- Die belichtete, mit einem elektrostatischen Bild versehbare Oberfläche ließ man dann ca. 30 Minuten auf Raumtemperatur abkühlen, wodurch die Vernetzung in der Trockenschicht abgeschlossen werden konnte. Die Schutzschicht aus der PET-Folie wurde dann abgezogen. Das Kupfersubstrat wurde an Masse angeschlossen und es erfolgte eine Coronaaufladung der mit einem elektrostatischen Bild versehbaren Oberfläche, so daß der bildmäßig belichtete Bereich eine positive Ladung erhielt. Nach einer kurzen Verzögerung von ca. einer Sekunde oder mehr, in der sich die Hintergrundbereiche entladen konnten, wurde das geladene beständige Bild dann mittels des Flüssigtoners von Beispiel 1 elektrofotografisch entwickelt. Überschüssige Tonerpartikel wurden von der entwickelten permanenten Vorlage unter Verwendung von Isopar-H-Lösungsmittelträger abgespült, ohne den Toner trocknen zu lassen. Das entwickelte beständige Bild auf der elektrostatischen Vorlage war dann für eine Übertragung auf eine leitfähige Aufnahmefläche bereit.
- Die auf diese Weise ausgebildete elektrostatische Vorlage wurde flach auf eine allgemein ebene Arbeitsfläche gelegt. Zwei Abstandsstreifen aus MYLAR-Polyester mit einer Dicke von 3 Mil (76,2 um) wurden entlang eines Paares zueinander paralleler und einander gegenüberliegender Ränder der Vorlage außerhalb des entwickelten Bildbereichs angeordnet.
- Eine flexible leitfähige Aufnahmefläche aus Kupferfolie mit einem Gewicht von 0,5 Unzen (14,2 g), die auf eine Isolierschicht aus Kapton-Polyimid mit einer Dicke von 1 Mil (25,4 um) auflaminiert war, wurde um eine Trommel mit einem Durchmesser von 1,5 Inch (3,81 cm) gewickelt und durch überlappendes Festkleben der Ränder befestigt. Die Aufnahmefläche wurde durch Eintauchen des Zylinders mit einer Schicht aus Isopar-H-Lösungsmittelträger benetzt. Alternativ hierzu könnte die Aufnahmefläche auch dadurch beschichtet werden, daß man die Flüssigkeit über sie gießt.
- Zur Erzeugung eines elektrischen Feldes über einen ca. 3 Mil (76,2 um) breiten Spalt wurde ein elektrisches Potential von ca. 800 Volt hergestellt. Die leitfähige Aufnahmefläche aus Kupferfolie wurde in bezug auf das elektrisch leitfähige Kupfersubstrat der Vorlage zur Verwendung mit den negativ aufgeladenen Tonerpartikeln mit einer positiven Polarität geladen.
- Die einen Durchmesser von 1,5 Inch (3,81 cm) aufweisende Trommel mit der daran befestigten leitfähigen Aufnahmefläche wurde über die Abstandsstreifen an den Rändern der Vorlage bewegt. Bei der Bewegung der Walze über die Vorlage wurden an jedem einzelnen Übertragungspunkt die Tonerpartikel von der Vorlage auf die leitfähige Aufnahmefläche übertragen.
- Die leitfähige Aufnahmefläche wurde dann ca. 30 Sekunden einem Gebläse ausgesetzt, um die die Hintergrundbereiche bildenden, aus Nicht-Belichtung hervorgegangenen Bildbereichen zu trocknen. Die aus Nicht-Belichtung hervorgegangenen Bildbereiche sollten getrocknet werden, während-die aus Belichtung hervorgegangenen Bildbereiche naß bleiben, so daß die Polymere in den Tonerpartikeln sich in dem Lösungsmittelträger anlösen können und nicht aus den aus Belichtung hervorgegangenen Bildbereichen herauslaufen. Zum Trocknen der aus Nicht-Belichtung hervorgegangenen Bildbereiche kann auch eine Luftbürste verwendet werden.
- Das übertragene Bild auf der leitfähigen Aufnahmefläche wurde dann durch Anordnen in einem Ofen für eine Dauer von ca. 30 Sekunden geschmolzen. Die Temperatur des Ofens vor dem Öffnen lag bei ca. 180ºC. Das Schmelzen erfolgt durch eine Temperaturrampe, die sich in wirksamer Weise beim Öffnen der Ofentür beim Plazieren der leitfähigen Aufnahmefläche im Ofeninneren aufgrund des daraus resultierenden Temperaturabfalls im Inneren des Ofens ergibt. Wenn die Ofentür dann wieder geschlossen wird, steigt die Ofentemperatur allmählich auf das Temperaturniveau von ca. 180ºC an.
- Vorstehend ist zwar das bevorzugte Verfahren dargestellt und beschrieben worden, das die Prinzipien der vorliegenden Erfindung beinhaltet, jedoch versteht es sich, daß die vorliegende Erfindung nicht auf die dargestellten spezillen Details oder Verfahrensweisen zu beschränken ist.
- Z.B. kann für die Übertragung das zwischen der mit einem elektrostatischen Bild versehbaren Oberfläche und der leitfähigen Oberfläche hergestellte elektrische Feld entweder mit positiver oder mit negativer Polarität geladen werden, wobei dies von der Ladung der Tonerpartikel abhängt, um die geladenen Tonerpartikel über das Flüssigkeitsmedium zu lenken. Geladene Tonerpartikel negativer Polarität werden von einer positiv geladenen leitfähigen Aufnahmefläche angezogen oder von einer negativen Umkehrladung der mit einem elektrostatischen Bild versehbaren Oberfläche abgestoßen. Bei Verwendung von geladenen Tonerpartikeln mit positiver Polarität werden die Tonerpartikel von einer negativ geladenen leitfähigen Aufnahmefläche angezogen oder von einer positiven Umkehrladung der mit einem elektrostatischen Bild versehbaren Oberfläche abgestoßen. Bei dem nicht-polaren isolierenden Lösungsmittel kann es sich ebensogut um Lackbenzin handeln, solange es einen hohen spezifischen Widerstand und eine geringe Viskosität aufweist.
- Gleichermaßen können bei der Entwicklung der mit einem elektrostatischen Bild versehbaren Vorlagenoberf läche alternative Verfahrensweisen verwendet werden. Negativ geladene Tonerpartikel werden von einem positiv geladenen latenten Bild angezogen oder umgekehrt. Im Fall einer Umkehrentwicklung, bei der die Hintergrundbereiche belichtet werden, bleiben die gewünschten Bildbereiche auf der mit einem elektrostatischen Bild versehbaren Oberfläche ohne Aufladung, während die umgebenden bildmäßig unbelichteten Bereiche in derselben Weise wie die Tonerpartikel aufgeladen werden, um ein Abstoßen der geladenen Tonerpartikel von den bildmäßig unbelichteten Bereichen weg auf den gewünschten Bildbereich zu verursachen. Außerdem kann es sich bei dem nicht-polaren isolierenden Lösungsmittel ebenso um Lackbenzin handeln, solange es einen hohen spezifischen Widerstand und eine niedrige Viskosität aufweist.
- Bei dem Spaltabstand kann man ebensogut eine Bahn- an-Bahn anliegende Anordnung verwenden, die die mit einem elektrostatischen Bild versehbare Oberfläche und die leitfähige Aufnahmefläche in dem gewünschten Abstand hält.
- Das elektrische Feld kann auf verschiedene Weisen hergestellt werden. Z.B. bei einer leitfähigen Aufnahmefläche, wie dem Kupferlaminat, oder im Falle eines dielektrischen Materials, wie MYLAR- Polyesterfolie, mit einer leitfähigen Fläche als Rücken wird das elektrische Feld durch direkte Aufladung erzeugt. Bei Verwendung einer dielektrischen Aufnahmefläche, wie MYLAR-Polyesterfolie kann ein Aufladen von der Vorderseite oder von der Rückseite her über herkömmliche Coronaaufladung oder Walzenaufladung verwendet werden.
- Bei der mit einem elektrostatischen Bild versehbaren Oberfläche kann es sich um einen Fotoleiter handeln, wie z.B. eine Cadmiumsulfid-Oberfläche mit einer MYLAR-Polyesterfolie oder einem Polystyrol- oder Polyethylen-Überzug, eine Selen-Fotoleiteroberfläche oder geeignete organische Fotoleiter, wie Carbazol und Carbazolderivate, Polyvinylcarbazol und Anthracen. In Fällen, in denen die mit einem elektrostatischen Bild versehbare Oberfläche ein beständiges latentes Bild als permanente Vorlage verwendet, kann es sich bei der Oberfläche um Zinkoxid oder um mit auf die Vorlage aufgeschmolzenen Toner entwickelte Fotoleiter oder um ein Trockenschicht- oder Flüssig-Fotoresist handeln.
- Die Art des zur Bildung der permanenten Vorlage auf den leitfähigen Träger aufgebrachten fotoempfindlichen Materials kann variieren, solange es sich in permanenter Weise mit einem Bild versehen läßt und die korrekten spezifischen Widerstandseigenschaften besitzt. Bei Verwendung von Trockenschichtresists z.B. können die Schichten wäßrig oder halbwäßrig sein oder eine Lösungsmittelbasis aufweisen. Es können auch fotoleitende Isolierschichten aus Zinkoxid dispergiert in einem Harz- Bindemittel verwendet werden.
- Das vorstehend offenbarte Verfahren ist in Verbindung mit der Herstellung gedruckter Schaltungsplatten erläutert worden. Es versteht sich jedoch, daß der Vorgang zum Übertragen des elektrostatischen Bildes von einer permanenten Vorlage ebensogut bei der Herstellung von Etiketten, der mit hoher Geschwindigkeit erfolgenden Herstellung von Dokumenten sowie beim fotochemischen Bearbeiten oder Fräsen verwendet werden kann.
Claims (38)
1. Verfahren zum Herstellen eines Tonermusters auf
einer isolierten nicht-absorbierenden
Aufnahmefläche, mit den folgenden Schritten:
(a) Herstellen eines geladenen elektrostatischen
Latentbildbereichs auf einer mit einem
elektrostatischen Bild versehbaren Oberfläche;
(b) Entwickeln des elektrostatischen
Latentbildbereichs durch Aufbringen geladener
Tonerpartikel, die in einer wenigstens teilweise aus
einem nicht-polaren isolierenden Lösungsmittel
bestehenden Flüssigkeit suspendiert sind, auf
die mit einem elektrostatischen Bild
versehbare Oberfläche zur Bildung einer ersten
Flüssigkeitsschicht mit einer ersten
Flüssigkeitsoberfläche, wobei die geladenen Tonerpartikel
zur Bildung eines entwickelten latenten Bildes
auf den Latentbildbereich der mit einem
elektrostatischen Bild versehbaren Oberfläche
gerichtet werden;
(c) Aufbringen einer wenigstens zum Teil aus einem
nicht-polaren isolierenden Lösungsmittel
bestehenden Flüssigkeit auf die Aufnahmefläche
zur Bildung einer zweiten Flüssigkeitsschicht
mit einer zweiten Flüssigkeitsoberfläche;
(d) Herstellen eines elektrischen Feldes zwischen
der mit einem elektrostatischen Bild
versehbaren Oberfläche und der Aufnahmefläche;
(e) Anordnen der Aufnahmefläche nahe der mit einem
elektrostatischen Bild versehbaren Oberfläche
in einer derartigen Weise, daß dazwischen ein
Spalt aufrechterhalten wird und die erste
Flüssigkeitsoberfläche die zweite
Flüssigkeitsoberfläche zur Schaffung eines
Flüssigkeitsübertragungsmediums über den Spalt hinweg
kontaktiert;
(f) Übertragen des entwickelten latenten Bildes
von der mit einem elektrostatischen Bild
versehbaren Oberfläche an einer
Übertragungsstelle durch die Flüssigkeit hindurch auf die
Aufnahmefläche zur Bildung eines übertragenen
Tonerpartikel-Bildes in einem bildmäßig
belichteten Bereich sowie zum Definieren
bildmäßig unbelichteter Bereiche, wo keine
Tonerpartikel vorhanden sind;
(g) Aufrechterhalten des Spaltes während der
Übertragung des entwickelten latenten Bildes
zwischen der mit einem elektrostatischen Bild
versehbaren Oberfläche und der Aufnahmefläche
an der Übertragungsstelle in einem Bereich von
ca. 1 Mil (25,4 um) bis etwa 20 Mil (508 um);
(h) Schmelzen des übertragenen
Tonerpartikel-Bildes auf die Aufnahmefläche.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
mit den folgenden weiteren Schritten:
(a) Ätzen der aus Nichtbelichtung hervorgegangenen
Bild-Bereiche der Aufnahmef läche zum Entfernen
der aus Nichtbelichtung hervorgegangenen Bild-
Bereiche der Aufnahmefläche; und
(b) Entfernen der Tonerpartikel von dem aus
Belichtung hervorgegangenen Bild-Bereich der
leitfähigen Aufnahmefläche.
3. Verfahren nach Anspruch 2,
wobei der Spalt zwischen der mit einem
elektrostatischen Bild versehbaren Oberfläche und der
Aufnahmefläche an der Übertragungsstelle in einem
Bereich von ca. 3 Mil (76,2 um) bis ca. 10 Mil (254
um) gehalten wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1,
wobei des weiteren an der Übertragungsstelle eine
durch die mit einem elektrostatischen Bild
versehbare Oberfläche gelegte erste Ebene parallel zu
einer durch die Aufnahmefläche gelegten zweiten
Ebene gehalten wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4,
wobei des weiteren die Aufnahmefläche an der
Übertragungsstelle starr in ihrer Position festgehalten
wird.
6. Verfahrennach Anspruch 5,
wobei des weiteren die Aufnahmefläche an der
Übertragungsstelle eben gehalten wird.
7. Verfahren nach Anspruch 4,
wobei des weiteren die Aufnahmefläche an der
Übertragungsstelle stationär gehalten wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7,
wobei des weiteren die mit einem elektrostatischen
Bild versehbare Oberfläche an der
Übertragungsstelle stationär gehalten wird.
9. Verfahren nach Anspruch 7,
wobei des weiteren die mit einem elektrostatischen
Bild versehbare Oberfläche an der
Übertragungsstelle derart bewegt wird, daß zwischen der mit
einem elektrostatischen Bild versehbaren Oberfläche
und der Aufnahmefläche an der Übertragungsstelle
keine Relativbewegung stattfindet.
10. Verfahren nach Anspruch 4,
wobei des weiteren die Aufnahmefläche bewegt wird.
11. Verfahren nach Anspruch 10,
wobei des weiteren die mit einem elektrostatischen
Bild versehbare Oberfläche an der
Übertragungsstelle derart bewegt wird, daß zwischen der mit
einem elektrostatischen Bild versehbaren Oberfläche
und der Aufnahmefläche an der Übertragungsstelle
keine Relativbewegung stattfindet.
12. Verfahren nach Anspruch 10,
wobei des weiteren die mit einem elektrostatischen
Bild versehbare Oberfläche an der
Übertragungsstelle stationär gehalten wird.
13. Verfahren nach Anspruch 5,
wobei des weiteren zum Halten der Aufnahmefläche
in ihrer Position ein Vakuum verwendet wird.
14. Verfahren nach Anspruch 5,
wobei des weiteren zum Halten der mit einem
elektrostatischen Bild versehbaren Oberfläche in
ihrer Position ein Vakuum verwendet wird.
15. Verfahren nach Anspruch 5,
wobei des weiteren die Aufnahmefläche auf
magnetische Weise in ihrer Position gehalten wird.
16. Verfahren nach Anspruch 5,
wobei des weiteren die mit einem elektrostatischen
Bild versehbare Oberfläche auf magnetische Weise in
ihrer Position gehalten wird.
17. Verfahren nach Anspruch 5,
wobei des weiteren die Aufnahmefläche auf
elektrostatische Weise in ihrer Position gehalten wird.
18. Verfahren nach Anspruch 5,
wobei des weiteren die mit einem elektrostatischen
Bild versehbare Oberfläche auf elektrostatische
Weise in ihrer Position gehalten wird.
19. Verfahren nach Anspruch 2,
wobei des weiteren das übertragene Tonerpartikel-
Bild mittels Wärme geschmolzen wird.
20. Verfahren nach Anspruch 19,
wobei des weiteren das übertragene
Tonerpartikelbild in einem Ofen geschmolzen wird.
21. Verfahren nach Anspruch 19,
wobei des weiteren das übertragene Tonerpartikel-
Bild mittels darauf gerichteter Luft von einem
Luftschlitz geschmolzen wird.
22. Verfahrennach Anspruch 1,
wobei des weiteren die geladenen Tonerpartikel
dadurch von der mit einem elektrostatischen Bild
versehbaren Oberfläche über den Spalt hinweg durch
die Flüssigkeit hindurch auf die Aufnahmefläche
gerichtet werden, daß die Aufnahmefläche mit einer
Ladung beaufschlagt wird, die in ihrer Polarität
entgegengesetzt zu der der geladenen Tonerpartikel ist.
23. Verfahren nach Anspruch 1,
wobei des weiteren die geladenen Tonerpartikel
dadurch von der mit einem elektrostatischen Bild
versehbaren Oberfläche über den Spalt hinweg durch
die Flüssigkeit hindurch auf die Aufnahmefläche
gerichtet werden, indem die mit einem
elektrostatischen Bild versehbare Oberfläche mit einer
Umkehrladung beaufschlagt wird, die hinsichtlich
ihrer Polarität gleichartig zu der Polarität der
Tonerpartikel ist.
24. Verfahren nach Anspruch 1,
wobei des weiteren die mit einem elektrostatischen
Bild versehbare Oberfläche an einem Fotoleiter
gebildet wird, der aus der Gruppe bestehend aus
Selen, cadmiumsulfid, einem Cadmiumsulfid-Überzug
auf MYLAR sowie organischen Fotoleitern ausgewählt
wird.
25. Verfahen nach Anspruch 2,
wobei des weiteren ein beständiges latentes Bild
auf der mit einem elektrostatischen Bild
versehbaren Oberfläche erzeugt wird.
26. Verfahren nach Anspruch 25,
wobei des weiteren das beständige latente Bild in
einer mit einem elektrostatischen Bild versehbaren
Oberfläche erzeugt wird, die aus der Gruppe
bestehend aus Trockenschicht-Fotoresist, Flüssig-
Fotoresist, Zinkoxid sowie organischen Fotoleitern
ausgewählt wird.
27. Verfahren nach Anspruch 2,
wobei des weiteren zur Erzeugung des elektrischen
Feldes eine Spannung von ca. 200-3500 Volt an die
Aufnahmefläche angelegt wird.
28. Verfahren nach Anspruch 2,
wobei des weiteren zur Erzeugung des elektrischen
Feldes eine Spannung von ca. 200-1500 Volt an die
Aufnahmefläche angelegt wird.
29. Verfahren anch Anspruch 2,
wobei des weiteren zur Erzeugung des elektrischen
Feldes eine Spannung von ca. 200-1200 Volt an die
Aufnahmefläche angelegt wird.
30. Verfahren nach Anspruch 1,
wobei des weiteren der bildmäßig belichtete Bereich
des latenten Bildes Ladungspolarität aufweist.
31. Verfahren nach Anspruch 30,
wobei des weiteren der bildmäßig belichtete Bereich
des latenten Bildes geladene Tonerpartikel mit zu
der Polarität des latenten Bildbereichs
entgegengesetzter Polarität aufweist.
32. Verfahren nach Anspruch 1,
wobei des weiteren die bildmäßig unbelichteten
Bereiche eine Ladungspolarität aufweisen.
33. Verfahren nach Anspruch 32,
wobei des weiteren der bildmäßig belichtete Bereich
des latenten Bildes geladene Tonerpartikel mit
derselben Polarität wie die bildmäßig unbelichteten
Bereiche aufweist.
34. Verfahren nach Anspruch 1,
wobei des weiteren es sich bei der mit einem
elektrostatischen Bild versehbaren Oberfläche um
ein Trockenschicht-Fotoresist oder ein Flüssig-
Fotoresist handelt.
35. Verfahren nach einem der vorausgehenden
Ansprüche,
wobei des weiteren die Aufnahmefläche leitfähig
ist.
36. Verfahren nach Anspruch 35,
wobei des weiteren sich die Aufnahmefläche auf
einem Leiterlaminat befindet.
37. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 34,
wobei des weiteren es sich bei der Aufnahmefläche
um eine Oberfläche eines dielektrischen Materials
handelt.
38. Verfahren nach Anspruch 37,
wobei des weiteren das dielektrische Material auf
seiner Rückseite von einer leitfähigen Fläche
getragen wird.
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