EP0047361A2

EP0047361A2 - Aufzeichnungsträger für Elektroerosionsdrucker

Info

Publication number: EP0047361A2
Application number: EP81104338A
Authority: EP
Inventors: Dietrich Jürgen Dr. Bahr; Marian Dipl. Ing. Briska
Original assignee: IBM Deutschland GmbH; International Business Machines Corp
Current assignee: IBM Deutschland GmbH; International Business Machines Corp
Priority date: 1980-09-03
Filing date: 1981-06-05
Publication date: 1982-03-17
Also published as: EP0047361B1; EP0047361A3; JPS5749595A; CA1169036A; DE3033069A1; DE3172215D1; US4392143A

Abstract

Aufzeichnungsträger für Elektroerosionsdrucker, mit einer für Schleif- und Kratzspuren widerstandsfähigen Oberflächenstruktur der über einer auf einem Trägermaterial liegenden Lackschicht befindlichen dünnen Metallschicht. Die Oberfläche der Lackschicht (3) und damit auch die Oberfläche der dünnen Metallschicht (5) weist eine sehr große Anzahl von im Vergleich zur Stirnfläche der Schreibelektroden sehr kleine flache, möglichst regelmäßige Vertiefung (6) im µm-Bereich auf, deren Ränder nach Möglichkeit abgerundet sind, und deren Abstände voneinander sehr viel kleiner sind als der Durchmesser der Schreibelektroden.

Description

Die Erfindung betrifft Aufzeichnungsträger für Elektroerosionsdrucker, mit einer gegen Schleif- und Kratzspuren unempfindlichen Oberflächenstruktur der über einer auf einem Trägermaterial liegenden Lackschicht befindlichen dünnen Metallschicht.
Metallisierte, d. h. mit Metall, vorzugsweise mit Aluminium bedampfte oder beschichtete Aufzeichnungsträger müssen für eine problemlose Reproduktion eine möglichst weitgehend diffus reflektierende Oberfläche aufweisen. D. h., sie müssen eine hohe Mattigkeit besitzen. Eine derartige Mattierung wird normalerweise dadurch erreicht, daß man die unter der Metallschicht, d. h. der Aluminiumschicht liegende Lackschicht mit Pigmenten anreichert. Dadurch entsteht eine Oberflächenstruktur, wie sie beispielsweise in Fig. 1 gezeigt ist. Das einfallende Licht wird an den verschieden geneigten Oberflächenbereichen in alle Richtungen, d. h. diffus reflektiert. Je höher der Anteil an diffuser Reflektion sein soll, um so stärker muß der Lack mit Pigmenten gefüllt sein.
Aufzeichnungsträger dieser Art werden mit einer Elektrode bzw. mit einer Vielfachanordnung von Elektroden, die in ständiger Berührung mit der Metallschicht stehen müssen, beschrieben. D. h., daß die Spitzen der Elektroden ständig auf der Metallschicht schleifen. Aus Fig. 1 erkennt man deutlich, daß die aus der Lackschicht herausragenden Pigmentspitzen durch die darüberschleifenden Elektroden dann leicht zertrümmert werden können, wenn es sich um relativ weiche Pigmente handelt. In denjenigen Bereichen, in denen die Metallschicht zum Zweck einer Aufzeichnung ohnehin verdampft oder ausgebrannt wird, würde dies jedoch keine Rolle spielen. An denjenigen Stellen aber, an denen die Elektroden nur über den Aufzeichnungsträger schleifen oder gleiten, ohne daß dabei gedruckt wird, wird die Metallschicht öfters mechanisch zerstört, der dunkel gefärbte Lack wird sichtbar und es entstehen die höchst unerwünschten Schleif-und Kratzspuren.
Eine Lösung dieser Schwierigkeit könnte darin bestehen, daß man mechanisch sehr widerstandsfähige Pigmente verwendet. Diese würden dann jedoch eine unerträglich hohe Elektrodenabnutzung durch Abrieb verursachen. Beide Lösungen sind auf die Dauer nicht zufriedenstellend.
Aufgabe der Erfindung ist es somit, eine neuartige Struktur der Oberfläche eines derartigen Aufzeichnungsträgers zu schaffen, die wegen ihrer Beschaffenheit wesentlich weniger zu Kratz- und Schleifspuren neigt. Dies wird erfindungsgemäß für einen Aufzeichnungsträger der eingangs genannten Art dadurch erreicht, daß die Oberfläche der Lackschicht und damit auch die Oberfläche der dünnen Metallschicht eine sehr große Anzahl von im Vergleich zur Stirnfläche der Schreibelektroden sehr kleinen flachen, möglichst regelmäßigen Vertiefung im pm-Bereich aufweist, deren Abstände voneinander sehr viel kleiner sind als der Durchmesser der Schreibelektroden. Vorzugsweise ist die Anordnung dabei so getroffen, daß die Vertiefungen etwa napfförmig sind und daß die Tiefe der einzelnen Vertiefungen im allgemeinen geringer ist als deren seitliche Abmessungen voneinander. Naturgemäß ist eine Anzahl von Verfahren denkbar, durch die eine derartige Oberfläche hergestellt werden kann. Diese verschiedenen Herstellungsverfahren können den Unteransprüchen im einzelnen entnommen werden.
Die Erfindung wird nunmehr anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen im einzelnen näher erläutert.
In den Zeichnungen zeigt:

Fig. 1 einen Aufzeichnungsträger gemäß dem Stande der Technik,
Fig. 2 einen erfindungsgemäß aufgebauten Aufzeichnungsträger und
Fig. 3 eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäß aufgebauten Aufzeichnungsträgers.

Ein Aufzeichnungsträger 1 des Standes der Technik besteht aus einem Substrat oder Trägermaterial 2 einer Läckschicht 3 mit darin eingebetteten Pigmenten 4 und einer aufgedampften dünnen etwa 20-40 nm starken Aluminiumschicht 5.
Die erfindungsgemäße Lösung geht von folgender Überlegung aus. Alle bisherigen Aufzeichnungsträger hatten eine Oberflächenstruktur, die durch die mehr oder weniger aus der Ebene der Lackschicht herausragenden und von der Lackschicht mehr oder weniger stark überzogenen Pigmentkörner bestimmt wurde. Die bisher aufgetretenen Schwierigkeiten kamen daher, daß die Elektroden praktisch nur auf den Spitzen dieser Pigmente schleifen. Die Erfindung geht nun von der Überlegung aus, die Oberfläche des Aufzeichnungsträgers 1 optisch dadurch aufzubrechen, daß man von der in Fig. 1 dargestellten Oberflächenstruktur sozusagen ein Negativ herstellt, nämlich durch Vertiefungen 6 anstelle von Erhöhungen, wie dies Fig. 2 zeigt. Die Elektroden, deren Durchmesser ein vielfaches des Abstandes der einzelnen Vertiefungen 6 voneinander sind, laufen nunmehr auf einer Art Hochebene, wo die Metallschicht sehr viel weniger leicht durch die Elektroden aufgerissen werden kann. Nahezu unzerstörbar wird jedoch die Metallschicht, wenn sie mit einer wenige Nanometer starken, sehr wirksamen Gleitmittelschicht, beispielsweise mit einer Metallseife oder einer modifizierten Metallseife, überzogen ist. Wie bereits erwähnt, kann man eine derartige Oberflächenstruktur des Aufzeichnungsträgers in verschiedenartiger Weise herstellen. Nach den bisher mit pigmentierten Lacken gemachten Erfahrungen sind für die Erzielung einer notwendigen Mattigkeit 10³ bis 1₀ ⁵ _Pig- mentkörner je mm² erforderlich. Die Dichte der Pigmentkörner hängt außerdem von deren Größe und deren Form ab. Am wirksamsten haben sich bisher kugelkalottenförmige Erhebungen der Pigmentkörner erwiesen, da bei ihnen der mit zunehmender Mattigkeit einhergehende Vergrauungseffekt am geringsten ist. Daraus kann geschlossen werden, daß die Lochdichte der Vertiefungen 6 dem entsprechen müßte.
Grundsätzlich ist davon auszugehen, daß der neuartige Aufzeichnungsträger auf einem Trägermaterial aufgebaut werden muß, das außerordentlich glatt und eben ist. In einem ersten Ausführungsbeispiel wird der Lack mit großen Pigmentteilchen pigmentiert, deren Durchmesser ein Vielfaches der Trockenfilmdicke des reinen Bindemittels beträgt, die nach der Trocknung des Lacks mittels Wärme, Strahlung oder gasförmiger oder flüssiger Chemikalien aufgelöst werden. Unter der Voraussetzung, daß es sich dabei um annähernd kugelförmige Pigmentteilchen handelt, bleiben nachher in der Lackschicht die Negativabdrucke dieser Pigmentteilchen als napfförmige Vertiefungen 6 bestehen. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, die Oberfläche eines trockenen, klaren oder feinpigmentierten Lacks bzw. eines mit einer löslichen Farbe eingefärbten Lacks mittels Laserstrahlen zu beschie- ßen und dadurch die erforderlichen Vertiefungen herzustellen. Möglicherweise kann es bereits ausreichend sein, ein örtliches Umschmelzen des Lacks an der Oberfläche und anschließend ein rauhes Erstarren der Oberfläche zu bewirken, um die erforderliche Mattigkeit zu erzielen. Anschließend kann dann die Metallschicht ausgedampft werden.
In diesem Zusammenhang sei erwähnt, daß man zu diesem Zweck einen handelsüblichen gepulsten Rubinlaser mit einer Wellenlänge λ,~0,7 pm verwenden kann, mit einer Leistung von etwa 10⁹ Watt/cm². Der Laserstrahl wird dabei optisch über die Fläche des Aufzeichnungsträgers abgelenkt. Wenn man beispielsweise bei einer Dichte der Vertiefungen von 5 x 1₀ ⁵ je cm² bei einem Durchmesser der Vertiefungen von bis zu 10 µm, einem Abstand der Vertiefungen bis zu 4 um und einer Tiefe der Vertiefungen von etwa 2 pm ausgeht und mit einer Impulsdauer von 2 ns rechnet, so kann man in einer Minute etwa 24 m² Aufzeichnungsträgermaterial auf diese Weise bearbeiten.
Eine weitere, außergewöhnlich elegante Lösung erhält man dadurch, daß man als Trägermaterial 2 ein glattes, ebenes Papier nimmt, das ähnlich wie bei Mikrofiltern eine große Anzahl mikroskopisch kleiner Poren (7) aufweist. Ein derartiges Papier ist von Kapillaren der erforderlichen Größe und Dichte durchzogen. Bestreicht man die Oberfläche eines derartigen Papieres mit einem klaren Lack, einem unpigmentier-. ten, schwarz eingefärbten Lack oder mit einem durch feinstdispergierten Kohlenstoff mit einer Korngröße von weniger als 0,2 pm eingefärbten schwarzen Lack von entsprechender Viskosität, so wird dieser Lack teilweise in die Kapillaren eingezogen und bildet beim Trocknen auf der Oberfläche die gewünschten Vertiefungen 6. Eine derartige Struktur zeigt Fig. 3 in rein schematischer stark vergrößerter Form.
Der Vorteil einer derartigen Oberflächenstruktur eines Aufzeichnungsträgers liegt darin, daß die über die Oberfläche schleifenden oder gleitenden Elektrodenspitzen eine wesentlich größere Auflagefläche vorfinden als dies bei pigmentierten Lacken, bei denen die einzelnen Pigmentkörner über die Oberfläche der Lackschicht, allerdings noch von einer dünnen Lackhaut überzogen, hinausragen, der Fall ist. Die wesentlich größere Auflagefläche in Verbindung mit den abgerundeten Kanten der napfförmigen Vertiefungen, ergibt für die gesamte Oberfläche des Aufzeichnungsträgers eine wesentlich geringere Angriffsfläche für die Schreibelektroden und damit auch unmittelbar für das Entstehen der so gefürchteten Schleif- und Kratzspuren auf der dünnen Aluminiumschicht. Wenn man zudem noch die Oberfläche der dünnen Aluminiumschicht mit einem Überzug aus einer Metallseife oder einer modifizierten Metallseife versieht, ist zu erwarten, daß Schleif- und Kratzspuren praktisch vollständig beseitigt werden können.

Claims

1. Aufzeichnungsträger für Elektroerosionsdrucker, mit einer für Schleif- und Kratzspuren widerstandsfähigen Oberflächenstruktur der über einer auf einem Trägermaterial liegenden Lackschicht befindlichen dünnen Metallschicht,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Oberfläche der Lackschicht (3) und damit auch die Oberfläche der dünnen Metallschicht (5) eine sehr große Anzahl von im Vergleich zur Stirnfläche der Schreibelektroden sehr kleinen flachen, möglichst regelmäßigen Vertiefungen (6) im µm-Bereich aufweist, deren Ränder nach Möglichkeit abgerundet sind, und deren Abstände voneinander sehr viel kleiner sind als der Durchmesser der Schreibelektroden.

2. Aufzeichnungsträger nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Vertiefungen (6) etwa napfförmig sind, und daß die Tiefe der einzelnen Vertiefungen im allgemeinen geringer ist als deren seitliche Abmessungen.

3. Aufzeichnungsträger nach Anspruch 1 und 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Trägermaterial (2) eine große Anzahl von mikroskopisch kleinen Poren (7) aufweist, in die Teile der Lackschicht (3) beim Auftragen durch Kapillarwirkung einzudringen vermögen.

4. Aufzeichnungsträger nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Lackschicht entweder gar nicht oder nur schwach mit weichen Pigmenten gefüllt oder mit einer wirkungsgleichen Menge eines löslichen Farbstoffes versetzt ist.

5. Aufzeichnungsträger nach Anspruch 1, 2 und 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die napfförmigen Vertiefungen (6) einen Durchmesser von bis zu 10 pm, einen seitlichen Abstand voneinander von bis zu 4 µm und eine Tiefe von etwa 2 pm aufweisen.

6. Verfahren zum Herstellen eines Aufzeichnungsträgers gemäß Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß in der über dem Trägermaterial befindlichen Lackschicht an ihrer Oberfläche überstehende kugelförmige Pigmentkörner eingelagert werden, daß anschließend diese Pigmentkörner unter Einwirkung von Wärme, Strahlung, gasförmiger oder flüssiger Chemikalien aufgelöst werden, so daß ein Abdruck dieser Pigmentkörner verbleibt und daß dann die Lackoberfläche mit einer vorzugsweise aus Aluminium bestehenden dünnen Metallschicht überzogen wird.

7. Verfahren zum Herstellen eines Aufzeichnungsträgers nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß in der über der Trägerschicht befindlichen klaren oder mit einem löslichen Farbstoff eingefärbten oder mit sehr feinverteilten Pigmentkörnern pigmentierten Lackschicht durch Einwirkung mit einem Laserstrahl eine große Anzahl kleinster napfförmiger Vertiefungen im um-Bereich gebildet wird und daß anschließend die Lackschicht mit einer aus Aluminium bestehenden dünnen Metallschicht überzogen wird.

8. Verfahren zum Herstellen eines Aufzeichnungsträgers nach Anspruch 1, 2 und 3,
dadurch gekennzeichnet, daß die mit mikroskopisch kleinen Poren versehene Oberfläche des Trägermaterials mit einem entweder nichteingefärbten oder mit einem löslichen Farbstoff oder mit feinstverteilten Kohlenstoffteilchen schwarz eingefärbten Lack solcher Viskosität überzogen wird, daß dieser Lack durch Kapillarwirkung teilweise in die mikroskopisch kleinen Poren eindringt, worauf auf der Oberfläche der Lackschicht eine entsprechende Anzahl von im pm-Bereich liegenden Vertiefungen gebildet wird und daß'diese Oberfläche der Lackschicht anschließend mit einer vorzugsweise aus Aluminium bestehenden dünnen Metallschicht überzogen wird.

9. Verfahren zum Herstellen eines Aufzeichnungsträgers nach Anspruch 1 und 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß auf die glatte ebene Trägerschicht eine klare oder eine mit einem löslichen Farbstoff oder mit feinsten Kohlestoffteilchen schwarz eingefärbte Lackschicht aufgetragen wird, daß dabei dem Lack ein Schäumungsmittel zugesetzt wird, so daß die dadurch entstehenden mikroskopisch feinen Bläschen an der Oberfläche der Lackschicht kurz vor dem Trocknen aufplatzen und dadurch die napfförmigen Vertiefungen im µm-Bereich bilden.