DE2208727A1 - Verfahren zum speichern und wiedergeben von informationen - Google Patents
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Description
K 2100 FP-Dr.S.-ih 15. Februar 1972
Beschreibung
zur Anmeldung von
zur Anmeldung von
KALLE AKTIENGESELLSCHAFT
Wiesbaden - Biebrich
Wiesbaden - Biebrich
für ein Patent auf
Verfahren zum Speichern und Wiedergeben von Informationen
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Speichern und Wiedergeben von Informationen, bei dem
photoleitfähiges Aufzeichnungsmaterial mit Hilfe eines Elektronenstrahls entsprechend der Information verändert
und zur Wiedergabe der Information verwendet wird.
Verfahren zum Aufzeichnen, Speichern und Wiedergeben von Informationen unter Verwendung von Elektronenstrahlen sind
bekannt. So wird gemäß britischer Patentschrift 1 057 9^7
ein Aufzeichnungsverfahren mit Hilfe von Elektronenstrahlen beschrieben, bei dem als Aufzeichnungsmaterial Schichten
verwendet werden, die äthylenisch ungesättigte Verbindungen enthalten, die unter der Elektronenstrahleinwirkung polymerisieren.
Solche Schichten sind wenig lagerstabils besonders
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dann, wenn sie noch Initiatoren enthalten. Von den äthylenisch ungesättigten Schichten ist ferner bekannt, daß sie relativ
leicht eine Photopolymerisation eingehen, so daß sie bei der Verarbeitung wie lichtempfindliches Material behandelt
werden müssen. Außerdem hat sich gezeigt, daß Schichten aus äthylenisch ungesättigten Verbindungen im Vakuum
spontan polymerisieren, da dort der inhibierende Sauerstoff fehlt.
Es ist auch ein Verfahren zur Herstellung von Ätzbildern bekannt, das auf der Einwirkung von Korpuskularstrahlen
auf Schichten aus Homo- oder Misch- Polymeren des Maleinsäureanhydrids basiert (DT-OS 1 622 285). Durch die Strahleinwirkung
wird die Schicht in ihrer Löslichkeit verändert. Dieses Verfahren ist auf die Herstellung von Ätzbildern
beschränkt, da durch die Bestrahlung nur Löslichkeitsdifferenzen zwischen bestrahlten und unbestrahlten Stellen
hervorgerufen werden.
Es ist ferner bekannt (DT-OS 1 497 l6l), anorganische
Photoleiterschichten durch Elektronenstrahlen bildmäßig chemisch zu aktivieren. Die Energiezufuhr durch den Elektronenstrahl
ist dabei so hoch, daß die bestrahlten Stoffe Elektronen aufnehmen und in eine niedrigere Oxidationsstufe
übergehen. In diesem chemisch aktivierten Zustand sind sie
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dann in der Lage, aus Lösungen von Metallionen Metalle,
insbesondere Edelmetalle abzuscheiden, beispielsweise
aus Silbernitratlösung Silber.
insbesondere Edelmetalle abzuscheiden, beispielsweise
aus Silbernitratlösung Silber.
Es war Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum bildmäßigen Aufzeichnen von Informationen zu schaffen, das die beschriebenen
Nachteile vermeidet und das unter Verwendung eines lagerstabilen Empfangsmaterials allgemein einsetzbar und
nicht auf relativ teure Entwic.klermaterialien angewiesen ist.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Speichern und Wiedergeben von Informationen, bei dem photoleitfähiges
Aufzeichnungsmaterial mit Hilfe eines Elektronenstrahles entsprechend der Information verändert und zur
Wiedergabe der Information verwendet wird, gelöst, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß man auf dem photoleitfähigen Aufzeichnungsmaterial bildmäßig ein Leitfähigkeitsmuster erzeugt, auf welches man freie Ladung aufbringt, und daß man das entsprechend dem Ladungsmuster unterschiedliche
Abfließen dieser Ladung sichtbar macht. In Ausgestaltung der Erfindung wird das mit dem Leitfähigkeitsmuster versehene photoleitfähige Aufzeichnungsmaterial gleichmäßig über die gesamte Fläche aufgeladen und das sich bildende
Aufzeichnungsmaterial mit Hilfe eines Elektronenstrahles entsprechend der Information verändert und zur
Wiedergabe der Information verwendet wird, gelöst, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß man auf dem photoleitfähigen Aufzeichnungsmaterial bildmäßig ein Leitfähigkeitsmuster erzeugt, auf welches man freie Ladung aufbringt, und daß man das entsprechend dem Ladungsmuster unterschiedliche
Abfließen dieser Ladung sichtbar macht. In Ausgestaltung der Erfindung wird das mit dem Leitfähigkeitsmuster versehene photoleitfähige Aufzeichnungsmaterial gleichmäßig über die gesamte Fläche aufgeladen und das sich bildende
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Ladungsmuster mit elektrophotographischem Entwickler sichtbar gemacht.
In weiterer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es auch möglich, daß das mit dem Leitfähigkeitsmuster
versehene photoleitfähige Aufzeichnungsmaterial mit Hilfe eines Elektronenstrahles, dessen Energie niedriger ist als
die des aufzeichnenden Elektronenstrahles, abgetastet wird, und daß der Strom, den der abtastende Elektronenstrahl im
Photoleiter in jedem Augenblick der Abtastung erzeugt, zur Wiedergabe verwendet wird. Der bei der Abtastung erzeugte
Strom wird vorzugsweise unmittelbar zur Steuerung einer Kathodenstrahlröhre verwendet, die synchron zu dem Abtastelektronenstrahl
betrieben wird. Synchron bedeutet hierbei, daß bei rechteckiger Abtastung die Zeilenfrequenz und Spaltenfrequenz
gleich groß sind und die Ansteuerung von einem und demselben Geber erfolgt. Erfindungsgemäß kann jedoch auch
der bei der Abtastung erzeugte, entsprechend der Information sich zeitlich ändernde Strom zur Magnetisierung eines
Magnetbandes herangezogen werden und damit eine Informationsspeicherung auf dem Magnetband erzielt werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren gestattet demnach unter Verwendung billiger Aufzeichnungsmaterialien, die eine
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unbeschränkte Lagerfähigkeit aufweisen, eine allgemeine Anwendbarkeit sowohl in der Kopiertechnik zur Herstellung
von Kopien oder Druckformen als auch zur elektronischen Weitergabe oder Informationsspeicherung über beliebige
Zeiträume.
Es wurde gefunden, daß bei der Einwirkung von Elektronenstrahlen auf Photoleiterschichten Effekte auftreten, die
unterschiedlicher Natur sein können. So kann die Bestrahlung eine Verminderung der elektrophotographischen Empfindlichkeit
(Pall I der beigefügten Figur) bewirken, d.h. der an der Photoleiterschicht zu beobachtende Photoeffekt wird geringer
(Fall A). Die Photoleiterschicht kann auch durch die Bestrahlung ihre Photoleitereigenschaft gänzlich verlieren
und zum Isolator werden (Fall B) oder die Photoleiterschicht wird zum Dunkelleiter (Fall C). Meist jedoch treten übergänge
zwischen diesen Stadien auf und die beschriebenen Möglichkeiten sind nur Grenzfälle.
Welche der drei beschriebenen Möglichkeiten im Einzelfall eintritt, ist jedoch für die Durchführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens und für das erzielte Ergebnis unbedeutend. Wesentlich ist, daß durch die Bestrahlung eine bildmäßige
Differenzierung erreicht wird.
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Als Photoleiterschicht kommen Schichten in Frage, die aus organischen oder anorganischen Photoleitern bestehen oder
solche enthalten. Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, Schichten mit organischen Photoleitern einzusetzen,
wobei bekannte monomere bzw. polymere Verbindungen in Frage kommen. Als Photoleitermonomere haben sich insbesondere
Heterocyclen bewährt, die mindestens eine dialkylsubstituierte Aminogruppe tragen wie z.B. Oxdiazolderivate, (DBP 1 O58 836),
Oxazolderivate (DBP 1 120 875), Benzthiazolderivate , (DBP 1 137 625), usw. Als polymere Photoleiter haben sich
z.B. Polyvinylcarbazol, (DT-PS 1 O68 115), oder Mischpolymerisate aus N-Vinylcarbazol und Styrol, vinylaromatische Polymere
wie Polyvinylanthracen oder Polyacenaphthylen besonders bewährt. Ebenso geeignet sind z.B. Kondensationsprodukte
aus Formaldehyd und Pyren (DT-PS 1 218 286), das substituiert oder nicht substituiert sein kann. Das photoleitfähige
Aufzeichnungsmaterial enthält diesen Photoleiter im allgemeinen im Gemisch mit üblichen Bindemitteln, farblichen Sensibilisatoren
oder chemischen Aktivatoren und ggf. in Gegenwart von die Schichteigenschaften verbessernden Zusätzen.
Die Dicke der Photoleiterschicht liegt im Bereich von I-50 /um, wobei die niedrigeren Werte im Bereich von
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etwa 1 - 15 »um bevorzugt sind. Es hat sich dabei als
zweckmäßig erwiesen, die Photoleiterschicht auf einer Unterlage aufzutragen. Als solche Unterlagen sind die in
der Elektrophotographie üblichen beliebigen Trägermaterialien, welche auch bisher zu diesen Zweck verwendet werden,
geeignet. Hierzu gehören z.B. Aluminium oder metallisierte Kunststoffe. Die Auswahl wird durch die Verwendungsart
bestimmt.
Die Technik der Elektronenstrahlaufzeichnung ist weitgehend bekannt. Die Bestrahlungsbedingungen richten sieh nach den
Eigenschaften der zu bestrahlenden Photoleitersehiehten. Es hat sich dabei gezeigt, daß die auf die Schicht zu
übertragende Mindestenergie bei etwa 10"^ Watt sec/cm2
liegen muß. Um eine optimale Reichweite der monoenergetischen Elektronen zu erzielen, muß auf die Dicke der Photoleiterschicht
abgestimmt werden. Die Elektronen sollen dabei eine kinetische Energie von 10 KeV nicht unterschreiten.
Man kann erfindungsgemäß die durch die Elektronenbestrahlung
in die Photoleiterschicht eingegebenen Bildinformationen auf verschiedene Weise verwerten. Sie werden entweder auf
elektrophotographischem Wege durch elektrostatisches Aufladen, gegebenenfalls Belichten und Betonern in sichtbare Bilder
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umgewandelt, fixiert oder übertragen, wobei auch die Weiterverarbeitung zu Druckformen möglich ist, oder sie
werden durch Abtasten mit Hilfe eines Elektronenstrahles geringer Energie gelesen.
Um die Bedingungen für die Entnahme der gespeicherten Bildinformationen
zu ermitteln, verfährt man wie folgt:
Man nimmt zunächst in üblicher Weise - R.M. Schaffert,
Electrophotography, Focal Press, 1966, Seite 244 ff die Hellentladungskurve der nicht elektronenbestrahlten
Photoleiterschicht (Kurve I) auf. Sodann ermittelt man den Kurvenverlauf der bestrahltenn
Photoleiterschicht. Erhält man den Verlauf der Kurve A, so liegt der oben beschriebene Fall A vor, die Photoleitfähigkeit
wurde vermindert. Erhält man dagegen den Verlauf der Kurve B, so liegt der oben beschriebene Pall B vor,
der Photoleiter wurde zum Isolator. Wird jedoch kaum noch Aufladung erzielt, wie etwa im Fall der Kurve C angedeutet
ist, so liegt Fall C vor, die Schicht wurde zum Dunkelleiter.
Hieraus ergibt sich für die Weiterbehandlung: wurde bei der
bestrahlten Photoleiterschicht ein Kurvenverlauf ermittelt, der den Fällen A oder B entspricht, so ist die Photoleiter-
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schicht bei der Entnahme von Bildinformationen zu belichten, wobei sowohl bei elektrostatischer wie elektronischer
Wiedergabe die Belichtungszeit aus dem Verlauf der Kurven leicht abgelesen werden kann. Wurde jedoch ein Kurvenverlauf
ermittelt, der der Kurve C entspricht, so ist eine Belichtung
während der Informationsentnahme von Nachteil.
Das erfindungsgemäße Verfahren findet Verwendung z.B. zur
Umwandlung eines Fernsehbildes in eine Kopie oder eine Druckform, oder auch zur elektronischen Datenspeicherung.
Die Erfindung wird anhand der folgenden Beispiele, die ihre große Anwendungsbreite dokumentieren, näher beschrieben.
Auf eine durch Bedampfen mit Aluminium oberflächlich leitfähig gemachte Polyesterfolie wird eine Lösung von 19·3 g
Polyvinylcarbazol, 3135 g Trinitrofluorenon und 4,2 g
Terephthal-, Isophthalsäure - Mischpolyester (Nr. 49000, Herst. Du Pont De Nemours, USA) in 545 g Tetrahydrofuran
derart aufgebracht, daß die Schichtdicke nach Verdunsten des Lösungsmittels etwa 15 /u beträgt. Die aus einem Chargetransfer-Komplex
aus Polyvinylearbazol/Trinitrofluorenon bestehende Photoleiterschicht wird bildmäßig mit einem
Elektronenstrahl von 0,5 W sec/cm2 behandelt. Durch Vergleichsversuch war festgestellt worden, daß durch die Bestrahlung eine
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relativ starke Verminderung der photoelektrischen Eigenschaften der Schicht eintrat. Durch die bildmäßige Bestrahlung
entsteht ein latentes Bild, das eine Informationsspeicherung darstellt. Das Bild kann dadurch sichtbar gemacht werden,
daß man die Photoleiterschicht mit Hilfe einer Corona auf etwa 800 Volt auflädt, unter einer 15 W Glühbirne im
Abstand von 20 cm etwa 0,5 see belichtet und mit Toner entwickelt. Das Tonerbild kann in bekannter Weise auf einen
Träger, z.B. Papier übertragen werden. Nach dem Entfernen des Resttonerbildes kann die Photoleiterschicht als Bildspeicher
aufbewahrt werden.
Eine Lösung von 4l g 2,5-Bis (4' -diäthylaminophenyl)-l,3>4-oxdiazol,
41 g eines Mischpolymerisates aus Styrol und Maleinsäureanhydrid im Verhältnis 1:1 mit einem Erweichungspunkt
von 210° C und 0,1 g Rhodamin B extra in 730 g
Glykolmonomethyläther, I80 g Butylacetat und 4 g Methanol wird auf eine mechanisch oberflächlich aufgerauhte Aluminiumfolie
aufgebracht. Nach dem Verdunsten des Lösungsmittels beträgt die Dicke der gebildeten Photoleiterschicht etwa
4 /u. Die Schicht, die durch vergleichsweise Bestimmung
bei Bestrahlung mit Elektronen in ihren photoelektrischen Eigenschaften vermindert wurde, wird dann bildmäßig mit Elektronen
von 0,5 W sec/cm2 bestrahlt, wobei ein Bild entsteht, das in
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eine Druckform umgewandelt werden kann. Dazu wird die Photoleitersehicht
mit Hilfe einer Corona auf 400 V negativ aufgeladen, mit einer 100 W Glühbirne im Abstand von 60 cm2 see belichtet
und in bekannter Weise betonert. Nach dem Fixieren des Tonerbildes durch Wärme wird die Photoleiterschicht an den
vom Toner nicht bedeckten Stellen in bekannter Weise entfernt. Man erhält eine Druckform, bei der die druckenden Bildteile
den Stellen entsprechen, die vom Elektronenstrahl getroffen wurden.
Auf eine mechanisch oberflächlich aufgerauhte Aluminiumfolie wird eine Lösung von 17 g '--(41 -Diäthylaminophenyl)-6-methylbenzthiazoldimethylsulfcaamid
und 17 g eines nachchlorierten Polyvinylchlorids in k^O g Tetrahydrofuran
aufgetragen. Nach dem Verdunsten df.« Lösungsmittels erhält
man eine Photoleitersch^cht, die mit einem Elektronenstrahl von 7·1Ο~2 W sec/cm2 bestrahlt wird. An den bestrahlten
Stellen wird die Schicht dunkelleitfähig. Die aufgezeichnete Information kann -.lit Hilfe eines abtastenden Elektronenstrahles
von 5 10~3 W sec/cm gelesen werden, wobei die
an den Bildst eilen entstehenden Stromimpulse mit Hilfe eines Kathodenstrahloszillographen aufgezeichnet werden.
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17 g 2-(4l-Dimethylaminophenyl)-4-(4'-chlorphenyl)-5-(Jtldimethylaminophenyl)-oxazol
und 17 g eines Kondensationsharzes aus Acetophenon und Formaldehyd (Kunstharz AP, Herst.
Chemische Werke Hüls) mit einem Schmelzpunkt um 80O C
werden in 450 g Benzol gelöst. Mit der Lösung wird
ein elektrisch leitfähiges Trägermaterial in Form einer 100 ,um dicken Aluminiumfolie beschichtet.
Durch Elektronenbestrahlung mit einer Energie pro Fläche von 0,5 W sec/cm2 erhält man eine Aufzeichnung,
die dadurch sichtbar gemacht werden kann, daß man die Schicht elektrostatisch positiv auflädt und mit einem
elektrophotographischen Entwickler behandelt, dessen Tonerteilchen elektrostatisch positiv aufgeladen sind.
Eine Photohalbleiterschicht, die man erhält, wenn man eine Lösung von 59 g 3-Brompyrenharz und 6 g 316-Dinitronaphthalin-1,8-dicarbonsäureanhydrid
in 350 g Tetrahydrofuran löst, die Lösung auf eine leitfähige Unterlage aufträgt und das
Lösungsmittel verdampft, wird mit einem Elektronenstrahl von 11 KeV so bestrahlt, daß die vom Strahl auf die Photohalbleiterschicht übertragene Energie 5·10~^ W^see/cm^
beträgt. Die Photoleitereigenschaften werden dabei leicht vermindert. Die Aufzeichnung kann dadurch sichtbar gemaqht
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werden, daß man die Photoleiterschicht auf etwa 300 V
negativ auflädt, etwa 0,2 Sekunden mit einer 100 Watt Glühbirne im Abstand von 60 cm belichtet und mit einem
elektrophotographischen Entwickler behandelt, dessen Tonerteilchen positiv geladen sind.
Eine Photohalbleiterschicht aus amorphem Selen, wie sie in J.H. Dessauer und H.E. Clark, Xerography, S. 70 ff
beschrieben wird, wird mit einem Elektronenstrahl derart bestrahlt, daß die übertragene Energie 10 W sec/cm beträgt.
Dazu läßt man einen Strahl mit einer Energie von 10 KeV und einer Strahlstromstärke von 20 ,uA 10 Sekunden auf
eine Fläche von 20 mm einwirken. Dadurch wird eine Kristallisation der amorphen Selenschicht bewirkt. Die
Aufzeichnung kann sichtbar gemacht werden durch positive Aufladung der Schicht und Entwicklung mit einem Toner,
dessen Teilchen positiv geladen sind. Das entstandene Tonerbild kann in bekannter Weise beispielsweise auf Papier
übertragen werden.
In einer Lösung von 12 g eines Alkydharze» in 100 g Toluol
werden 48 g Zinkoxid fein dispergiert. Die Dispersion wird auf eine leitfähige Unterlage, beispielsweise eine Metallfolie,
aufgetragen, und das Lösungsmittel wird verdampft. Die
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zurückbleibende Photoleiterschicht wird mit einem Elektronenstrahl
von 11 KeV mit einer Strahlstromstärke von 4 /uA 5 Sekunden
bildmäßig bestrahlt. Zur Wiedergabe des Bildes wird die Schicht auf 350 Volt negativ aufgeladen, 1 Sekunde mit
einer 100 Watt Glühbirne im Abstand von 60 cm belichtet und mit einem elektrophotographischen Entwickler behandelt.
Man verfährt, wie in Beispiel 7 beschrieben, nur verwendet man anstelle von Zinkoxid als Photoleiter Cadmiumsulfid.
Die Informationseingabe in die Schicht erfolgt mit Hilfe eines Elektronenstrahls mit einer Stromstärke von 100 ,uA
und einer Strahlenergie von 10 KeV. Die Wiedergabe der Information kann beispielsweise dadurch erfolgen, daß man
die Cadmiumsulfidschicht elektrostatisch auf -90 Volt
auflädt, 10 Sekunden mit einer 100 Watt Glühbirne im Abstand von 60 cm belichtet und mit einem Toner entwickelt.
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Claims (6)
- Pat e η tansprücheVerfahren zum Speichern und Wiedergeben von Informationen j bei dem photoleitfähiges Aufzeichnungsmaterial mit Hilfe eines Elektronenstrahles entsprechend der Information verändert und zur Wiedergabe der Information verwendet wird, dadurch gekennzeichnet 3 daß man auf dem photoleitfähigen Aufzeichnungsmaterial bildmäßig ein Leitfähigkeitsmuster erzeugta auf welches man freie Ladung aufbringt 3 und daß man das entsprechend dem Ladungsmuster unterschiedliche Abfließen dieser Ladung sichtbar macht.
- 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet 3 daß man das mit dem Leitfähigkeitsmuster versehene phötoleitfähige Aufzeichnungsmaterial gleichmäßig über die gesamte Fläche auflädt und das sich bildende Ladungsmuster mit elektrophotographischem Entwickler sichtbar macht.
- 3. Verfahren nach Anspruch I3 dadurch gekennzeichnet 3 daß man das mit dem Leitfähigkeitsmuster versehene photoleitfähige Aufzeichnungsmaterial mit Hilfe eines Elektronenstrahles abtastet, dessen Energie niedriger als die des309840/ 1 020aufzeichnenden Elektronenstrahles ist, und daß man den Strom, den der Elektronenstrahl im Photoleiter in jedem Augenblick der Abtastung erzeugt, zur Wiedergabe verwendet.
- 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß man den bei der Abtastung erzeugten Strom unmittelbar zur Steuerung einer Kathodenstrahlröhre verwendet, die synchron zu dem Abtastelektronenstrahl betrieben wird.
- 5. Verfahren nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß man den bei der Abtastung erzeugten, entsprechend der Information sich zeitlich ändernden Strom auf einem Magnetband speichert.
- 6. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 5S dadurch gekennzeichnet 3 daß man Aufzeichnungsmaterial mit organischem Photoleiter verwendet.309840/Ί020
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