DE2208727C3 - Verfahren zum Speichern und Wiedergeben von Informationen bei einem photoleitfähigen Aufzeichnungsmaterial - Google Patents

Verfahren zum Speichern und Wiedergeben von Informationen bei einem photoleitfähigen Aufzeichnungsmaterial

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Description

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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 1057947 ein Aufzeichnungsver- ßo fahren 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 lagerstabil, besonders 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 äthyleriisch 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 (DE-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 (DE-OS 1 497 161), anorganische Photoleiterschichten durch Elektronenstrahlen bildmäßig chemisch zu aktivieren. Die Energiezufuhr durch den Elektronenstrahl ist dabei so hoch, daß die bestrahlten Stoffe Elektronen aufnehmer, und in eine niedrigere Oxidationsstufe übergehen. In diesem chemisch aktivierten Zustand sind sie dann in der Lage, aus Lösungen von Metallionen Metalle, 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 dr.s unter Verwendung eines lagerstabilen Empfangsmaterials allgemein einsetzbar und nicht auf relativ teure Entwicklermaterialien angewiesen ist.
Diese Aufgabe wird durch 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, 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 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 Elektronenstrahls, dessen Energie niedriger ist als die des aufzeichnenden Elektronenstrahls, 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 rechtekkiger 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 herangezo-
gen werden und damit eine Informationsspeicherung auf dem Magnetband erzielt werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren gestattet demnach unter Verwendung billiger Aufzeichnungsmaterialien, die eine unbeschränkte Lagerfihigkeit 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 wurcb 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 (Fall I der Figur) bewirken, d. h. der an der Photoleiterschicht zu beobachtende Photoeffekt wird geringer (Fall A). Die Photoleiterschicht kann auch durch die Bestrahlung ihifi Photoleitereigenschaft gänzlich verlieren und zum Isolator werden (Fall B) oder die Photoleiterschicht wird zum DunkeDeiter (FaU 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.
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 1058836), Oxazolderivate (DE-PS 1120875), Beni.thiazolderivate (DE-PS 1137625), usw. Als polymere Photoleiter haben sich z. B. Polyvinylcarbazol, (DE-PS 1068115), oder Mischpolymerisate aus N-Vinylcarbazol und Styrol, vinylaromatische Polymere wie Polyvinylanthracen oder PoIyacenaphthylen besonders bewährt. Ebenso geeignet sind z. B. Kondensationsprodukte aus Formaldehyd und Pyren (DE-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 1 bis 50 μπι, wobei die niedrigeren Werte im Bereich von etwa 1 bis 15 μΐη 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 diesem Zweck verwendet werden, geeignet. Hierzu gehören z. B. Alum.;m η oder metallisierte Kunststoffe. Die Auswahl wird durch die Verwendungsart bestimmt.
Die Technik der Elektronenstrahlaufzeichnung ist weitgehend bekannt. Die Bestrahlungsbedingungen richten sich nach den Eigenschaften der zu bestrahlenden Photoleiterschichten. 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. Dk Elektronen sollen dabei eine kinetische Energie von 10 KeV nicht unterschreiten.
Man kann erfindungsgemäß die durch die Elektronenbestrahlung in die Photoleiterschidit eingegebenen Bildinformationen auf verschiedene Weise verwerten. Sie werden entweder auf elektrophotographischem Wege durch elektrostatisches Aufladen, gegebenenfalls Belichten und Betonern in sichtbare Bilder umgewandelt, fixiert oder übertragen, wobei
is auch die Weiterverarbeitung zu Druckformen möglich ist, oder sie werden durch Abtasten mit Hilfe eines Elektronenstrahls 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. Schaffen, Electrophotography, Focal Press, 1966, Seite 244 ff- die Heilentladungskurve der nicht elektronenbestrahlten Photoleiterschicht (Kurve I) auf.
Sodann ermittelt man den Kurvenverlauf der bestrahlten 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 Fall 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 und B entspricht, so ist die Photoleiterschicht 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 Informaitionsentnahme 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 an Hand der folgenden Beispiele, die ihre große Anwendungsbreite dokumentieren, näher beschrieben.
Beispiel 1
Auf eine durch Bedampfen mit Aluminium oberflächlich leitfähig gemachte Polyesterfolie wird eine Lösung von 19,3 g Polyvinylcarba2'.ol, 31,5 gTrinitrofluorenon 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 μ beträgt. Die aus einem Chargetransfer-Komplex aus Polyvinylcarbazol/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 relativ starke Verminderung der photoelektrischen Eigen-
schatten 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 r> 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 Photoleiter- ι ο schicht als Bildspeicher aufbewahrt werden.
Beispiel 2
Eine Lösung von 41 g 2,5-Bis(4'-diäthylaminophenyl)-l,3,4-oxdiazol, 41g 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, 180 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 μ. 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 eine Druckform umgewandelt werden kann. Dazu wird die Photoleiterschicht 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.
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Beispiel 3
Auf eine mechanisch oberflächlich aufgerauhte Aluminiumfolie wird eine Lösung von 17 g 2-(4'-Diäthyiaminophenyl)-6-methylbenzthiazoldimethylsul- fonamid und 17 g eines nachchlorierten Polyvinylchlorids in 450 g Tetrahydrofuran aufgetragen. Nach dem Verdunsten des Lösungsmittels erhält man eine Photoleiterschicht, die mit einem Elektronenstrahl von 7· 10"2 W sec/cm2 bestrahlt wird. An den bestrahlten Stellen wird die Schicht dunkelleitf ähig. Die aufgezeichnete Information kann mit Hilfe eines abtastenden Elektronenstrahls von 5-10"3W sec/cm2 gelesen werden, wobei die an den Bildstellen entstehenden Stromirnpulse mit rlilfe eines Kaihodenstrahloszillographen aufgezeichnet werden.
Beispiel 4
17 g 2-(4'-Dimethylaminophenyl)-4-(4'-chlorphenyl)-5-(4'dimethylaminophenyl)-oxazol und 17 g eines Kondensationsharzes aus Acetophenon und Formaldehyd (Kunstharz AP, Herst. Chemische Werke Hüls) mit einem Schmelzpunkt um 8O0C 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
b0 dadurch sichtbar gemacht werden kann, daß man die Schicht elektrostatisch positiv auflädt und mit einem elektrophotographischen Entwickler behandelt, dessen Tonerteilchen elektrostatisch positiv aufgeladen sind.
Beispiel 5
Eine Photohalbleiterschicht, die man erhält, wenn man eine Lösung von 59 g 3-Brompyrenharz und 6 g Sjo-Dinitronaphthalin-l^-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 1O2W sec/cm2 beträgt. Die Photoleitereigenschaften werden dabei leicht vermindert. Die Aufzeichnung kann dadurch sichtbar gemacht werden, daß man die Photoleiterschicht auf etwa 300 V1 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.
Beispiel 6
Eine Photohalbleiterschicht aus amorphem Selen, wie sie in J. H. Dessauer und H. E. Clark, Xerography, S. 70ff. beschrieben wird, wird mit einem Elektronenstrahl derart bestrahlt, daß die übertragene Energie 10 W sec/cm2 beträgt. Dazu läßt man einen Strahl mit einer Energie von 10 KeV und einer Strahlstromstärke von 20 μΑ 10 Sekunden auf eine Fläche von 20 mm2 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.
Beispiel 7
In einer Lösung von 12g eines Alkydharzes 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 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 elektrophotographischer. Entwickler behandelt.
Beispiel 8
Man verfährt, wie in Beispiel 7 beschrieben, nur verwendet man an Stelle von Zinkoxid als Photoleiter Cadmiumsulfid. Die Informationseingabe in die Schicht erfolgt mit Hilfe eines Elektronenstrahls mit einer Stromstärke von 100 uA und einer Strahlenenergie 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.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Pateluaiispi iichc:
1. Verfahren zum Speichern und Wiedergeben von Informationen, bei dem photoleitfähiges Auf-Zeichnungsmaterial mit Hilfe eines Elektronenstrahls entsprechend der Information verändert und zur Wiedergabe der Information verwendet wird, dadurch gekennzeichnet, 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.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das mit dem Leitfähigkeitsinuster versehene photoleitfähige Aufzeichnungsmaterial gleichmäßig über die gesamte Fläche auflädt und das sich bildende Ladungsmuster mit elektrophotographischem Entwickler sichtbar macht.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das mit dein Leitfähigkeitsmuster versehene photoleitfähige Aufzeichnungsmaterial mit Hilfe eines Elektronenstrahls abtastet, dessen Energie niedriger als die des aufzeichnenden Elektronenstrahls 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 5, 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 5, dadurch gekennzeichnet, daß man Aufzeichnungsmaterial mit organischem Photoleiter verwendet.
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