Носитель для тепловой записи негативного изображения и способ записи негативного изображения на указанный носитель

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 784556 Союз Советскик Социалистических Республик(22) Заявлено 2908.78 (21) 2659504/18-10 6 03 С 5/00С 03 С 1/00 С 03 О 5/00 с присоединением заявки Ио 2659 2 78/18-10 Государстаеииый комитетСССР ио аеаам изобретеиий и откРытийДата опубликования описания 070981,И.М, Котелянский, В.Б. Кравченко и Я,А, Моносов Ордена Трудового Красного Знамени институт радиотехники и электроники АН СССР(54) НОСИТЕЛЬ ДЛЯ ТЕПЛОВОЙ ЗАПИСИ НЕГАТИВНОГО.ИЭОБРАЖЕНИЯ И СПОСОБ ЗАПИСИ НЕГАТИВНОГОИЗОБРАЖЕНИЯ НА УКАЗАННЫЙНОСИТЕЛЬИзобретение относится К способамНедостатком известных йосйтелей записи изображения с йойощью потоков является недолговечность иэображения энергии, например тепловой, световой, и нестойкость носителя при хранении, электрической энергии электронных а также невозможность его многократфпотоков и т.д., а именно к носителям ного использования. для записи иэображения. . С целью увеличения его стойкостиИзвестны носители для записи изоб- и возможности многократного испольэоражения, не требунзаие проявления, сО- ваниЯ, а также Увеличения долговечдержащие светочувствительный слой в ности изображения в устройстве по виде гетерогенной смеси веществ, один физобретению частицы дисперсной. Фазы из компонентов которой обладает спо- выполнены из материала, имеющего в собностью к агрЕгатным превращениям твердом состоянии в рабочем диапазопод действием света, а другой, в ви- ие температур фазовый переход с возде частиц, обладает способностью вэа- мбжностьв изменения способности матеимодействовать с силовым полем. Способ 15 риала частиц взаимодействовать с записи на указанный носитель состоит . внешним силовым полем, а дисперсионв том, что иэображение экспонируют,ная среда выполнена из материала с на носитель, помещенный в силовое по- температурой размягчения ниже темпеле, и Фиксируют полученное иэображе- ратуры Фазового перехода материала ние охлаждением 11 . Недостатком из дисперсной Фазы. вестных носителей является воэмож- . Дйспереная Фаза может быть выполность получения только позитивного иена из магнитного материала, имекщеиэображения. го Фазовый переход в твердом состояИэвестны носители для тепловой эа- йин в рабочем диапазоне температур писи негативного иэображения, содер-". 5 15-250 фС.жащие подложку и гетерогенную смесь Дисперсная Фаза может быть выполнев виде различающихся по прозрачности на из сегнетоэлектрического материадисперсионной среды и дисперсной фазыла, имеющего Фазовый переход в твериз частиц, способных взаимодейство- дом состоянйи в рабочем диапазоне вать .с внешним тепловым полем ),21, ЗО температур 15-250 С.Температура плавления дисперсионной.среды ниже температуры Фазовогоперехода в твердом состоянииматериала дисперсной фазы.1-.с-ицы ртисперсной. фазы могут бытьвыполнены с оболочкой из веЩества стемпературой размягчения выше температуры фазового переходаматериалачастиц.На гетерогенной среде дополнительно может быть выполнен защитныйслой из вещества с температурой раз-мягчения выше температуры Фазовогопереходаматериала частиц дисперснойФазы.на Фиг. 1 изображен носитель дозаписи, на Фиг. 2 - носитель во времязааиси.носитель состойт из йодложки 1,гетерогеннойсмеси в вйде дисперсйон-ной среды 2 и диснерсной Фазы 3Дисперсионная среда может быть выполнена как иэ материала, имеющего точку-агрегатного превращения (например,плавления) ниже температуры фазовогоперехода материала дисперсной Фазы,так и иэ материала, который то)тйкОразмягчается при температуре нижетеипературы Фазового перехода дисаерс-ной фазы, Это обеспечивает возможяость изменения йространствейногоположения частиц; Дисперсионная средаве должна реагировать с материалом .частиц, .быть устойчивой к действиюиэлучейия, влаги. Примерами веществ,из которых могут быть выполнены дисйерсйойные среды, являются парафйны,йоскй; смолы" и" различные полимерныематерйалы других типов. Целесообразно, чтобы Температура размягченйябыла не более, чем на 10 К Ниже температуры Фазового йерехода материалаДисперсной фазы.Размер частиц и их концентрацияв гетерогенной смеси определяется желаемой контрастностью и разрешением.Изображения,65 тиц и стабилизировать ее поддержание. При размере частиц 0,3-10 мкм целесообразная толщина покровногО Слоя носителя в . 1-20 мкм. Концентрация частиц может меняться .в широких пре. делах в зависимостй от размера частиц толщины слоя и других факторов.и составляет обычно 10" -10 частиц на 1 смматериала гетерогенной смеси. :При этом по толщине смеси должноук,. ладываться. несколько частиц (целесообразно не менее пяти).Запись изображения на носителе :"проводится, например, следующим образом. На носитель:проецируют изображеняе, например, с помощью ИК-излучения (ИК-лампа, световой источник,топливное поле и др.), Под действием иэлуЧения носитель в пробельных участках нагревается. Нагрев пройсхбдйт". при поглсщении излучения дисперсион- ной средой, частицами или этими обеими фазами смеси. Частицы, нагретыедо температуры выше температуры Фазо"вого перехода в твердом состоянии материала, из которого они выполнены,теряют (нли резко ослабляют) свою 5способность взаимодействовать с внешним силовым полем. Затем на носительвоздействуют внешним силовым полем.Это поле перемещает ненагретые части-.цы,. Неосвещейиыеучастки носителяпросветляются (см, фиг.2).На освещен,ных участках" частицы не перемещаются,эти участки остаются темными. Получается "негативноеизображение.Чувствительность" носителя определяется крутизной температурной зави-.симости свойств материала частйц вобласти Фазового перехода в твердом" состояний", т.е., например, температурной эависймостью магнитной восйриим-.чивости и диэлектрической проницае- Щ мости.Изменение температуры .на 1 К вблизи темперагуры фазового перехода(48 С) выэйвает изменение магнитикупроницаемосТи более чем на 2000, Энерр гия записи натаком носителе приближенно рассчитывается по формуле%40 ОЙТр/К( К, /рс ;й где Ч - энергия записи, Дж/сма - радиус частицы, см,ЬТ - температурный интервал Фазового перехода, используемый в"момент записи .(он может быть равным 0,01"К пу"тем выбора условий записи,что необходимо для передачи полутонов);К ,К - коэффициенты теплопровод 2йости дисперсионной средыи чаСтиц, Вт/см К,Я, - коэффициенты плотности дис- .персионной среды и частицг/смС,С- коэффйцйенты теплостойкости дисперсиойной среды и .частиц, Дж/гК, .Наарймер, носитель, гетерогеннаясмесь которого выполнена иэ парафина (дисперсионная среда) и никельр цинкового феррита (дисперсная фаза)имеет энергию записи 10-6 Дж/см придиаметре частиц 1 мкм,Для реализации записи температуруносителя можно поддерживать с относительно небольшой точностью (единицы градусов) на некотором среднемуровне. между температурой размягчения дисперсионной среды и температурой Фазового перехода материала частиц, что"обеспечивает возможность50 прострайственного перераспределениячастиц. ОднаКо для"получеиия высокой чувСтвите)тЬнбсти необходимо приблизить температуру носителя к темпера.туре Фазового перехода материала часДля Фиксации иэображения достаточно охладить носитель С Йэображениемниже температуры размягчения дясперсионной среды.Для улучшения сохранности носителя частицы выполняют с оболочкой иэвещества не взаимодействующего свнешним силовым полем и имеющего темйературу размягчения.выше темйературы фазового перехода материала частиц, например иэ полимера.Для Йовыаениястойкости:носителя опри хранении и обеспечения долговеч-;ности иэображения на гетерогеннойсмеси дополнительно выполняют защит ный слой из вещества "с температуройРазмягчения выше температуры фаэового прехода материала частиц, напри:"мер из полимера, Этот .слой предохраняет гетерогенную смесь от пйли ивлагиЫнрокий спектральный диапазон . 2 Очувствительности носмтеля позволяетосуществить запись как излучением.так и Мепосредстэенио с помощью теп-лового нагрева,Носитель может бъиь многократно . 23яспольэоэан для записи изббражеяйя.Число циклов: эавясь иэображеиияСтираное эаписанноГо изображенйя. запись новогоизображеаия: - свыще 10,3Процесс стирания записанного иэор- уражения и подготовки носителя для: последующей записи осуществляют,например, нагревом носителя до темпера-.турй выше температуры раэмягчеивядисперсионной среды и перемешиааиием частиц с помощью ультразвука доих равномерного распределения в дисперсионяой среде споследующим ох"лаадением. "П р я м е р 1. Носитель выполнениз йодлбжки (обычная бумага), гетеро-. 40геннойсмеси, в которой дисперсионйая среда выпоЛнеяа из поликзобутена,имеющего температуру йлавления 44 фС,а дисперсная фаза (частицы) выполне на иэ никель-.цинкового феррита И 1 о 45ЕПГе О с температурой фазового пе-рехода в твердом состояним 48 :Диаметр частиц 1 мкм, наименьшая энергиязаписи на носителе 10 6 Дж/см, тол-щина покровяого слоя Л мкм, .концеит"фрация частиц 10 фсм З рабочий интервалтемператур носителя 44-48 С. Для Записи необходимо внешнее магнитноеполе. Носитель и записанное изображеоние. стабильны до температуры 43 С.П р и м:е р 2, Носитель выполнениэ подложки (полиэтилентерефталатиая.пленка), гетерогенной смеси, в которой дисперсионная среда выполненаиз полякапролактояа с температуройплавления 55 ОС, а частицы иэ ФерритгРаната 1 юуСду ХЬ.Геу 9 А 4,1 01 ЙИЕЮЩЕго температуру фазового перехода втвердом состоянии (темйературу магнитных подрешетьк) 56 фС, Размер частиц 0,3 мкм, толщина гетерогенной . 3/смеси 8 мкм, концентрация частиц10"4 см ф,.рабочий интервал температур 55-5 бС, Носитель и записанноеиэображение стабильны до температуры55 С.П р и м е р ЗНоситель выполнЕниз подложки-пленки триацетата целлюлозы, гетерогенной смеси, в которойдисперсионная среда выполнена из полибутилакрилата с температурой размягчения 46 С и температурой плавленйя 47 С,. а частицы выполнены изтриглицийсульфата с температурой фазового перехода (точка Кюри) 47 С.Частицы триглицинсульфата (сегнетоэлектрика) выполнены с оболочкой иэФтороорганическоголака фс добавкой черного красителя. Толщина обо-лочки 1 мкм, суммарный размер частицс оболочкой 2 мкм; толщина гетерогеяиой смеси 20 мкм. Для записи необходимо внешнее электрическое поле.Носитель и записанное изображение устойчивы до 46"С.П р и м е р 4. Носитель выполнентак же, как в примере 1, и дополнительно выполнен с защитным слоем изтриацетата целлюлозы. Этот носительимеет значительно более высокую стойкость при хранении и долговечностьзаписанного яа нем изображения, чем,например, термореактивная бумага.Этосвязано с тем, что обычное тепловоевоздействие, при котором в термореактивнойбумаге начинается разложение или реакция с участием активногохимического вещества, не оказываетвоздействия на носитель до температуры размягчения дисперсионной сны. При,отсутствии внешнего силового поля вносителе не происходит.перераспределения частиц или их химического раз-ложения, Поэтому носитель с иэображением в отличие от термореактивяойбумаги устойчив на свету,Вещества, иэ которых изготавливается носитель, не являются дефицитными и могут быть легко получены вбольшом количестве при невысокой стоимости. Для производства носителяможно использовать стандартное оборудование, примейяемое для производства магнйтной ленты и обычныхфото,материалов.Запись яегативноГо изображения наукаэанном носителе осуществляют следующим образом.1. Нагревают носитель, содержащийоснбву и покровный слой, которыйпредставляет собой гетерогенную смесьйз дисперсионной среды и дисперснойФазы, выполненной из материала, способного взаимодействовать с внешнимсиловым нолем и имеющего при изменеийи температуры фазовый переход втвердом состоянии, при котором он меняет способность взаимодействия свнешйим полем, а дисперсиояная средавыполнена иэ материала с теипературой размягчения ниже температуры фазового перехода материала частиц,до температуры между температурой размягчения дисперсионной среды и температурой Фазового перехода материала дисперсной фазы.2. Создают иэображение на указанном носителе с помощью потока энергии, например тепловой, световой, и поддерживают указанный поток до нагрева частиц дисперсной фазы до температуры фазового перехода материала частица3. Включают внешнее силовое поле, обеспечивающее возможность изменения пространственного расположения ненагретых частиц, на время, достаточ ное для получения видимого изображения.4. Охлаждают носитель до температуры ниже температуры размягчения.дисперсиониой средыОперация 2 аналогична обычнойоперации экспоййрования, операция 4 -обычной операцйи ФиксироВания. Опера 20 ции 1 и 3 связаны:со свойствами используемого для записи носителя и в 25 совокупности с операциями 2 и 4 обеспечивают достижение поставленной цели. В покровном слое. нагретого. носителя дисперсная фаза распределена равномерно.)дополнительный нагрев частиц дисперсной фазы за счет записываюшего потока энергии выше температуры фазового перехода материала,изкоторого они выполнены, приводит крезкому уменьшению их способностивзаймодействовать с внешним силовым полам, и в нагретых участках части:- цы дисверсной Фазы остаются неподВижными при включении внешнего силового поля. Исходная оптическая плотность в этих участках не изменяется.В пробельных участках изображениядополнительно не нагретые записывающим потоком энергии частицы дисперсной фазы сохраняют способность пересеятеля для записи изображения процессвытирания записанного изображения иподготовки носителя для последующей мешаться под действием внешнего силового поля, поэтому при включений по.ля частицы дисперсной фазы располагаются в соответствии с картиной си. ловых линий этого поля в нити, орйен- р тированные перпендикулярно к ловерх-.ности носителя. При этом плотность. видимых частиц на единицу поверхности в таких участках уменьшается.Образуется негативное изображение.Так как изображение в сПособе формируется под воздействием внешнего свлоэого поля, нагрев или облучение носителя вплотьдо"темературы раз Мягчения растворителя не приводит к изменению иэображения. Это обеспечи- бо , вает его долговечность. В случае надобнОсти повторного использования нозаписи может быть осуществлен различными способами, например носительнагревают до температуры размягченияматериала дисперсионной среды и перемешивают частицы дисперсной фазы . ультразвуком до их равномерного распределения в дисперсионной среде, а затем охлаждают ниже температуры размягчения дисперсионной среды.Высокое качество изображения обеспечивается использованием носителя,обладающего. высокой чувствительностью,Оптимальным является нагрев носителя до температуры, которая не более, чем на 5 фС меньше температуры фазового перехода катериала частицдисперсной фазы. Если носитель, в котором дисперсионная среда выполненаиз парафина, а дисперсная фаза - изникель-цинкового Феррита с размеромчастиц 1 мкм, нагрет вйлоть до тем-:пературы фазового перехода феррита,то его чувствительность составляет10 Дк/см (энергия записи) без при,2.менения каких-либО обычных средств"усиления чувствительности, напримерФотойолупроводника, омещаемого. перед носйтелем; Время экспозиции приуказанной чувствительности меньше внескблько раз пб сравнению с времейем экспозиции на термореактивнойбУмаге при использовании тех же исс,точников нагрева. При этом чувствительность по спектру расширяется,так:как нагрев частиц дисперсной фазыпроисходит ие только от ИК-излучения,. но и других потоков энергии, которые. поглощаются частицами дисперснойфазы или дисперсионной средой, например .потоками электронов, нейтронов,СВЧ" излученнем и т.д, Например, облучение материала, содержащего ферритовые: частицы, потоком СВЧ-излучения через металлическую маску создает:наносителе картину, соответствующуюэтой маске; т.е. изображение можнозаписывать путем проецирования егона носитель, Кроме того, созданиеизображения на носителе может бытьосуществлено непосредственным воздеиствием:ноля объекта, например теплового, которое в заданных местах разогревает участки носителя до темпе" ратурЫ выше температуры фазового перехода материала дисперсной Фазы.. В качестве материала частиц дисперсной фазы можно использовать магйитиМ материалй и соответственновнешнее магнитное поле, или сегнето,или антисегнетоэлектрические материалы и соответственно электрическоеполе..Н р и"м е р 5. Носитель, состоящий из Основы и покровного слоя, содержащего пориизобутен (температура плавленйя 44 С) и частицы феррита й , Еп Ге 04 (температура Фазового перехода - температура Кюри 48 фС), нагревайт до 47 ОС, проецируют на по/"10 верхность носителя изображение с по" мощью кварцевой лампы накаливания мощностью 800 Вт в течение 0,1 с, включают внешнее магнитное поле на 0,1 с., охлаждают полученное иэображе.ние по крайней мере до 43 С.П р и м е р 6. К носителю для за- . писи изображения, использованному в примере 5, подносят тело, температу" ра в раэлйчных точках которого различная и находится в интервале 45- 50 ОС. Через 0,1 с включают .внешнее магнитное. поле на 0,1 с, тело удаля-: ют, носитель охлаждают до температуры ниже 43 фс. изображение на носителе соответствует картине нагрева тела. 15Иэображение на носителе в примерах 5 и 6 сохраняется беэ измейения при световом воздействии и нагреве носителя вплоть до 43 ОС, Изображе-ние в обоих случаях негатввное, т.е, 2 О . нагретым или светлым участкам изображения соответствуют теМные участки на носителе с записанным изображенй ем.Использование теплового способа записи негативного изображения обес-печивает по сравнению с существующими способами записи на бессеребряные носители следующие преимущества; првцшение чувствительности записи," увеличение срока сохранности записанного изображения возможностьмногократного использования, т.е.проведение большого числа циклой:- завись иэображения - стирание " на од" ном и том же носителе дешевизну за 1писывающей среды. Т Трсдрп нос Фа зОгде Трс,з, - температура размягчениядисперсионной среды,Тесэ - температура Фазового перехода материала дисперсной фазы, а экспонируют носитель до нагревания материала дисперснойфазы в освещенных участках до Тс после чеговключают внешнее силовоеполе.8, Способ по п. 7, о т л и ч а ющ и й с я тем, что нагрев носителяпроизводят до температуры Трасс, которую выбирают иэ условия Формула изобретения 45 1, Носитель для тепловой записи негативного иэображения, содержащий подложку и гетерогенную смесь в виде различающихся по прозрачности 5 ц дисперсионной среды и дисперсной Фазы из частиц, способных взаимодействовать с внешним силовым полем, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью увеличения его стойкости и воз можностн многократного использования, а также увеличения долговечности иэображения, в нем частицы дисперсной фазы выполнены из материала, имеющего в твердом состоянии в рабочем диапазоне температур Фазовый пе реход с возможностью изменения способности материала частиц взаимодействовать с внешним силовым полем,а дисперсионная среда: выполнена из ма-. териала с температурой размягчения65 ПеречисленныЕ преимущества обеспечивают повышение качества записи негативного изображения и позволяет получить значительный экономический эффект. ниже температуры фазового перехода материала дисперсной Фазы.2. Носитель по и. 1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что дисперсная фаза выполнена из магнитного материала, имеющего Фазовый переход в твердом состоянии в рабочем диапазоне тЕмператур 15-250 С.3. Носитель по н. 1, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что дисперсная фаза выполнена из сегнетоэлектрического материала, имеющего Фазовый переход в твердом состоянии в рабочем диапаэоне температур 15-250 С,4.Носитель по пп,1-3, о т л ич а ю щ и й с я тем, что температура плавления дисперсионной среды ниже температуры фазового перехода в твердом состоянии материала дисперсной Фазы.5. Носитель по пп. 1-4, о т л ич а ю щ и й с я тем, что частицы дисперсной Фазы выполненй с оболочкой иэ вещества с температурой размягчения выше температуры фазового перехода материала частиц.6. Носитель по пп.1-5, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что на гетерогенной смесй дополнительно выполнен защитный слой из вещества с температурой размягчения выше температуры Фазового перехода материала частиц7. Способ записи .негативногоизображения на носитель по пп. 1-6 путем нагрева и экспонирования носителя и Фиксации полученного изображения охлаждением, о т л и ч а ющ и й с я тем, что носитель нагревают до теМпературы Тос , которая выбирается из условия оФаз.н с фсоприоритет пунктов. 7, 8 исчислятьот31. 08 78.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРпо заявке Р 2462902/18-10,кл. О. 03 С 5/ОО, 1977.2. Иванов Р.Н. РепрЬграфия. М197.7, с. 287.784556 Юет СФ Редактор Т.Иванова Тееетееещеещвеееефтттвйвт Заказ 6775/бб Т ВНИИПИ ГОсу по:делаМ 113035, Москмар т вщ Филиал ППП фПатентфф,роектная,уЛ Уж оставитель Л.Тепловаеехред А. Бабинец КорректортввтйвттттттттЬттвтфттвтттщттттирМ %Об. . Подписноедарственного комитета СССРизобретений и открытийква, Ж, Раушскай наб.",.д. 4тщтттт вщт фтттЕещтеетттттттщтвтт в