РЕГИСТРАЦИЯ РАСТРИРОВАННЫХ ИЗОБРАЖЕНИй НА ФОТОТЕРМОПЛАСТИЧЕСКОМ НОСИТЕЛЕ С ЗАТРАВОЧНЫМ РЕЛЬЕФОМ

Л.М.Панасюк, И.В.Чапурин

Молдавский государственный университет

277009, Молдова, г.Кишинев, ул. Матеевича, 60

Введение

Процессы, происходящие в термопластическом слое фототермопластического носителя (ФТПН) при его коронной зарядке и разогреве определяются электрическими, механическими и гидродинамическими параметрами слоя [1-3], в том числе состоянием поверхности термопластика и наличием на нем начального (так называемого "затравочного") рельефа [4,5]. При коронной зарядке происходит модуляция плотности поверхностного заряда на деформированной поверхности, что приводит к неравновесному распределению электрических деформирующих сил, т.е. к реализации электрокапиллярного эффекта [6]. Деформирующие силы изменяют начальный рельеф, а это приводит, в свою очередь, к изменению самих электрокапиллярных сил. Взаимодействие данных процессов рассмотрено в [6] для случая масляного рельефографического носителя, когда электрокапиллярный эффект дает возможность адекватного описания протекающих в носителе процессов. Целью настоящей работы являлось исследование процессов усиления и релаксации предварительно сформированного на термопластическом слое поверхностного рельефа при фототермопластической записи на двухслойном ФТПН.

Методика исследований

Для экспериментального исследования была использована методика записи на ФТПН с двумя циклами зарядки [7]. Она включает следующие стадии: 1. Предварительное формирование затравочного растрового рельефа путем записи интерференционной решетки с пространственной частотой, равной резонансной для используемой толщины термопластика, причем упорядоченная деформация развивалась до равновесного состояния, определяемого условиями записи; 2. Частичное затирание этого рельефа в отсутствие зарядки при продолжающемся разогреве носителя, которое проводилось до достижения некоторого наперед заданного значения дифракционной эффективности (ДЭ) упорядоченного рельефа. По известной величине ДЭ оценивалось значение глубины рельефа при условии его малости. Поэтому задача формирования на поверхности ФТПН рельефа различной глубины сводилась на этой стадии к выбору соответствующей длительности частичного термического затирания равновесного растрового рельефа; 3. Исследование фотографических характеристик изображения сенситометрического клина освещенностей при повторной зарядке носителя.

Достоинствами данной методики являются простота получения любой, даже сколь угодно малой глубины затравочного растрового рельефа, а также малый разброс глубины и размеров деформаций по площади носителя.

В качестве исходного для получения ФТПН с затравочным растровым рельефом был выбран носитель, состоящий из последовательно нанесенных на ленточную ПЭТФ-подложку металлического хромового слоя, фоточувствительного полупроводникового слоя состава 70% As₂Se₃ + 30% As₂S₃ и деформируемого термопластического слоя из сополимера стирола с бутилметакрилатом в соотношении 1:1. Пространственная частота растра выбиралась равной резонансной для используемой толщины термопластического слоя ФТПН и для выбранных условий записи составляла 250 мм^-1.

Наиболее удобно поддерживать температуру ФТПН постоянной на протяжении всего процесса предварительного растрирования, причем она должна обеспечивать высокоэластичное состояние термопластического слоя. Нами исследовались процессы, происходящие в системе ФТПН при формировании растрового рельефа, его частичном термическом стирании и записи регистрируемого изображения для температуры Т=65^оС. При этом управление параметрами затравочного растрового рельефа осуществляли изменением времени его частичного термического стирания t_ст при постоянстве условий получения растра.

Тенденции развития неустойчивости заряженной поверхности растрированного термопластического слоя

При записи изображений на предварительно растрированный ФТПН определяющую роль играет эффект памяти термопластика, который заключается в проявлении первоначально зарегистрированного на ФТПН изображения при повторной зарядке и разогреве носителя после воздействия на него затирающего теплового поля и определяется наличием на поверхности ФТПН затравочного растрового рельефа. Изменением его глубины можно влиять на вид кинетических кривых развития

поверхностного рельефа носителя при повторной зарядке и освещении регистрируемым изображением.

При этом уравнение движения термопластического слоя под действием электрокапиллярных сил, зависящее, согласно [6], от нормированной глубины рельефа B=Ak, записывается в виде

(1)

а плотность поверхностного заряда представляется как

s = s _о + s ₁ cos(kx) (2)

Коэффициент t _m есть характерное время механической релаксации вязкоупругой жидкости, а коэффициенты Y и w _y , принимающие положительные значения во всей области изменения kd, определяют процессы эволюции поверхностного рельефа при воздействии модулированной по поверхности плотности заряда с амплитудой s ₁ и частотой k . Значения коэффициентов F и w _f могут принимать как положительные, так и отрицательные значения и определяют влияние размерной зарядки s о рельефной поверхности ТП на дальнейшее развитие этого рельефа [6].

При повторной зарядке ФТПН с затравочным растровым рельефом возможны следующие тенденции развития этого рельефа:

1. Необратимый рост рельефа на всю толщину деформируемого слоя;

2. Кратковременное интенсивное увеличение глубины затравочного рельефа и последующий ее спад с характерным временем, пропорциональным времени механической релаксации вязкоупругой жидкости t _m.

3. Заплывание затравочного рельефа с характерным временем t _m или несколько большим;

4. Экспериментально обнаруженное нами ускоренное заплывание (с временем, меньшим t _m) затравочного растра в неосвещаемых участках ФТПН при его повторной зарядке в "мягком" режиме.

Установлено, что на эволюцию поверхностного рельефа в системе "полупроводник-высокоэластичный термопластик с деформированной свободной поверхностью" влияют как реологические и фотоэлектрические параметры ФТПН, так и условия зарядовой сенсибилизации и освещения носителя. Кроме того, на но-

сителе с начальным поверхностным рельефом по сравнению с недеформированным ФТПН происходит увеличение скорости роста поверхностных деформаций.

Формирование полутоновых рельефных изображений при

записи на предварительно растрированный ФТПН

Рассмотрим некоторые особенности записи оптической информации на ФТПН с затравочным растровым рельефом. Для этого по описанной методике на носителе записывался интерференционный растр в течение t_з=1.5 с при потенциале короны V_c=6.3 кВ и температуре носителя Т=65^оС, после чего проводили его частичное термическое стирание в изотермическом режиме за время t_ст.

Рис.1. Зависимость ДЭ затравочного растра от времени

частичного термического стирания.

Полученный на ФТПН затравочный рельеф характеризуется величиной дифракционной эффективности h _о, зависимость которой от времени t_cт приведена на рис.1. Данный график является по сути калибровочной кривой и позволяет при неизменных условиях записи растра изменять затравочный рельеф варьированием только одного параметра t_ст.

На предварительно растрированный ФТПН осуществляли запись изображения стандартного 9-ступенчатого клина осве-

щенностей в процессе повторной зарядки носителя продолжительностью t_з¢ =1 с. Установлено, что в отсутствие остаточного поверхностного заряда к началу записи регистрируемого изображения реализуется позитивный процесс записи, когда наиболее освещенным участкам носителя соответствует наибольшая ДЭ в зарегистрированном изображении. При наличии остаточного заряда и значительной глубине затравочного растра соотношение ДЭ обратное и реализуется процесс записи. Сказанное выше иллюстрируется рис.2.

Как видно из рис.2, наилучшая передача полутонов в изображении и наибольшее значение отношения h _св/h _Т (а это фактически величина ОСШ) достигается при величинах h _о , лежащих в интервале 0,1¸ 0,3%. Выполнение этого критерия в значительной мере обеспечивает хорошее качество зарегистрированного изображения.

Рис.2. Зависимость ДЭ на различных градациях зарегистри рованного клина освещенностей от ДЭ затравочного растра.

Е, лк : 1 - 0; 2 - 2; 3 - 8; 4 - 11.

 

Фотографические характеристики при регистрации

изображений на предварительно растрированном ФТПН

Зависимости фотографических характеристик предварительно растрированных ФТПН от времени t_ст определялись по

методике, описанной в [8] и включающей в себя сканирование кадра носителя сфокусированным лазерным лучом с регистрацией результатов измерения в первом порядке дифракции и последующим представлением полученной базы в виде характеристических кривых lg(h _св/h _Т)=f(lg Et). Из семейства характеристических кривых для каждого из режимов записи определялись значения фотографической чувствительности S, коэффициента контрастности g и максимального контраста в зарегистрированном изображении К_m=(h _св/h _Т)_max. Графики зависимости этих величин от времени стирания t_ст приведены на рис.3.

Рис.3. Зависимости максимального контраста зарегистрированного изображения (а), коэффициента контрастности (б) и фоточувствительности (в) предварительно растрированного ФТПН от времени частичного затирания растра при различных потенциалах коронной зарядки. V_с, кВ: 1 - 6,1; 2 - 6,3; 3 - 6,6.

Как видно из рис.3, промежуточный режим записи на предварительно растрированном ФТПН, обеспечивающий достаточно высокий уровень ДЭ в освещаемых участках носителя в сочетании с низкой величиной ДЭ в фоновых участках, позволяет достигнуть наибольших по сравнению с другими режимами значений фотографических характеристик ФТПН при оптимальной величине

 

h _о=0,1¸ 0,3%, характеризующей затравочный растровый рельеф носителя и определенный из калибровочной кривой (рис.1). При этом максимальные значения фоточувствительности S достига-

ются при затравочном растре с h _о=0,2¸ 0,25%, а максимум зависимостей g и К_m достигаются при h _о=0,1¸ 0,15%,

Так как величины g и К_m изменяются по кривым с максимумом, достигаемым при одинаковых величинах t_ст=t_опт для всех потенциалов повторной зарядки, то это позволило из сопоставления с калибровачной кривой (рис.1) предположить обусловленность величины t_опт моментом полной релаксации механических напряжений в ТП при изотермическом сглаживании его рельефа [9]. Величина времени t _m механической релаксации определяются по методике [10], поэтому оптимизацию процесса записи на предварительно растрированных ФТПН для получения на нем высококонтрастных изображений проводят выбором момента начала повторной зарядки и экспонирования изображения по истечении времени t_опт частичного заплывания растрового рельефа, равному расчетному значению времени t _m.

Указанные особенности позволяют дать практические рекомендации по оптимизации процессов получения затравочного растра носителя и процессов записи на нем.

ЛИТЕРАТУРА

1. Must F. Beitrage zur Theorie des Eidophor Verfahrens / Dis.Nat.Wiss., 1956.

2. Недужий С.А., Статников Ю.Г. Физические основы процесса преобразования скрытого изображения в эффективное при термопластической записи / Обзорная информация. Сер.Хим.- фотогр.промышленность.- М.: НИИТЭХИМ, 1977,- с.4-9.

3. Находкин Н.Г., Новоселец М.К. Термопластическое проявление для вязкоупругих реологических моделей деформируемого слоя // Фундаментальные основы оптической памяти и cреды.- Киев, 1982.- Вып.13.- с.48-58.

4. Killat U. Revised dynamical Theory of thermoplastic deformation || J.Appl.Phys., 1975.- v.46.-№12.- pp.5169-5172.

5. Storsk E., Wolf U. Theorie der Thermoplastischen Bilddarstelung // Siemens Forch.- u.Entwicl.- Ber., 1977.- v.6-№2.- pp.63-68.

6. Гущо Ю.П. Рельефографический процесс на масляных носителях // Перспективы и возможности несеребряной фотографии.- Л.: Химия, 1988.- с.196-227.

 

7. Панасюк Л.М., Чапурин И.В. Фототермопластическая запись информации на предварительно растрированном носителе // Проблемы оптической записи. Тез.докл.IV Всес.конф.- М., 1990.- с.33-34.

8. Панасюк Л.М., Воровьев В.Г., Беляева Л.Н. Сенситометрические характеристики фототермопластических носителей при записи изображений с несущей частотой // Успехи научной фотографии.- М., 1985.- т.23.- с.194-200.

9. Чапурин И.В., Панасюк Л.М., Бондаренко Л.Н. Сенситометрические характеристики предварительно растрированных фототермопластических носителей // Оптическое изображение и регистрирующие среды. Тез.докл. II Всес.конф.- Л., 1990.- т.1.- с.180-181.

10. Манушевич Г.Н., Музалевский А.А. и др. Способ определения вязкоупругих параметров сред / Авт.свид. 1291845 СССР, 1987.