DE1078438B

DE1078438B - Thermal copying process using the original shadow

Info

Publication number: DE1078438B
Application number: DEM33797A
Authority: DE
Inventors: Carl A Kuhrmeyer; Donal G Kimble; Carl S Miller
Original assignee: Minnesota Mining and Manufacturing Co
Current assignee: 3M Co
Priority date: 1956-04-02
Filing date: 1957-04-01
Publication date: 1960-03-24
Also published as: GB863366A; NL113883C; NL221123A; FR1170519A; US2919349A; CH362602A; BE560955A; NL221124A; DE1086719B; BE560956A; CH357750A; NL113884C; GB863641A

Description

Die Erfindung betrifft ein sogenanntes »Thermokopierverfahren« unter Verwendung des Vorlageschattens. The invention relates to a so-called "thermal copying process" using the master shadow.

Es sind Verfahren zur Herstellung von dauerhaften Reproduktionen von solchen Originalen bekannt, die aus Flächen bestehen, die Strahlungsenergie absorbieren, und anderen sichtbar abweichenden Flächen, die für Strahlungsenergie durchlässig sind, wobei unter das Original ein schnell reagierendes, wärmeempfindliches, die Strahlungsenergie aufnehmendes Material gelegt und das Original mit einer Energieart bestrahlt wird, auf die das Kopiermaterial empfindlich ist.There are known methods for producing permanent reproductions of such originals, the consist of surfaces that absorb radiant energy and other visibly different surfaces, which are permeable to radiant energy, with a fast-reacting, heat-sensitive, placed the material absorbing the radiation energy and the original with a type of energy is irradiated to which the copy material is sensitive.

Erfindungsgemäß wird eine Umkehr dieser Wirkung der Strahlungsumkehr dadurch erreicht, daß die Intensität der Strahlung so kräftig und ihre Einwirkungsdauer so kurz ist, daß eine sichtbare Änderung nur in den den durchlässigen Flächen des Originals entsprechenden Flächen des Strahlungsaufnehmenden, wärmeempfindlichen Kopiermaterials erfolgt, während eine sichtbare Änderung in denjenigen Flächen verhütet wird, die den Absorptionsflächen des Originals entsprechen.According to the invention, a reversal of this effect of the radiation reversal is achieved in that the intensity the radiation is so strong and its duration of action so short that a visible change is only in the surfaces of the radiation absorbent corresponding to the transparent surfaces of the original, heat-sensitive copying material occurs while preventing a visible change in those areas that correspond to the absorption areas of the original.

Da das neue Verfahren unter, Verwendung des Vorlageschattens erfolgt, kann es einfach als Schattenkopierverfahren bezeichnet werden. Bei diesem Verfahren wird kräftige Strahlungsenergie durch die verhältnismäßig durchsichtigen druckfarbenfreien Flächen einer zu kopierenden gedruckten Seite oder einer anderen graphischen Vorlage hindurch auf ein schnellreaktives, wärmeempfindliches Kopierpapier gerichtet, das die Strahlungsenergie aufzunehmen vermag. Die Strahlungsenergie wird innerhalb des wärmeempfindlichen Kopierpapieres in ein von der Vorlage bestimmtes Muster umgewandelt, das auf der Bildung einer sichtbaren Aufzeichnung in dem Kopiermaterial beruht.Since the new method is made using the original shadow, it can be used simply as a shadow copying method are designated. In this process, powerful radiant energy is generated by the relatively transparent ink-free areas of a printed page to be copied or directed through another graphic original onto a fast-reacting, heat-sensitive copier paper, that is able to absorb the radiation energy. The radiant energy is inside the heat sensitive Copy paper converted into a pattern determined by the original, which is based on the formation a visible record in the copy material is based.

Die Erfindung ist besonders verwendbar zum Herstellen einer Kopie oder mehrerer Kopien von Druckvorlagen, Zeichnungen, Fhotographien oder anderen Arten von Vorlagen unmittelbar aus dem Original. Es ist lediglich die richtige Auswahl des wärmeempfindlichen Kopiermaterials in bezug auf das Original und die Bestrahlung desselben mit einer Energie erforderlich, die darauf sichtbare Reaktionen hervorruft. Es wird eine getreue Kopie unmittelbar erzeugt, ohne daß das Entwickeln eines latenten Bildes oder eine andere Art Nachbehandlung erforderlich ist. Es können sowohl Negativkopien als auch Positivkopien leicht hergestellt werden.The invention is particularly useful for making one or more copies of artwork, drawings, photographs, or others Types of templates directly from the original. It is just the correct selection of the heat sensitive one Copy material with respect to the original and irradiation of the same with an energy required, which causes visible reactions to it. A faithful copy is created immediately, without developing a latent image or other type of post-processing is required. It can do both Negative copies as well as positive copies can be easily made.

Die Erfindung läßt sich zum Kopieren aller Arten von Originaldokumenten verwenden, die sichtbare Zeichen tragen, einschließlich gemalter, gedruckter oder gefärbter als auch kopierter oder mit der Thermokopierverfahren
unter Verwendung des VorlageschattensThe invention can be used for copying all types of original documents bearing visible characters, including painted, printed or colored as well as copied or thermal copying processes
using the master shadow

Anmelder:
Minnesota Mining
and Manufacturing Company,
ίο Saint Paul, Minn. (V. St. A.)Applicant:
Minnesota Mining
and Manufacturing Company,
ίο Saint Paul, Minn. (V. St. A.)

Vertreter: Dr.-Ing. H. Ruschke,
Berlin-Friedenau, Lauterstr. 37,
und Dipl.-Ing. K. Grentzenberg,
München 27, PatentanwälteRepresentative: Dr.-Ing. H. Ruschke,
Berlin-Friedenau, Lauterstr. 37,
and Dipl.-Ing. K. Grentzenberg,
Munich 27, patent attorneys

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 2. April 1956Claimed priority:
V. St. v. America April 2, 1956

Carl A. Kuhrmeyer, Donal G. KimbleCarl A. Kuhrmeyer, Donal G. Kimble

und Carl S. Miller, Saint Paul, Minn. (V. St. Α.),and Carl S. Miller, Saint Paul, Minn. (V. St. Α.),

sind als Erfinder genannt wordenhave been named as inventors

Maschine geschriebener Vorlagen, bei denen die Unterlage oder das Unterlagematerial einen wesentlichen Teil der verwendeten Strahlungsenergie durchläßt. Es sind Mitteilungen, die mit Tinten aller Farben auf durchsichtigen Filmen, Papier u. dgl. beschrieben worden sind, kopiert worden, ebenso Mitteilungen, die durch hektographisches Verfahren hergestellt sind, und Mitteilungen, die mit organischen Farbstoffen hergestellt sind, welche auf weißes Papier übertragen wurden.Machine-written documents where the backing or backing material is an essential Part of the radiation energy used lets through. There are messages made with inks of all colors transparent films, paper and the like have been copied, as have messages written on produced by the hectographic process, and messages made with organic dyes which have been transferred onto white paper.

Die (nicht im richtigen Maßstab dargestellte) Zeichnung zeigt einen Streifen 10 wärmeempfindlichen Kopiermaterials, das unter einer graphischen Vorlage 11 angeordnet ist, auf die eine kräftige Bestrahlungsenergie von der Quelle 13 einwirkt. Das hier dargestellte Kopiermaterial besteht aus einem Träger 14 und einer wärmeempfindlichen Schicht 15. Das graphische Original hat gefärbte Flächen 16 und farbstofffreie Flächen 17. Durch Einschaltung der Entladelampe 13 wird im Streifen 10 eine negative Kopie der graphischen Vorlage oder des Originals 11 unmittelbar hergestellt, d. h., die Flächen der wärmeempfindlichen Schicht unterhalb der farbstofffreien Flächen 17 der Vorlage 11 werden sichtbar geändert, wie in der Zeichnung dargestellt ist.The drawing (not shown to the correct scale) shows a strip 10 which is heat sensitive Copy material, which is arranged under a graphic original 11, on which a powerful irradiation energy from the source 13 acts. The one shown here Copy material consists of a carrier 14 and a heat-sensitive layer 15. The graphic Original has colored areas 16 and dye-free areas 17. By switching on the discharge lamp 13 becomes a negative copy of the graphic template or the original 11 in the strip 10 immediately manufactured, d. that is, the areas of the heat-sensitive layer below the dye-free layer Areas 17 of the template 11 are visibly changed, as shown in the drawing.

Kräftige Photoblitzröhren bilden zwar auch eine verwendbare Quelle für hochintensive Strahlungs-Powerful photo flash tubes are also a usable source of high-intensity radiation

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energie, jedoch werden andere Quellen bevorzugt, die eine noch höhere Ausgangsleistung haben. Eine dieser Energiequellen besteht, wie in der Zeichnung angedeutet, aus einer Pyrex-Glas- oder Quarzröhre von etwa 250 mm Länge, die an jedem Ende eine Elektrode hat, mit unter Unterdruck stehendem Xenon oder einem anderen inerten Gas gefüllt und auf der Außenseite mit einer offenen Drahtspirale bewickelt ist. Die Spirale ist mit einer Funkenspule von 20 000 V verbunden, während die Elektroden der Entladeröhre mit einer Energiespeichervorrichtung verbunden sind, die eine Spannung von 2600V Gleichstrom liefert und eine 500-Watt-Sekunden-Entladung zur Einwirkung bringt. Das Einschalten der Röhre durch Schließen des zur Funkenspule führenden Stromkreises ergibt einen kräftigen Blitz mit einer Dauer von 1000 MikroSekunden und mit einer Spitzenintensität, die nach etwa 100 Mikrosekunden erreicht wird. Die Intensität ist hoch in dem Infrarotbereich und besonders hoch in dem sichtbaren Bereich.energy, however, other sources are preferred which have an even higher output power. One of these As indicated in the drawing, energy sources consist of a Pyrex glass or quartz tube from about 250 mm long, with an electrode at each end, with xenon under negative pressure or another inert gas and wrapped on the outside with an open wire spiral is. The spiral is connected to a spark coil of 20,000 V, while the electrodes are connected to the discharge tube connected to an energy storage device providing a voltage of 2600V DC delivers and causes a 500 watt-second discharge to act. Switching on the tube by closing the circuit leading to the spark coil results in a powerful lightning bolt with a Duration of 1000 microseconds and with a peak intensity that reaches after about 100 microseconds will. The intensity is high in the infrared range and particularly high in the visible range.

Die vorstehend beschriebene Energiequelle hat sich beim Reproduzieren von verschiedenen Arten von graphischen Vorlagen wirksam erwiesen, wenn das Kopieren auf ein die Strahlung absorbierendes, wärmeempfindliches Material nach dem nachstehend beschriebenen Verfahren erfolgte.The energy source described above has proven itself in reproducing various types of graphic originals have been shown to be effective when copying onto a radiation-absorbing, thermosensitive material was carried out according to the procedure described below.

Dieses Material kann z. B. aus einem Träger aus Papier oder einem anderen Stoff bestehen, der mit der Schicht einer Dispersion aus Ferristearat und Gallussäure in einer Lösung von Äthylcellulosebindemittel überzogen und bei geringer Erwärmung getrocknet ist.This material can e.g. B. consist of a carrier made of paper or other material with the Layer of a dispersion of ferric stearate and gallic acid in a solution of ethyl cellulose binder coated and dried at low temperature.

Der Aufstrich hat zuerst eine schwach hellbraune Farbe, diese ändert sich aber bei der Erwärmung auf etwa 90 bis 120° C sofort in ein bräunliches Schwarz. Für die Zwecke der Erfindung wird der Aufstrich durch Zusatz kleiner Pigmentmengen zum wärmeempfindlichen Aufstrich wesentlich verbessert. Titandioxyd und Ruß sowie viele andere farbige Pigmente können verwendet werden, jedoch ergeben hellfarbige Zusätze einen besseren Kontrast und erhöhen die Absorption für Strahlungsenergie in der wärmeempfindlichen Schicht. Aber auch das nicht pigmentierte Erzeugnis ist verwendbar, da für gewöhnlich unter das Kopierpapier 10 ein Unterlagenblatt gelegt wird, von dem ein großer Teil der durch das Kopierpapier hindurchtretenden Strahlungsenergie zu der wärmeempfindlichen Schicht reflektiert wird.The spread initially has a pale light brown color, but this changes when heated about 90 to 120 ° C immediately turns brownish black. For the purposes of the invention, the spread significantly improved by adding small amounts of pigment to the heat-sensitive spread. Titanium dioxide and carbon black as well as many other colored pigments can be used, but light colored pigments give Additives provide a better contrast and increase the absorption of radiant energy in the heat-sensitive Layer. But the non-pigmented product can also be used, as it is usually under the Copy paper 10, a document sheet is placed, a large part of which passes through the copy paper Radiant energy is reflected to the thermosensitive layer.

Ein anderes Beispiel für einen wärmeempfindlichen Aufstrich bildet eine Dispersion von Guajakharz und Cerstearat in einer Lösung von Äthylcellulose als Bindemittel, gewünschtenfalls gemeinsam mit Pigmenten. Der entstehende getrocknete Aufstrich hat anfänglich eine helle Farbe. Diese verwandelt sich in eine stabile dunkelgefärbte Tönung bei kurzer Erwärmung, wird aber dann bei weiter fortgesetzter Erwärmung für dauernd hellfarbig. Die Schicht wird daher vor der Bestrahlung mit einer gleichmäßigen dunkelgefärbten Tönung versehen. Erfolgt die Einwirkung mit der Strahlungsenergie durch ein graphisches Scliwarzweißoriginal hindurch, dann wird eine Kopie erhalten, die blaue Linien auf einem gelblichen Untergrund zeigt.Another example of a heat sensitive spread is a dispersion of guaiacum resin and Cerstearate in a solution of ethyl cellulose as a binder, if desired together with pigments. The resulting dried spread is initially light in color. This turns into a stable dark-colored tint when heated briefly, but then becomes with continued heating for permanently light-colored. The layer is therefore given a uniform before irradiation dark-colored tint. If the radiation energy is affected by a graphic If the original is black and white, a copy is obtained which has blue lines on a yellowish one Shows underground.

Verwendbare Reproduktionen von graphischen Vorlagen können mittels des Schattenkopierverfahrens auf den die Strahlung absorbierenden, wärmeempfindlichen Kopiermaterial erhalten werden, die eine dunkle oder farbige Unterlage aufweisen, die mit einer dünnen Deckschicht auf Teilchen von für gewöhnlich durchsichtigem, schmelzbarem Material versehen sind, z. B. Wachs oder wachsartigen Stoffen, die an der Unterlage befestigt und gegen Abheben durch ein nicht schmelzendes Bindemittel geschützt sind. Ein die Strahlung absorbierendes Pigment oder ein Farbstoff kann in der Schicht aus schmelzbaren Teilchen dispergiert sein, ist jedoch für gewöhnlich nicht erforderlich, da die wachsartige Schicht selbst stark absorbierend für Licht im sichtbaren Bereich ist.Usable reproductions of graphic originals can be obtained by means of the shadow copying process on the radiation-absorbing, heat-sensitive copying material which has a dark or colored base which is provided with a thin top layer on particles of usually transparent, fusible material, e.g. B. wax or waxy substances that are attached to the base and protected against lifting by a non-melting binder. A radiation-absorbing pigment or dye may be dispersed in the layer of fusible particles, however, is not usually necessary since the waxy layer strongly on sorptive itself for light in the visible range.

Viele andere die Strahlung absorbierende, wärmeempfindliche Kopierschichten sind zur Ausführung derMany other radiation-absorbing, heat-sensitive copying layers are used to implement the

ίο Erfindung verwendbar. Die obenerwähnten Beispiele dafür sind nur als erläuternde, nicht aber als begrenzende Beispiele zu werten.ίο invention can be used. The examples mentioned above these are only to be regarded as explanatory, but not as limiting examples.

Viele Materialien, beispielsweise Papier, Film, Textilstoff und Holz, können als Träger für den wärmeempfindlichen Aufstrich verwendet werden. Dünnes biegsames Material, beispielsweise Papier, wird für gewöhnlich bevorzugt. Die Unterlage kann die Strahlungswärme absorbieren, reflektieren oder durchlassen. Das Material selbst muß jedoch dieMany materials, such as paper, film, fabric, and wood, can be used as supports for the heat sensitive spreads can be used. Thin, flexible material, such as paper, is usually preferred. The base can absorb, reflect or reflect the radiant heat let through. However, the material itself must be the

ao Energie absorbieren können, die dann in Wärme umgewandelt und zur Erzeugung der gewünschten sichtbaren Änderung verwendet wird. Für gewöhnlich erfolgt die Absorption der Energie unmittelbar in der wärmeempfindlichen Schicht.ao can absorb energy, which is then converted into heat and used to create the desired visual change. Usually done the absorption of energy directly in the heat-sensitive layer.

Die Fähigkeit zum Herstellen klarer und scharfer Reproduktionen der graphischen Vorlage hängt erfahrungsgemäß von der Dauer der Blitzstrahlung und der Stärke des Blitzes oder der Entladung im sichtbaren Bereich ab. Das beschriebene Lampensystem ist sehr wirksam, soll aber nur als Beispiel dienen.Experience has shown that the ability to produce clear and sharp reproductions of the graphic original depends on the duration of the lightning radiation and the strength of the lightning or discharge in the visible Area. The lamp system described is very effective, but is only intended to serve as an example.

Weiterhin können besondere optische Systeme verwendet werden, um die Gleichförmigkeit der Strahlung zu erhöhen. Eine vergrößerte Kopierfläche wird leicht dadurch erhalten, daß mehrere Entladelampen verwendet werden, die gleichzeitig arbeiten, oder daß eine einzige Entladelampe in zweckdienlichen Intervallen über der in Frage stehenden Fläche entladen wird. Die Entladelampen können abwechselnd mit abgeflachten und ausgedehnten Flächen versehen sein, um die Gleichförmigkeit der Strahlung zu erhöhen.Furthermore, special optical systems can be used to ensure the uniformity of the radiation to increase. An enlarged copying area is easily obtained by using a plurality of discharge lamps operating at the same time, or that a single discharge lamp at appropriate intervals is discharged over the area in question. The discharge lamps can alternate with flattened ones and extended areas to increase the uniformity of the radiation.

Wie aus der Zeichnung zu ersehen ist, wird die aus der Quelle 13 kommende Strahlung von den bedruckten Flächen 16 des Originals aufgenommen und dort in Wärmeenergie verwandelt. Es ist jedoch zu beachten, daß keine sichtbare Änderung in denjenigen Flächen des Kopierpapiers erfolgt, die den bedruckten Flächen 16 entsprechen, wogegen die wärmeempfindliche Schicht in eine sichtbar abweichende Form in denjenigen Flächen umgewandelt wird, die den druckfarbenfreien Flächen 17 des Originals entsprechen. Es scheint, daß die in den bedruckten Flächen 16 aufgenommene Wärmeenergie zerstreut und an einem Erreichen der wärmeempfindlichen Schicht 15 durch die Unterlage 11 gehindert wird, die als wärmeisolierende Sperrschicht wirkt. Der Wärmeverlust durch Strahlung aus den bedruckten Flächen ist auch infolge der großen Intensität der Blitzentladung hoch. Wenn sehr dünnes oder stark wärmeleitfähiges durchsichtiges Material als Vorlage 11 verwendet werden, ist es erfahrungsgemäß erwünscht, eine zusätzliche Wärmesperrschicht zwischen diese und das Kopiermaterial 10 zu legen. Für diesen Zweck kann ein dünnes Seidensiebtuch verwendet werden. Das Original soll möglichst nahe am Kopierpapier gehalten werden, um eine Streuung der bilderzeugenden Energie zu verhüten. Wenn eine genügend kräftige Entladung kurzer Dauer erfolgt, kann die Wärmesperrschicht weggelassen werden.As can be seen from the drawing, the radiation coming from the source 13 is of the printed Areas 16 of the original recorded and converted there into thermal energy. However, it is too Note that there is no visible change in those areas of the copy paper that are the printed Areas 16 correspond, whereas the heat-sensitive layer in a visibly different shape in those areas is converted which correspond to the ink-free areas 17 of the original. It appears that the thermal energy absorbed in the printed areas 16 is dissipated and on reaching the heat-sensitive layer 15 is prevented by the base 11, which acts as a heat-insulating Barrier layer acts. The heat loss due to radiation from the printed areas is also due to the large Lightning discharge intensity high. If very thin or highly thermally conductive transparent material are used as template 11, experience shows that it is desirable to have an additional thermal barrier layer to place between this and the copy material 10. A thin silk cloth can be used for this purpose will. The original should be kept as close as possible to the copy paper to prevent the to prevent image-generating energy. If there is a sufficiently strong discharge of a short duration, the thermal barrier layer can be omitted.

Die obige Diskussion versucht eine Erklärung der erzeugten Wirkungen. Ohne Rücksicht auf diese Theorie hat sich jedoch herausgestellt, daß das be-The above discussion attempts to explain the effects produced. Regardless of this However, theory has shown that the

schriebene »Schattenkopierverfahren« bei dem die Strahlung absorbierende, wärmeempfindliche Kopierschichten und starke Blitzlichtquellen oder Entladungslampen verwendet werden, klare und scharfe Kopien aller Art von graphischen Originalen oder Vorlagen ergibt, die sich auf Papier, Film oder anderen dünnen Trägern befinden, welche Strahlungsenergie durchlassen. wrote "shadow copying process" in which the radiation absorbing, heat-sensitive copying layers and strong flash sources or discharge lamps are used, clear and sharp copies all kinds of graphic originals or templates which are thin on paper, film or other Carriers are located, which let radiant energy through.

Claims

Patent claims:

1. Process for the production of permanent reproductions of originals with surfaces that absorb radiant energy, and other visibly deviating surfaces that are permeable to radiant energy, whereby a fast-reacting, heat-sensitive, the radiant energy absorbing copy material is placed under the original and on the Original radiation energy acts, characterized in that the intensity of the radiation is kept so strong and its duration of action so short that

a visible change only in the areas corresponding to the permeable areas of the original Areas of the radiation-sensitive material occurs while a visible change is made in the areas Prevents absorption surfaces of the original corresponding surfaces of the radiation-sensitive material will.

2. The method according to claim 1, characterized in that the original has a radiation absorbent, heat-sensitive copying material is placed and on top of the original a short discharge of radiant energy acts, which has a high intensity in the visible range, and that the amount of radiation is controlled so that one is permanent in the copy material visible record is generated which corresponds to the original.

Considered publications:
U.S. Patent Nos. 2,663,654, 2,663,655, 663,656, 2,663,657, 2,668,126.

1 sheet of drawings

! 909 767/356 3.