DE2459748A1

DE2459748A1 - Kopierpapier zur dauerhaften wiedergabe von originalvorlagen und verfahren zur durchfuehrung des kopiervorgangs

Info

Publication number: DE2459748A1
Application number: DE19742459748
Authority: DE
Inventors: Karl Reinhard Zeiss
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1974-12-18
Filing date: 1974-12-18
Publication date: 1976-06-24

Description

DR. GERHARD RATZEL es Mannheim 1.. ¹^.Dezember

PATENTANWALT Seckenheimer Str. 36a, Tel. (0621) 406315

P ο 81 s c h β c k k ο η t ο: Frankfurt/M.Nr.8233

Akte 7820 ^{B an} k ·' Deutsche Bank Mannhelm Nr. 72/00066

Telegr.-Code: Gerpat Telex 463570 Para D

Karl Reinhard Zeiss 6079

Sudetenring 162

und

Dr.Y/erner Goldschmidt 7800 Freiburg /Brsg. Richard Strauss Strasse 13

Kopierpapier zur dauerhaften V/iedergabe von Originalvorlagen und "Verfahren zur Durchführung des Kopiervorganges

Die Erfindung betrifft ein Kopierpapier zur dauerhaften Wiedergabe von Originalvorlagen mittels eines Kopiervorganges und ein Verfahren zur Durchführung des Kopiervorganges.

Bei den bekannten Kopiereinrichtungen und Kopierverfahren unterscheidet man grundsätzlich zwischen solchen, bei denen durch die Behandlung eines Spezialpapiers oder beschichteten Papiers der Kopiervorgang durchgeführt und solchen, bei .denen Naturpapiere zur Anwendung kommen und durch ein spezielles Verfahren das Na-· turpapier bedruckt oder elektrostatisch beschichtet wird. Bei beiden Kopiersystemen ist gemeinsam, daß,naclvdem der Farbstoff entweder in Spezialpapier oder auf einer Bildträgerrolle aktiviert wurde, ein aufwendiger Vorgang erfolgt, um den Farbstoff auf dem Papier zu fixieren.

Zur optischen Abtastung sind Abtastgeräte, sogenannte Scanner bekannt. Dabei wird das Bild zum Beispiel mittels Fotodioden in eine Vielzahl von Einzelbildpunkten zerlegt, deren Helligkeitswerten ein entsprechendes elektrisches Signal zugeordnet wird, wobei dieses elektrische Signal seinerseits auf geeignete Weise den Kopiervorgang auslöst. Dieser Kopiervorgang kann mittels einer als Anode

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ausgebildeten Nadel durchgeführt werden, die auf ein entsprechend leitfähiges Papier gerichtet ist und hei Erregung entsprechende Einbrennungen hervorruft, womit die Information festgehalten ist. Hierbei handelt es sich um metallbedampftes Papier oder Papiere mit einem Kohlestrich, der mit einem dünnen, weiß pigmentierten Latex-Strich gegenüber der Oberseite geschlossen ist.

Desweiteren ist das sogenannte POP-Papier, das Particle-Orientedt Paper, bekannt. Es handelt sich hier um ein magnetisch empfindliches Registrierpapier, auf das mit Hilfe eines Magnetsehreibkopfes beliebige Informationen sichtbar aufgezeichnet und wieder gelöscht werden können. Die aktive Emulsion dieses Registrierpapiers besteht aus kleinen, durchsichtigen, ölgefüllten Kapseln, die zwischen einer durchsichtigen Deckschicht und einem Trägersubstrat eingebettet sind. In diesen Kapseln befinden sich Metallplättchen, die vor der Aufzeichnung elektromagnetisch parallel zur Papieroberoberfläche ausgerichtet wurden und so das einfallende Licht reflektieren, so daß das Papier hell erscheint. Beim Einschreiben mit dem Magneten kippen die Metallpartikel innerhalb der Kapseln in die senkrechte Lage, wodurch das Licht gestreut wird und die entsprechenden Stellen dunkel erscheinen (Elektronik 1974, Heft 9 Seite A 62, Karte Nr. 226). Auf dieses Papier mit Mikrokapseln können jedoch keine dauerhaften Informationen geschrieben werden, da die reguläre Ausrichtung der Metallplättchen mit der Zeit einem irregulären Zustand weicht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kopierpapier zur dauerhaften Wiedergabe von Originalvorlagen mittels eines Kopiervorganges zu schaffen, wobei das Papier aus einem Trägersubstrat (Unterseite) und mindestens einer Deckschicht (Oberseite) besteht, das zur dauerhaften Wiedergabe von Originalvorlagen dient, wobei der Fixiervorgang des Farbstoffes zur Festhaltung der Information einfach gestaltet ist. Desweiteren liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Durchführung des Kopiervorganges zu schaffen, das mit einfachen Mitteln die Information auf das Kopier-

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papier "schreibt".

Pie Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß erfindungsgemäß in die Deckschicht flächig verteilt Mikrokapseln eingebettet sind, die mit Farbstoff gefüllt sind, wobei die Kapseln bei Energiezuführung aufsprengbar sind unter Abgabe des Farbstoffs in die Deckschicht. Das erfindungsgemäße Kopierpapier gehört also in die Gruppe der Kopiersysteme mit Spezialpapier. Der Yorteil'dieses Kopierpapiers gegenüber den bekannten Papieren des Standes derTechnik besteht darin, daß innerhalb des Papiers der Farbstoff schon gespeichert ist und nur durch einen Aktivierungsprozeß der den Farbstoff enthalteiren Mikrokapseln freigemacht zu werden braucht. Es ist somit immer jeweils die richtig genau dosierte Menge Farbstoff vorhanden. Die Information wird quasi von innen nach außen geschrieben, wodurch eine dauerhafte Haftung der Information erfolgt; diese kann weder verwischt, noch rückgängig gemacht werden; eine nachträgliche Fälschung einer solchen Kopie würde sich äußerst schwierig gestalten. Desweiteren ist die Herstellung des erfindungsgemäßen Kopierpapiers einfach, da auf die Trägersubstanz, z.B. ein Trägerpapier mit der nötigen mechanischen Festigkeit, einfach nur ein Binder aufgetragen zu werden braucht, der im Strich die Mikrokapseln mit Farbstoff enthält. Dieser Binder muß eine gewisse Saugfähigkeit zur Absorption des Farbstoffes nach Aufsprengung der Kapseln besitzen.

In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung sind die Mikrokapseln in verschiedenen Ebenen innerhalb der Deckschicht angeordnet. Sie können aber auch in einer einzigen Ebene angeordnet sein. Durch . die Anordnung in verschiedenen Ebenen wird eine besonders intensi^-ve und tiefe Einfärbung des Kopierpapiers erreicht.

Eine besondere erfindungsgemäße Ausgestaltung besteht darin, daß Mikrokapseln mit verschiedenfarbigen Farbstoffen innerhalb der Deckschicht eingebettet sein können und daß die Mikrokapseln ent-

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sprechend der Farbe des Farbstoffes verschiedene Energiemengen zu ihrer Aufsprengung benötigen. Dazu können die Mikrokapseln verschieden dicke Membranen haben oder ein verschiedenes spezifisches Gewicht aufweisen, so daß die verschiedenen Mikrokapseln mit verschiedenfarbigen Farbstoffen unterschiedliche Eigenresonanzfrequenzen besitzen.

In vorteilhafter Weise trägt die Oberseite des TrägerSubstrats, die zur Deckschicht hingewendet ist, eine farbundurchlässige Schicht (Sperrstrieh ), wobei die Oberseite der Deckschicht (Deckstrich) glatt und opak ist. Dadurch wird erreicht, daß bei der Aufsprengung der MiÜfokapseln keinerlei Farbstoff in das Trägersubstrat gelangt, was nur einen Verlust an Farbstoff bedeuten würde. Der Vorteil der glatten und opaken Oberseite der Deckschicht besteht darin, daß die Mikrokapseln in nicht aktiviertem Zustand nicht durch die Deckschicht hindurchschimmern, wodurch der Kontrast zwischen aktivierten und nientaktivierten Stellen des Kopierpapiers erhöht wird.

In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausgestaltung können auf beiden Seiten des TrägerSubstrats Deckschichten mit Mikrokapseln angeordnet sein. Dadurch kann dieses Kopierpapier von beiden Seiten beschrieben werden; es ist also eine doppelseitige Kopierung möglich.

Desweiteren können das Trägersubstrat und die Deckschicht elektrisch leitend sein oder das Trägersubstrat und die Oberseite der Deckschicht sind elektrisch leitend, die Mikrokapseln dagegen sind in elektrisch nicht leitenden Binder eingebettet.

Ein Verfahren zur Aufsprengung der Mikrokapseln mittels Energiezuführung ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß die Mikrokapseln mittels lokal aufgebrachtem Ultraschall oder lokalen mechanischen Schwingungen in ihrer Eigenresonanzfrequenzen angeregt werden und dadurch lokal aufgesprengt werden unter Abgabe des Farb-

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Stoffs in die Deckschicht. Erfindungsgemäß wird dadurch ein besonders einfaches Verfahren zur Durchführung des Kopiervorganges angegeben: Die Kapseln werden in mechanische Schwingungen versetzt und zwar mit der Frequenz ihrer Eigenresonanzfrequenz, wodurch lokal genügend große Kräfte zum Aufbrechen der Mikrokapselung erzeugt werden können. In der Anwendung der Eigenresonanzfrequenz zum Aufsprengen der Mikrokapseln liegt auch der Vorteil für Mikrokapseln mit verschiedenfarbigen Farbstoffen begründet. Die Mikrokapseln mit verschiedenfabigem Farbstoff werden so gewählt, daß sie verschiedene Eigenresonanzfrequenzen haben, wodurch bei lokaler Erregung der entsprechenden Mikrokapseln nur eine bestimmte Farbe oder eine Farbkombination aktiviert werden kann.

Ein weiteres erfindungsgemäßes Verfahren zur Ausprengung der Mikrokapseln ist dadurch gekennzeichnet, daß durch das Kopierpapier lokal ein Strom oder ein Stromstoß geschickt wird. Zu diesem Zweck muß das Kopierpapier elektrisch leitfähig sein und zwar sowohl das Trägersubstrat, wie auch die Deckschicht.

Desweiteren kann an das Trägersubstrat und die Oberseite der Deckschicht ein elektrisches Feld angelegt werden, wenn ein Kopierpapier verwendet wird, dessen Mikrokapseln in elektrisch nicht leitendem Binder eingebettet sind. Durch lokale Zuführung von elektrischer Energie können somit die Kapseln ebenfalls gesprengt werden.

Es lassen sich daneben auch noch weitere EnergieZuführungen anwenden, so zum Beispiel thermische Energiezuführung mittels scharf gebündeltem Licht oder auch mittels laser-Strahlen. Wichtig bei den Aufeprengungsvorgängen ist dabei, daß mit möglichst geringer Energie ein lokal scharf begrenztes Aufsprengen der Mikrokapseln ermöglicht wird. Zur Unterstützung der Energieaufbringung zum Aufsprengen der Mikrokapseln kann es vorteilhaft sein, die Energie, die die Information entsprechend einem Bildpunkt enthält, beidseitig auf das Kopierpapier aufzubringen.

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Beispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und anschließend "be schriet en. Dabei zeigt:

Pig. 1 einen Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes Kopierpapier, bestehend aus einem Trägersubstrat und einer darauf angeordneten Deckschicht, die mit Farbstoff gefüllte Mikrokapseln enthält,

Mg. 2 ein Kopierpapier, wobei die Mikrokapseln in zwei übereinander angeordneten Ebenen innerhalb der Deckschicht angeordnet sind,

Pig. 3 ein Kopierpapier, das beidseitig mit einer Mikrokapselnjenthaltenen Deckschicht beschichtet ist,

Pig. 4 ein Kopierpapier zur Herstellung einer Kopie mittels zweier Durchschläge, bestehend aus einer Kombination von Pig. 2 und Pig. 1,

Pig. 5 einen Querschnitt durch ein weiteres Kopierpapier, wobei wiederum die Mikrokapseln in zwei Ebenen innerhalb der Deckschicht angeordnet sind und mit verschiedenfarbigem Parbstoff gefüllt sind und

Pig. 6 eine Prinzipskizze eines einfachen Kopiergerätes gemäß vorliegender Erfindung.

Das Kopierpapier nach Pig. 1 besteht aus einer Deckschicht 1, einem Binder, in die Mikrokapseln 2 eingebettet sind. Diese Mikrokapseln 2 sind mit Farbstoff gefüllt. Die Deckschicht ist auf einem Trägersubstrat 3 angeordnet, das beispielsweise ein Trägerpapier mit der nötigen mechanischen Festigkeit sein kann. Die Oberseite 5 des Trägersubstrats 3 ist farbundurchlässig, so daß beim Aufsprengen der Kapseln 2 kein Farbstoff in das Trägersubstrat 3 gelangen kann. Die Oberfläche 4 der Deckschicht 1 ist glatt und opak.

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In Fig. 2 ist ein ähnliches Kopierpapier abgebildet, in dessen Binder 6 zwei übereinander angeordnete Ebenen von Mikrokapseln 7 und 8 angeordnet sind. Dadurch wird die Farbintensität bei fast gleicher Dicke des Papiers wie in Fig. 1 erhöht.

Fig. 3 zeigt ein Kopierpapier, dessen Trägersubstrat 3 beidseitig mit einer Deckschicht beschichtet ist. Die Deckschichten weisen ihrerseits übereinander angeordnete Mikrokapseln 9, 10 und 11, auf, so daß dieses Kopierpapier von beiden Seiten beschrieben werden kann. In diesem Falle sind natürlich beide Oberflächen des Trägersubstrates farbstoffundurchlässig.

Fig. 4 zeigt ein Kopierpapier, das im wesentlichen aus einer Kombination der Fig. 2 und zweimal der Fig. 1 besteht. Ein erstes Trägersubstrat 16 trägt eine Deckschicht 15 mit Mikrokapseln 13 und 14. Daran schließt sich eine zweite Deckschicht 18 mit Mikrokapseln 19, wobei diese Deckschicht auf einem weiteren Trägersubstrat 19 aufgebracht ist. Daran wiederum schließt sich eine v/eitere Deckschicht 21 an mit Mikrokapseln 20, wobei diese Deckschicht auf einem dritten Trägersubstrat 22 aufgebracht ist. Nach der Aktivierung der Mikrofarbkapseln kann dieses Papier getrennt werden, wodurch eine Hauptkopie und zwei "Durchschläge" erhalten werden. Hier muß nur darauf geachtet v/erden, daß die Dicke der Trägerpapiere und die Intensität der Schreiber genügend groß ist, eventuell kann ein Hilfsschreiber zusätzlich auf der Gegenseite angeordnet sein.

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Figur 5 zeigt ein Kopierpapier zur Herstellung von verschiedenfarbigen Kopien. Eine Deckschicht 23 ist auf einem Trägersubstrat 24 angeordnet. In dieser Deckschicht 23 befinden sich Mikrokapseln 25, 26, 27 und 28, die jeweils mit verschiedenfarbigem Farbstoff gefüllt sind. Das ist durch die unterschiedliche Lage der Linierung der Kapseln zeichnerisch angedeutet. Die verschiedenfarbigen Mikrokapseln sind dabei gleichmäßig über die Fläche verstreut, wobei ein gleichmäßiges Einbringen der Mikrokapseln bei genügender Kleinheit und genügend hoher Dichte innerhalb der Deckschicht nicht notwendig ist, da dann die Wahrscheinlichkeitsverteilung der verschiedenen Farben bei gleicher Anzahl der verschiedenen Mikrokapseln ungefähr gleich groß ist.

Das Aufsprengen der Kapseln kann durch verschiedene Energiezuführungsverfahren durchgeführt werden. Ein besonders geeignetes Verfahren ist die lokale mechanische Erregung der Mikrokapseln mit ihrer Eigenfrequenz. Dazu wird das Kopierpapier entsprechend dem übertragenen Bildpunkt in der X-Y- Ebene des Kopierpapiers zum Beispiel mittels Schall- oder bei entsprechend hoher Eigenfrequenz mittels Ultraschall erregt. Das führt zur Vergrößerung der Schwingungsamplitucle der Mikrokapseln und somit zur Energie-¹ speicherung, die schließlich die Kapsel zum Aufsprengen oder Platzen bringt. Dieses Verfahren ist besonders dazu geeignet, ein Kopierpapier gemäß Figur 5 zu aktivieren. Die verscMedenen Mikrokapseln 25, 26, 27 und 28 besitzen dazu eine verschiedene Eigenfrequenz bei Erregung zum Beispiel nur der Kapseln 25 und 28 mit ihren Eigenfrequenzen werden nur diese Mikrokapseln 25 und 28 aufgesprengt, wodurch lokal eine Mischung nur dieser beiden Farbkomponenten erhalten wird. Das Erreichen von verschiedenen Eigenresonanzfrequenzen der Mikrokapseln ist einfach;- dieses kann durch ein verschiedenes spezifisches Gewicht der Mikrokapseln erreicht werden.

Natürlich sind auch andere Energiezuführungsverfahren, vie oben beschrieben, anwendbar.

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In Figur 6 ist eine Prinzipskizze eines einfachsten Kopiergerätes zur Verwendung des erfindungsgemäßen Kopierpapiers und zur Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens gezeigt. Auf eine Abdeckplatte eines Kastens 29 ist eine Originalvorlage 30 aufgelegt, wobei die die Information 31 tragende Seite nach unten zeigt. Auf der Unterseite des Kastens 29 ist ein erfindungsgemäßes Kopierpapier 32 angeordnet. Zwischen der Originalvorlage 30 und dem Kopierpapier 32 "befindet sich eine Lese- und Schreib einrichtung 33 bzw. 34. Die Leseeinrichtung 33, die mit Fotodioden 35 zum Abtasten der Originalyorlage gestückt ist, sowie auch die Schreibeinrichtung 34 erstrecken sich über die gesamte Breite der Originalvorlage und der Kopie. Eine Lampe 36 dient zur Ausleuchtung mittels einer bestimmten Helligkeit.

Mittels der Fotodioden 35 wird nun die Originalvorlage Bildpunkt für Bildpunkt abgetastet, wobei die Lese- und Schreibeinrichtung 33 bzw. 34 in Richtung des Pfeils bewegt wird. Die einzig sich bewegenden Teile sind also nur die Lese- und Schreibeinrichtung, Natürlich können die Lese- und Schreibeinrichtung getrennt sein, sodaß der Kopiervorgang selbst in einer getrennten Vorrichtung durchgeführt werden kann.

Zum Schreiben dient eines der oben genannten erfindungsgemäßen Verfahren. Zum Lesen der Information kann eines der bekannten elektrischen oder optischen Abtastverfahren der Repro-Technik, zum Beispiel mittels Scanner, verwendet werden.

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Claims

- Blatt 10 Patentansprüche

1. Kopierpapier zur dauerhaften WMergabe von Originalvorlagen mittels eines Kopiervorganges, bestehend aus einem Trägersubstrat (Unterseite) und mindestens einer Deckschicht (Oberseite) dadurch gekennzeichnet, daß in die Deckschicht (1,6,15, 18, 21, 23) flächig verteilt Mikrokapseln (2, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 17, 20, 25, 26, 27, 28) eingebettet sind, die mit Farbstoff gefüllt sind und die Kapseln bei Energiezuführung aufsprengbar sind unter Abgabe des Farbstoffes in die Deckschicht.

2. Kopierpapier nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mikrokapseln in einer Ebene oder in verschiedenen Ebenen innerhalb der Deckschicht angeordnet sind,

3# Kopierpapier nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Mikrokapseln (25, 26, 27, 28) mit verschiedenfarbigen Farbstoffen innerhalb der Deckschicht (23) eingebettet sind und daß die Mikrokapseln entsprechend der Farbe des Farbstoffes verschiedene Energiemengen zu ihrer Aufsprengung benötigen.

4. Kopierpapier nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die mit verschiedenfarbigen Farbstoffen gefüllten Mikrokapseln verschiedene Eigenresonanzfrequenzen haben,

5. Kopierpapier nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberseite (5) des Trägersubstrats (3) eine fartvun '^durchlässige Schicht (Sperrstrich) trägt und die Oberseite (4) der Deckschicht (1) (Deckstrich) glatt und opak ist.

6. Kopierpapier nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf beiden Seiten des Trägersubstrats Deckschichten mit Mikrokapseln (9, 10, 11, 12) angeordnet sind.

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- Blatt 11-

Patentansprüche

'7# Kopierpapier nach, einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägersubstrat und die Deckschicht elektrisch leitend sind.

8. Kopierpapier nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägersubstrat und die Oberseite der Deckschicht elektrisch leitend sind, die Mikrokapseln dagegen in elektrisch nicht leitendem Binder eingebettet sind,

9, Verfahren zur Aufsprengung der Mikrokapseln mittels Energiezuführung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mikrokapseln mittels lokal aufgebrachtem Schall oder Ultraschall oder lokalen mechanischen Schwingungen in ihrer Eigenresonanzfrequenz angeregt werden und dadurch lokal aufgesprengt werden unter Abgabe des Farbstoffs in die Deckschicht.

10. Verfahren zur Aufsprengung der Mikrokapseln mittels Energiezuführung nach Anspruch 1 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß durch das Kopierpapier lokal ein Strom oder Stromstoß geschickt wird.

11. Verfahren zur Aufsprengung der Mikrokapseln mittels Energiezuführung nach Anspruch 1 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß an das Trägersubstrat und die Oberseite der Deckschicht ein elektrisches Feld angelegt wird.

'12. Verfahren nach den Ansprüchen 9« bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Originalvorlage optisch abgetastet und jeder Bildpunkt entsprechend seiner Helligkeit in ein elektrisches Signal umgewandelt wird, daß seinerseits die lokale Beschallung oder mechanische Schwingungserzeugung oder den Stromstoß zur Erzeugung des entsprechenden Bildpunktes aus-· löst.

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- Blatt 12 -

13. Verfahren zur Aufsprengung der Mikrokapseln mittels Energiezuführung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kopierpapier lokal entsprechend dem abzubildenden Bildpunkt mit hoher Lichtintensität bestrahlt wird.

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