DE2164622A1

DE2164622A1 - Verfahren zum abbilden eines reliefbildes

Info

Publication number: DE2164622A1
Application number: DE2164622A
Authority: DE
Inventors: Roland Dipl Phys Dr Moraw; Guenther Schaedlich
Original assignee: Kalle GmbH and Co KG
Current assignee: Kalle GmbH and Co KG
Priority date: 1971-12-24
Filing date: 1971-12-24
Publication date: 1973-06-28
Also published as: DE2164622B2; FR2164867B1; BE793151A; ATA1095072A; JPS5815772B2; AU464791B2; DE2164622C3; AU5026072A; JPS4874218A; NL7217011A; US3809473A; GB1416329A; FR2164867A1; AT344502B; CA981086A

Description

K 2083 PP-Dr.S.-ih 20. Dezember 1971

Beschreibung zur
Anmeldung der

KALLE AKTIENGESELLSCHAFT
Wiesbaden-Biebrich

für ein Patent auf

Verfahren zum Abbilden eines Reliefbildes

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abbilden, d.h., zum projektiven Abbilden und/oder Duplizieren eines transparenten Reliefbildes aus mindestens einer thermoplastischen Schicht.

Reliefbilder erhält man nach verschiedenartigen, meist reprographischen Verfahren. Man kann Photolackschichten nach der bildmäßigen Entwicklung so bearbeiten, daß, je nach der Art der lichtempfindlichen Schicht, entweder die belichteten oder die unbelichteten Schichtteile entfernt werden. Man kann mit Prägematrizen in verformbare Materialien Bilder eindrücken, besonders in thermoplastische Filme bei erhöhter Temperatur. Man kann auch von Relief-

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bildern Reliefbildduplikate durch Abdruck herstellen, indem man das Reliefbild mit einer härtbaren, filmbildenden Masse überschichtet und diese später abzieht.

Reliefbilder, die man auf elektrophotographischem Wege herstellt, bestehen aus einem Träger aus dielektrischem, ggf. transparentem Material wie Kunststoff oder Glas, ggf. mit einer darauf befindlichen, leitfähigen Schicht aus Zinnoxid, Aluminium oder dgl. oder aus einem leitfähigen Material wie Aluminiumfolie und aus einer darauf aufgebrachten Schicht aus einem meist thermoplastischen Harz mit photoleitenden Substanzen, ggf. in getrennten Teilschichten. Die Oberfläche kann mit einer elektrisch nicht leitenden, die Lichtreflexion verändernden Schicht versehen sein. Dieses elektrophotographische Aufzeichnungsmaterial wird unter einer Corona-Entladungsanlage elektrostatisch aufgeladen, bildmäßig belichtet und erweicht. Dabei deformiert sich unter dem Einfluß des latenten Ladungsbildes die Oberfläche des plastisch gewordenen Harzes zu einem Reliefbild. Je nach den Versuchsbedingungen, speziell je nach der Aufladungshöhe, erhält man verschiedenartige Reliefbilder. Bei relativ . hoher Aufladung nimmt die Oberfläche an den aufgeladenen

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Stellen eine unregelmäßige Struktur an, so daß man ein für die Durchsicht oder für die Projektion geeignetes Streubild erhält. Dieses Aufzeichnungsverfahren wird als "Prost-Verfahren" bezeichnet. Wenn man das Aufzeichnungsmaterial nicht so hoch wie für das Prost-Verfahren auflädt, erhält man an den Übergangsstellen, die infolge der bildmäßigen Belichtung einen Sprung in der Aufladungshöhe aufweisen, einen durchgehenden reliefartigen Strich auf dem sonst glatten Hintergrund. Dieses Aufzeichnungsverfahren, bei dem Reliefbilder aus durchgehenden strichförmigen Deformationen entstehen, wird als "Photoplastic Recording" bezeichnet. Dieser Typ von elektrophotographischen Deformationsbildern wird hier als Reliefbild verstanden.

Speziell die elektrophotographischen Reliefbilder wurden in den letzten Jahren intensiv bearbeitet, wobei man Schwierigkeiten bei der Wiedergabe dieser Bilder durch Projektion und besonders bei der optischen Duplizierung dieser Bilder hatte. Diese Reliefbilder wurden infolge der Schichtdickenänderung als Phasenbilder klassifiziert.

Sie mußten in Phasenmikroskopen betrachtet werden.

Pur die elektrophotographisch hergestellten Reliefbilder gab es kein geeignetes Duplizierverfahren. Soweit Abdrücke

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hergestellt wurden, wurde das Reliefbild vorher galvanisch verstärkt. Abgüsse mit härtbaren Schichten sind zeitaufwendig. Die projektive Abbildung erfolgte mit Schlierenoptiken.

Es war deshalb Aufgabe der Erfindung ₃ ein Verfahren zur Abbildung von Reliefbildern., insbesondere von auf elektrophotographischein Wege hergestellten Reliefbildern, zu ^ - schaffen, das der: beschriebenen Aufwand vermeidet und in einfacher Weise Reliefbildabbiidungen in Projektion und/oder sv.r Heroteilung von Duplikaten gestattet.

Diese Aufgabe i-rLcd curci: ein Verfahren zum Abbilden ^rii.'i2e~ nransparentan Reliefbildss aus mindestens einer therruoplj.. ■ ;'.^'.hi:: Saülcht gelöst, welches dadurch gekinnaeiehnet ist ₃ daß nia-t aas Reliefbild mit parallelem Liulit₃ divöT-giereiider;i oder konvergierendem Licht eine-r punk⁴,!jx'mig-rn -,zw, virtueller.., punktförniigen Lichtquelle W durchstra;:.!·; \\a\ c as .Bild in einer in einem von Hull versohxedenen Ab nt und hii.ter dem Relief bild befindlichen Bildebe:i3 auffangt.

Bas erfindimgsgeiit.le Verfahren ist für· alle genannten

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ORlGINAl.

Reliefbildtypen einsetzbar. Besonders bevorzugt wird jedoch ein Reliefbild durchstrahlt, das als Deformationsbild auf elektrophotographischem Wege hergestellt wurde.

Es wurde gefunden, daß man mit bezüglich der Ausbreitungsrichtung gerichtetem Licht, d.h. parallelem Licht, divergierendem oder konvergierendem Licht einer punktförmigen bzw. virtuellen, punktförmigen Lichtquelle, unter Einhaltung bestimmter AbStandsbedingungen zwischen dem abzubildenden Reliefbild und der Bildebene Bilder guter Auflösung und guten Kontrastes erhält. Erfindungsgemäß ist ein Abstand einzuhalten, der gegenüber den bisher sonst in der Reprographie bekannten Duplizierverfahren im Kontakt von Vorlage und Aufzeichnungsmaterial ungewöhnlich groß ist. Wie gefunden wurde, ist der Abstand etwa linear abhängig von der Breite des Reliefstriches und kann gemäß beigefügtem Diagramm (Figur 1) ermittelt werden. Reliefstrichbreite (y) und Abstand (x) können hiernach gemäß der Beziehung

y = mx + b

wiedergegeben werden, wobei χ und y in mm berücksichtigt werden, m Werte zwischen etwa 0,02 und 0,15 und b Werte zwischen etwa Null und -0,02 annehmen.

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Besonders gute Ergebnisse lassen sich erzielen, wenn m zwischen etwa 0,03 und 0,07 liegt und b Werte unter 0,01 annimmt. Diese Gleichungen gelten angenähert für Reliefstrichdicken 4> 0,002 mm. Bei breiten Reliefstricher ist demgemäß der Abstand größer als bei schmalen Reliefstrichen. Der bevorzugte Abstand zwischen Reliefbild und Bildebene, der Abbildungen maximalen Kontrastes und maximaler Schärfe ermöglicht, liegt in einem Bereich zwischen etwa 0,1 und 5 mm.

Abbildungen von Reliefbildern können durch Projizieren auf Bildschirme erhalten werden. Bevorzugt ist jedoch die Herstellung von Duplikaten auf Kopiermaterialien, wie Diazofilme oder Vesicularfilme, die man in die Bildebene einbringt. Ganz besonders vorteilhaft wird hart arbeitendes Kopiermaterial verwendet, das einen kleinen Belichtungsspielraum besitzt, in dem der Bildaufbau erfolgt. Diese Eigenschaft wird in der Reproduktionstechnik allgemein durch die Gradation quantitativ beschrieben.

So erhält man lesbare Duplikate bei der Verwendung von ' Diazofilmen mit Gradationswerten um 2. Es hat sich gezeigt.

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daß der Bildkontrast beträchtlich verbessert wird bei der Verwendung von Vesicularfilmen, die deswegen erfindungsgemäß besonders geeignet sind. Diese Filme enthalten in einer erweichbaren, filmbildenden Schicht lichtempfindliche Substanzen, die sich bei Lichteinstrahlung unter Bildung gasförmiger Produkte zersetzen, beispielsweise aromatische Diazoverbindungen, so daß man nach der meist thermischen Entwicklung ein kontrastreiches Streubild erhält. Für Vesicular - bzw. Bläschenfilme mit Diazoniumsalzen als lichtempfindliche Komponente werden in teilweiser Abhängigkeit von der Abbildungsoptik bei der Wiedergabe der Streubilder Gradationen zwischen 2,6 und 4,8 angegeben,

Unter Ausnutzung der gefundenen Abstandsbedingung kann man erfindungsgemäß die Reliefbilder mit parallelem Lieht unter Beibehaltung des Maßstabes duplizieren., wie dies in der beigefügten Figur 2 schematisch gezeigt wird;, ^T.io das Reliefbild 1 mit der Reliefstrichbreite y in der Bildebene 2 ira Abstand y, abgebildet wirdo Man kann aber auch bei Einstrahlung von divergierendem Licht _s wie ir:an es von einer punktförmigen oder virtuellen

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punktförmigen Lichtquelle erhält in der Bildebene ein vergrößertes Bild erzeugen. Es ist ebenso möglich, bei Einstrahlung von konvergierendem Licht, wie man es von einer punktförmigen Lichtquelle mit einer Sammellinse erhält, ein verkleinertes Bild des Reliefbildes herzustellen. Alle diese Bilder können, wie bei der Duplizierung, zum Belichten eines lichtempfindlichen Aufzeichnungsmaterials herangezogen werden, oder diese Bilder können zur direkten Betrachtung auf einem Bildschirm aufgefangen werden. Zur Projektion wird das Bild in der Bildebene über eine abbildende Optik hinter der Bildebene auf den Bildschirm geworfen. Als Bildschirm sind auch Empfänger wie lichtempfindliche Registrierelemente, beispielsweise Fernsehkameras oder Photozellen geeignet.

Zur gleichmäßigen Ausleuchtung des abzubildenden Gegenstandes werden sonst bei der Duplizierung oder bei optischen Abbildungen bekanntermaßen flächenhafte Lampen, bestehend aus mehreren Wendeln, ein oder mehrere linear ausgedehnte Lampen, meist in der Form von Röhren oder eine zwischen dem abzubildenden Gegenstand und der Lampe

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dazwischengeschaltete Mattglasscheibe benutzt. Durch diese Maßnahmen wird jedoch der Kontrast bei der Abbildung von Reliefbildern ganz erheblich herabgesetzt. Erfindungsgemäß werden punktförmige Lichtquellen zur Erzeugung von bezüglich der Ausbreitungsrichtung gerichtetem Licht verwendet, wie Gasentladungslampen mit kurzem Lichtbogen oder Glühlampen mit einer kleinen Wendel, wobei diese Lampen über einen Kondensor abgebildet werden können. Der Durchmesser der leuchtenden Zone muß in jedem Fall sehr viel kleiner sein als der Abstand des Reliefbildes von der Lampe. Das parallele Licht ergibt sich als Sonderfall der Abbildung der leuchtenden Zone mit einem Kondensor, wenn der Kondensor gerade im Abstand der Brennweite von der leuchtenden Zone entfernt ist. Auch Laser sind für das erfindungsgemäße Abbildungsverfahren geeignet, wobei der Laserstrahl zweckmäßig aufgeweitet wird. Beim Laser als Lichtquelle wird nur die Eigenschaft des extrem kleinen öffnungswinkels des Laserstrahles genutzt. Daneben führt die im Laserstrahl gleichzeitig gegebene Phasengleichheit zu unerwünschten Beugungserscheinungen an den Bildkanten, die zwar nicht die Auflösung, jedoch den Bildeindruck beeinträchtigen.

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Von der Duplizierung im Kontakt der zu duplizierenden Vorlage mit dem Kopiermaterial konnte man bisher nur bei der Duplizierung von Hologrammen abgehen, wobei für die Duplizierung Laserlicht mit der ihm eigenen Phasengleichheit benötigt wird, damit der das Hologramm durchdringende Strahlenanteil und der am Hologramm gebeugte Strahlenanteil hinter dem Hologramm interferieren können. Abgesehen davon, daß Hologramme nicht direkt lesbare Interferenzbilder sind, während die hier interessierenden Reliefbilder die ^ Informationen in direkt lesbaren Symbolen enthalten, benötigt man zur bekannten Duplizierung von Hologrammen phasengleiches Licht, während für das erfindungsgemäße Abbildungsverfahren Phasengleichheit im Gegenteil unerwünscht ist. Daraus folgt, daß das erfindungsgemäße Abbildungsverfahren einen Vergleich mit der Duplizierung von Hologrammen ausschließt.

Wie bereits dargelegt wurde, befindet sich die Bildebene, flfc in welcher man ein scharfes Abbild des Reliefbildes erhält, in einem gewissen endlichen Abstand vom Reliefbild, ohne daß eine zusätzliche abbildende Optik dazwischengeschaltet werden muß. Sonst ist es allgemein üblich, wenn man nicht im Kontakt dupliziert, zur optischen

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- li -

Abbildung ein optisches System hinter dem abzubildenden Gegenstand anzuordnen.

Bei der Ausarbeitung des erfindungsgemäßen Abbildungsverfahrens von Reliefbildern wurde gefunden, daß der exakte erforderliche Abstand zwischen dem Reliefbild und dem Kopiermaterial etwas vom Herstellungsverfahren des Reliefbildes abhängt. Beispielsweise benötigt man zur scharfen Abbildung von Reliefbildern, die durch Prägen " mit einer Prägematrize mit im Querschnitt rechteckigen Erhebungen erzeugt wurden, etwas kleinere Abstände als bei der scharfen Abbildung von Reliefbildern, die elektrophotographisch hergestellt wurden und die wahrscheinlich einen kuppenförmigen Reliefquerschnitt besitzen. Gemeinsam allen Reliefbildern ist, daß man bei der Abbildung einen gewissen Abstand einhalten muß, der innerhalb gewisser Bereiche über- oder unterschritten werden kann, wobei die Information, zwar zunehmend schwerer, aber doch j

noch gelesen werden kann, bis bei zu großem oder zu- kleinem Abstand die Erkennbarkeit völlig aufhört. Dieser gefundene Sachverhalt wird, wie schon erwähnt, an elektrophotographisch hergestellten Reliefbildern in Figur 1 quantitativ besehrieben.

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Günstiger ist die Abbildung einer Reliefbildvorlage mit nur einem Schrifttyp, beispielsweise von einer als Reliefbild unter Maßstabsänderung aufgezeichneten Seite mit Schreibmaschinenschrift oder von in Form von elektrophotographischen Reliefbildern aufgezeichneten COM-Signalen (Computer Output Microfilm).

Das erfindungsgemäße Verfahren wird anhand der folgenden Beispiele näher erläutert.

Beispiel 1

1 g Kupferphthalocyanin z.B. Microlith Blau 4 GT von Ciba, Basel, 5 g niedermolekulares Poly-2-methy!styrol z.B. 276 V 9 von Dow. Chem. Comp. USA und 10 g Polystyrol mit einem mittleren Molekulargewicht von etwa 30.000 z.B. PS 3 von Dow werden in 50 ml CHCL, gelöst. Das Chloroform enthält im Liter 1 Tropfen Silikonöl. Mit dieser Lösung wird eine 50 yu dicke Polyesterfolie mit einer 2 /u dicken Deckschicht aus Polyvinylidenchlorid auf einer Schleuder beschichtet, 10 min bei 21° C und dann 20 min bei 50° C in einem Umlufttrockenschrank getrocknet. Die Aufladung erfolgt im Dunklen auf einer geerdeten Metall-

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platte unter einer Nadeleorona mit -8 KV. Mit einer Projektionslampe (200 Watt) wird über eine Optik (f = 3,5 cm) ein Bild aus verschieden großen Strichgruppen auf dem aufgeladenen Film im Maßstab 15/1 verkleinert 10 see lang abgebildet. Anschließend wird der Film durch einen thermischen Strahler entwickelt, wobei das Reliefbild entsteht. Der Strahler ist ein Stahlblech in 0,5 cm Entfernung in den Abmessungen 20x80x0,1 mm, an das in Längsrichtung während 1,5 see eine Spannung von 2,8 Volt angelegt wird; die Heizleistung beträgt etwa 0,5 KW.

Die Strichgruppen auf dem Reliefbild werden mit einem Mikroskop ausgemessen. Dann wird durch das Reliefbild paralleles Lieht von einer punktförmigen Quecksilberhochdrucklampe (200 W) mit einer Quarzlinse (f = 10 cm) eingestrahlt. In vorgegebenen Abständen hinter dem Film mit' dem Relief bild wird ein Diazofilm angeordnet, der wie folgt hergestellt wurde:

Eine Celluloseacetatfolxe wurde mit der folgenden Lösung

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beschichtet und getrocknet: 2,6 g Citronensäure, 6,0 g Thioharnstoff, 1,4 g 2-Hydroxy-3-naphthoesäure-(ß-hydroxyäthyl)-amid , 1,75 g 3-Hydroxy-4-methyl-phenylharnstoff, 1,2 ml Ameisensäure, 70 g 4-Diäthylamino-benzoldiazoniumtetrafluoborat, 38 ml Wasser und 48 ml Isoproponol.

Der Diazofilm wird 60 see belichtet und mit Ammoniak entwickelt. Die auf dem Diazofilm aufgezeichneten erkennbaren Strichgruppen in Form eines positiven Bildes, bei dem die unbelichteten Filmbereiche geschwärzt sind, werden mit dem Mikroskop bestimmt. Die gefundenen Relationen zwischen dem erforderlichen Abstand (x) und der Dicke (y) des Reliefstriches sind in der beigefügten Figur 1 aufgetragen. Der Abstandsbereich, der zur Herstellung lesbarer Duplikate eingehalten werden muß, liegt zwischen den mit A und B bezeichneten Kurven. Die ermittelten Werte gemäß der angegebenen Formel sind:

m b

A 0,143 - 0,002

B 0,022 - 0,011

Der bevorzugte Abstandsbereich, der Duplikate maximalen Kontrastes und maximaler Schärfe ermöglicht, liegt etwa in der Mitte zwischen den Kurven A und B und ist durch eine Schräffur gekennzeichnet. Hier gelten für m und b gemäß angeführter Formel:

m b 0,06 - 0,001

0,039 - 0,003

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Man kann verschiedene Schriften mit unterschiedlichen Strichbreiten gleichzeitig lesbar abbilden, wozu man sich zur geeigneten Abstandswahl am Diagramm orientieren muß.

Das in der Bildebene für jeweils eine Strichbreite scharfe Abbild des Reliefbildes kann mit einer Optik auf einen Bildschirm projiziert werden, wobei man ein lesbares Bild erhält.

Beispiel 2

Der im Beispiel 1 benutzte Diazofilm wird durch einen Vesieularfilm der Pa. Kalvar ersetzt. Die Belichtungszeit beträgt 60 see. Entwickelt wird durch Auflegen des Vesicularfilmes während 3 see auf eine auf etwa 100° C aufgeheizte Platte. Dabei entsteht ein negatives Streubild, d.h. die belichteten Filmbereiche werden trüb. Bei der Projektion des Streubildes mit einem Projektor erhält man ein kontrastreiches, sehr gut lesbares Bild.

Beispiel 3

Eine Zinkplatte wurde mit der folgenden Lösung auf der Schleuder beschichtet und bei 100° C über 6 min getrocknet:

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100 ml Glykolmonomethylather, 2,8 g l,2-Naphthochinon-2-diazid-5-sulfosäuremonoester des in 4-Stellung veresterten 2,3,4-Trihydroxybenzophenons, 4,5 g Novolak mit einem Schmelzbereich zwischen 108 und 118° C. Durch eine Vorlage mit Strichgruppen wird anschließend unter einer Bogenlampe belichtet. Nach der alkalisch wäßrigen Entwicklung wird bei 22° C während 20 see mit Eisenchloridlösung (40 Baume) geätzt. Das flache Ätzbild zeigt unter dem Mikroskop scharfe Kanten.

Die Zinkplatte mit dem Ätzbild wird zusammen mit farbloser Polyvinylchloridfolie (100 »u) in einem Schraubstock mit glatten Backen fünf Minuten eingespannt. Der Schraubstock war vorher mit Warmluft angewärmt worden. Die geprägte Folie wird gegen das elektrophotographisch hergestellte Reliefbild des Beispiels 1 ausgetauscht. Scharfe Bilder erhält man bei Abständen, die nur etwa 1/3 der Abstände des Beispiels 1 betragen. Die Belichtungszeit des Diazofilmes beim Duplizieren des Reliefbildes auf der Polyvinylchloridfolie ist wesentlich kürzer als im Beispiel 1 und beträgt nur etwa 5 see.

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Claims

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Patentansprüche

Verfahren zum Abbilden eines transparenten Reliefbildes aus mindestens einer thermoplastischen Schicht, dadurch gekennzeichnet, daß man das Reliefbild mit parallelem Licht, divergierendem oder konvergierendem Licht einer punktförmigen bzw. virtuellen, punktförmigen Lichtquelle durchstrahlt und das Bild in einer in einem von Null verschiedenen Abstand hinter dem Reliefbild befindlichen Bildebene auffängt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Reliefbild ein elektrophotographisches Deformationsbild verwendet.
3· Verfahren nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man in Abhängigkeit von der Breite des Reliefstriches den Abstand zwischen Reliefbild und Bildebene im Bereich zwischen etwa 0,1 und 5 mm einstellt.
4. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Kopiermaterial in die Bildebene einbringt.

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5· Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß man ein hart arbeitendes Kopiermaterial in die Bildebene einbringt.
6. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man das Bild in der Bildebene durch eine abbildende Optik hinter der Bildebene auf einen Bildschirm projiziert.

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