CN1115285A - 热转印记录装置 - Google Patents

Abstract

一种热转印记录装置中，在转印染料层和转印记录物体之间设有一间隙，转印染料被送至转印部分，然后由加热装置使其蒸发以转印到转印记录物体上，转印部分的空间结构的单位宽度d由下式给出：

0.8nπ(γ/ρω²)^1/3＜d＜1.2nπ(γ/ρω²)^1/3式中ρ为转印染料浓度，γ为转印染料的表面张力，ω为加热周期，n为正常整数。使用本发明的热转印记录装置可容易地产生高质量的彩色图像。

Description

热转印记录装置

本发明涉及一种热转印记录装置，其中，借助一个根据成象信号的适当热源将转印染料转印至一物体，可以形成具有连续浓淡的转印图像。

迄今以来，已广泛地应用热转印记录装置，其中，一物体如相纸和一热转印记录媒体如油墨纸相互重叠，并且使用加热装置如激光器或热头，按照成象信号有选择地加热，以便将转印染料从记录媒体转印至物体。

首先，所谓的升华型热转印记录装置是一种小型的，维护方便的，能够瞬时记录的装置，它采用能热扩散的染料如可升华染料作为转印染料。另外，这种装置记录的图像，有充分的浓淡度，质量高，可以和卤化物彩色摄影相比。为此原因，与提供电视摄像机，电视或计算机图像的硬拷贝有关，这种装置一直很引人关注。

至今用于热转印记录的色带包括一种转印染料，它与重量比为1∶1的适当粘合树脂混合，在一种基底例如聚酯膜上形成涂层，厚度大约为1μm。但是，由于色带在用后常被废弃，会产生大量废弃物，因此会引起环境保护方面的问题。

因此，人们一直在努力改善热转印记录媒体的利用效率。例如转印染料层再生法或反复转动转印染料层法，其中，热转印记录层的转印染料层经过再生而反复利用，还有一种相对速度法，其中，热转印记录媒体可得到有效的利用，上述方法都可以满足上述需要。

但是，由于在上述方法中，转印染料层都要压在相纸上使染料转印，因而不可避免的问题是，为了形成彩色图像而转印到物体上的染料会反向转移到转印染料层上，因而使图像质量变劣，使图像模糊。

已经提出过一种装置，其中，为了转移染料而不使转印染料层与相纸接触，在转印染料层和相纸之间设有一个间隙。使转印染料可在熔融状态下流动而送往转印区，或使其可连续地涂在适当的基底上从而移向转印区。按照成像信号由加热装置如激光器使转印染料蒸发以转移至相纸上。

然而，为了通过上述装置进行转印记录，由于在转印染料中不含粘合剂，激光辐射会引起表面波的产生，这是由于在转印染料的加热部分和未加热部分之间的表面张力差引起的，因而使染料偏至周围区域，难于适当地使转印染料蒸发。

在热转印记录装置的转印染料层和相纸间设置间隙，熔融的转印染料被加热装置如激光器蒸发以便转印并记录在相纸上，在这种装置中，虽然没有转印的染料返回到转印染料层上的风险，但是在以理想的方式蒸发转印染料方面却遇到了相当大的困难。

鉴此，本发明的目的是提供一种热转印记录装置，其中，转印染料可按照成像信号满意地蒸发，以便转移并记录在相纸上，容易地形成高质量的彩色图像。

本发明提供一种热转印记录装置，其中，在转印染料层和转印记录物体之间设置一个间隙，转印染料被送往转印部分，然后被加热装置蒸发以便转印到转印记录物体上。按照本发明，熔融的转印染料在转印部分蒸发。转印部分具有一种空间结构，该结构具有由下式限定的单位宽度d：

0.8nπ(γ/ρω²)^1/3＜d＜1.2nπ(γ/ρω²)^1/3    (1)式中ρ，γ和ω分别是转印染料浓度，转印染料表面张力和由加热装置加热的周期，n是一个正整数。

也就是说，按照本发明的热转印记录装置具有一种空间结构，其单位宽度d满足式(1)。

转印染料的加热装置可以由激光器构成。

转印染料的加热装置也可由热头构成。

由于本发明的热转印记录装置所具有的空间结构的单位宽度d由式(1)表示，就有可能抑制由加热装置熔化的转印染料蒸发时表面波的生成。

也就是说，为了防止转印染料层和相纸之间的接触，在其间设置一个间隙，熔融的转印染料由半导体激光器加热而蒸发，以便作为一图像而从转印部分经过间隙转印到相纸上。由于转印染料需要瞬时加热蒸发，在转印染料的加热和未加热部分之间的表面张力差会生成表面波。但是，由于在转印部分中形成的空间结构的单位宽度d，在表面波的半波长度整数倍的0.8—1.2倍的允许范围内，表面波和空间结构协同作用以消除表面波，从而迅速减弱表面波。因此，瞬时加热转印染料而不可避免地产生的表面波可基本完全地被迅速抑制，因此防止转印染料向相纸的转印量的下降。

附图的简要说明：

图1是按照本发明第一实施例的热转印记录装置的关键部件的横剖图。

图2是半导体激光器的激光输出功率随时间变化的曲线图。

图3是热转印记录装置的转印部分的部分结构的平面示意图。

图4是热转印记录装置的转印部分的部分结构的示意横剖图。

图5是本发明第二实施例的热转印记录装置的关键部件的横剖图。

图6是按照本发明的采用热头的热转印记录装置的关键部件的横剖图。

现对照附图详述本发明的推荐实施例。使用热转移记录装置，使待转印的物体如相纸和热转印记录媒体如墨纸相互重叠，按照成像信号通过加热装置如激光或热头对其有选择地加热，以便将转印染料从热移印记录媒体转移至待转印物体，从而按照成像信号作图像记录。

按照第一实施例的热转印记录装置的主要元件包括作为加热装置的半导体激光器1，其用于使熔融状态的转印染料挥发，以及一个玻璃的染料缸2，其用于盛放转印染料。

转印染料的制备方法是，将2％(重量)的MITSUI TOATSU有限公司制造的，商品名称为HM1225的激光吸光剂加入到浓度为ρ＝1.0g/cm²，250℃时的表面张力为γ＝20达因/cm的弥散染料中，并将得到的混合物加热至160℃，至一种熔融状态。

半导体激光器1适于发射脉冲激光束，其周期为2μs，发光波长为780nm，输出功率为40mW，如图2所示。激光束的光学系统的透镜11的焦距调至5×10μm。被激光加热和未加热转印染料部分之间的表面张力差在此时所产生的表面波的弥散状态由下式表示：

ω²＝(γk³)/ρ    ……(2)式中k代表波数，ω代表激光的脉冲周期。因此表面波的波长λ可由下式表示：

λ＝2π(γ/ρω²)^1/3    ……(3)

根据上式(2)，表面波的角频ω＝2π×5×10⁵rad/s。转印染料由激光辐射瞬时加热至250℃，因此，根据式(3)，表面波的波长λ变得等于8.0μm。

染料缸2呈浅盒状，其中储存熔融的转印染料以形成转印染料层22。染料缸2的上面部分是敞开有以形成一预定面积的开口2a，而其下表面具有一个与开口2a对准的转印部分3。绕开口2a一圈形成一个隔环12，从而形成一个间隙13，作为转印记录的物体，相纸14设置在隔环12上。因此，转印部分3离开相纸14一个相应于间隙13的预定距离而不与其相接触。

转印部分3具有一个周期性空间结构，该结构具有多个基本为方形横截面的柱21，柱21直立在与开口2a对准的染料缸2的下表面部分上，相互等距地间隔开来、每根柱21在染料缸2中的转印染料液面上方具有一个高度，且面对着开口2a，如图3所示。

现参阅图4所示的转印部分3的空间结构，每根柱21的宽度和相邻柱21之间的间隔都调至2μm。也就是说，与每根柱21的宽度和柱间间隔之和相等的且相应于空间结构周期的单位距离d(＝4μm)经过选择等于表面波波长λ的一半，上述表面波是由激光辐射加热和未加热的转印染料部分之间的表面张力差产生的。

上述按照本发明第一实施例的热印移记录装置，使空间结构的单位宽度d相应于式(1)表示的一个周期，因而当来自半导体激光器1的激光辐射所熔化的转印染料蒸发时可以防止表面波的产生。

更具体来说，在上述布置中，为了防止转印染料层22和相纸14之间的接触，在其间设有一个间隙13，熔融的转印染料被半导体激光器1加热而蒸发，以便作为一图像从转印部分3经过间隙13而转印到相纸14上。由于转印染料需要被瞬时加热而蒸发，表面波由于转印染料的加热和未加热部分之间的表面张力差而产生。但是，由于相应于转印部分3中形成的空间结构的每根柱21的一个周期的单位宽度d等于一整数乘表面波的半波长度，这里是1/2乘半波长度，表面波和柱21协同作用而消去表面波，因此，迅速地减弱表面波。因此，不可避免地由瞬时加热转印染料而产生的表面波可以在短时间内基本完全地被抑制，从而防止了转印染料向相纸14的转印量的下降。

上述空间结构最好使单位宽度d在一个允许的范围内，即0.8至1.2乘整数乘表面波的半波长度。如果单位宽度d超过上述范围，表面波的减弱效果就显著下降，这里由于不能无视表面波的波长λ和单位宽度d之间的偏差的缘故。

使用按照第一实施例的热转印装置的图像转移质量，经麦克贝斯(Macbeth)浓度计检测发现，转印染料每毫秒以光学浓度2.2的量转移至80μm×80μm的相纸面积上。另外，转印量与转印时间成正比地增加。

与第一实施例图像转印量的检测有关，现描述几个对比实施例。在第一对比实施例中，在相应于转印部分3的空间结构的一个周期的单位宽度设定为3μm的条件下，也就是说，在每根柱21的宽度和柱21之间的间隔都设定为1.5μm，而其余的值与第一实施例相同的条件下，测量转印量。当用麦克贝斯浓度计检测时发现，每毫秒只有相应于光学浓度1.2的转印染料被转印至80μm×80μm的面积上。还发现延长转印时间，虽然在相纸14上的点直径有所增加，但是并不改变点浓度。

在第二对比实施例中，在半导体激光器1的激光的脉冲周期设定为20μs，也就是说，表面波的波长λ设定为3.7μm，而其余值与第一实施例相同的条件下测量图像转印质量。用麦克贝斯浓度计测量发现每毫秒只有相应于光学浓度1.1的转印染料转印至80μm×80μm的面积上。还发现延长转印时间，虽然在相纸14上的点直径加大，但是点光学浓度并未改变。

因此，使用上述第一实施例的热转印记录装置，图像转印量基本是转印部分3的空间结构超出式(1)范围情况的两倍，因而能够容易地得到高质量的彩色图像。

下面描述按照第二实施例的热转印记录装置。类似于前述实施例的零部件使用相应的标号。

第二实施例与第一实施例基本相似，不同之处在于，转印部分的空间结构与前述实施例不同。

第二实施例的热转印记录装置的转印部分3在与开口2a相对准的染料缸2的下底面有一条槽31，如图5所示。

槽31所具有的宽度，即单位宽度d，等于75μm，槽31的深度为20μm，内盛熔融状态的转印染料。作为转印染料的加热装置，半导体激光器1经过设定，使激光的脉冲周期为20μs，也就是说，据式(1)和(2)推导，表面波的波长等于3.7μm。

由于第二实施例的热转印计录装置的空间结构，其单位宽度d符合式(1)，因而当借助来自半导体激光器1的激光辐射蒸发熔融的转印染料时可防止表面波的产生。

更具体来说，在第二实施例中，在转印染料层22和相纸14之间设有间隙13以防止其间的接触，熔融的转印染料由半导体激光器1加热而蒸发，作为图像从转印部分3经过间隙13转印至相纸14。由于转印染料需要被瞬间加热而蒸发，因而由于转印染料的加热和未加热部分之间的表面张力差而产生表面波。但是，由于在转印部分3中形成的空间结构的槽31的单位宽度d等于一个整数，这里是40，乘表面波的半波长度，因而表面波和槽31协同作用而消去表面波，从而迅速地减弱表面波。因此，不可避免地由瞬间加热转印染料所产生的表面波可在短时间内基本完全地被抑制，从而防止转印染料向相纸14的转印量的下降。

使用第二实施例的热转印记录装置的图像转印量经使用麦克贝斯浓度计检测发现，转印染料每毫秒以光学浓度2.0的量转移至80μm×80μm的相纸面积上。另外，转印量与转印时间成正比地增加。

与第二实施例的图像转印量有关，下面介绍另一个对比实施例(第三对比实施例)。在第三对比实施例中，转印部分3的空间结构中作为单位宽度d的槽31的宽度设定为65μm，它不是一整数乘表面波的一半波长度，而其余的值与第二实施例相同，在这样的条件下测量图像的转印质量。用麦克贝斯浓度计测量发现每毫秒只有相应于光学浓度1.4的转印染料转印到80μm×80μm的面积上。还发现，延长转印时间，虽然在相纸14上的点直径加大，但是点光学浓度并未改变。

上述第二实施例的热转印记录装置，其图像转印量稍小于转印部分3中空间结构超出式(1)范围情况的转印量的两倍，因此能够容易地产生高质量的彩色图像。

本发明并不局限于上述第一和第二实施例，例如，可以采用热头来替代作为转印染料加热装置和半导体激光器。图6表示本发明的一个实施例，其中采用了热头。图6所示的热头具有一加热器41如电阻器，位于染料缸2中所设的柱21下面。

转印部分3的空间结构可以由在同心圆上的孔或壁构成以替代柱21或槽31，只要满足式(1)即可。

Claims (3)

1.一种热转印记录装置，其中，在转印染料层和转印记录物体之间设有一间隙，转印染料被送至转印部分，然后借助加热装置蒸发，以便被转印到转印记录物体上，其特征在于：

所述转印部分的空间结构的单位宽度d由下式给出：0.8nπ(γ/ρω²)^1/3＜d＜1.2nπ(γ/ρω²)^1/3式中ρ为转印染料浓度，γ为转印染料的表面张力，ω为加热周期，n为正常整数。

2.如权利要求1所述的热转印记录装置，其特征在于：激光器用作转印染料的加热装置。

3.如权利要求1所述的热转印记录装置，其特征在于：热头用作转印染料的加热装置。

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