DE10061224A1 - Bilderzeugungsmedium - Google Patents
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Abstract
Ein Bilderzeugungsmedium enthält ein Papierblatt, auf das eine Mikrokapselschicht aufgebracht ist. Die Mikrokapselschicht besteht aus einem Bindermaterial und mehreren Mikrokapseln, die mit Farbstoff gefüllt und gleichmäßig in dem Bindermaterial verteilt sind. Das Bindermaterial hat einen vorbestimmten thermischen Schmelzpunkt. Die Mikrokapseln haben eine derartige Brechdruck-Charakteristik, dass sie bei thermischer Erweichung oder Schmelzung des Bindermaterials bei einem vorbestimmten Druck gequetscht und gebrochen werden. Bei Verwendung eines auf einem Leuko-Pigment basierenden Farbstoffs wird das Bindermaterial durch einen Farbentwickler ersetzt.
Description
Die Erfindung betrifft ein Bilderzeugungsmedium, das mit einer Schicht aus mit
Farbstoff gefüllten Mikrokapseln überzogen ist, auf der ein Bild erzeugt wird,
indem die in der Mikrokapselschicht vorhandenen Mikrokapseln selektiv gebro
chen werden.
In einem mit einer Schicht aus mit Farbstoff oder Tinte gefüllten Mikrokapseln
überzogenen Bilderzeugungsmedium herkömmlicher Art besteht die Hülle einer
jeden Mikrokapsel aus einem geeigneten durch Licht härtbaren Kunstharz. Indem
die Mikrokapselschicht mit Lichtstrahlen entsprechend Bildpixelsignalen belichtet
wird, wird auf ihr ein optisches Bild aufgezeichnet und als latentes Bild erzeugt.
Das latente Bild wird dann durch Ausüben eines Drucks auf die Mikrokapsel
schicht entwickelt. Die den Lichtstrahlen nicht ausgesetzten Mikrokapseln werden
gebrochen, wodurch die Farbe oder die Tinte aus diesen Mikrokapseln austritt und
das latente Bild durch den ausgetretenen Farbstoff oder die Tinte entwickelt wird.
Das herkömmliche Bilderzeugungsmedium muss lichtdicht verpackt werden,
wodurch viel Abfall verursacht wird. Ferner darf das Bilderzeugungsmedium
wegen der Weichheit der unbelichteten Mikrokapseln keinem zu hohen Druck
ausgesetzt werden, denn dies würde zu einem unerwünschten Austritt der Farbe
oder Tinte führen.
Es ist auch ein Bilderzeugungsmedium anderen Typs bekannt, das mit einer
Schicht aus Mikrokapseln überzogen ist, die mit verschiedenen, auf dem Diazo
pigment basierenden Farben oder Tinten gefüllt sind. Diese Farben oder Tinten
sind bei normaler Umgebungstemperatur durchsichtig, entwickeln jedoch bei einer
bestimmten Temperatur eine monochromatische Farbe. Die verschiedenen Far
ben werden auf der Mikrokapselschicht selektiv entwickelt, indem letztere selektiv
bestimmten Temperaturen ausgesetzt wird. Die entwickelte Farbe muss dann
durch Bestrahlen mit Licht einer bestimmten Wellenlänge fixiert werden. Ein
Farbbilderzeugungssystem diesen Typs ist kostspielig, da eine zusätzliche Be
strahlungseinrichtung zum Fixieren der entwickelten Farbe benötigt wird und
wegen dieser zusätzlichen Bestrahlungseinrichtung der Verbrauch an elektri
schem Strom zunimmt. Da für jede Farbe ein Heizprozess für die Farbentwicklung
und ein Bestrahlungsprozess zum Fixieren einer entwickelten Farbe erforderlich
ist, wird außerdem eine schnelle Farbbilderzeugung auf dem Bilderzeugungsme
dium erschwert.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Bilderzeugungsmedium mit einer Schicht aus mit
Farbstoff oder Tinte gefüllten Mikrokapseln anzugeben, das eine schnelle und
kostengünstige Bilderzeugung auf der Mikrokapselschicht unter Vermeidung
großer Abfallmengen an Verpackungsmaterial ermöglicht und ohne besondere
Vorkehrungen gehandhabt werden kann.
Die Erfindung löst diese Aufgabe durch die Gegenstände der unabhängigen
Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprü
chen sowie der folgenden Beschreibung angegeben.
Die Erfindung wird im Folgenden an Hand der Figuren näher erläutert. Darin
zeigen:
Fig. 1 einen Querschnitt eines ein erstes Ausführungsbeispiel darstellen
den Bilderzeugungsmediums mit einer Mikrokapselschicht, die einen
ersten, einen zweiten und einen dritten Schichtbereich zum Erzeu
gen eines vollständigen Farbbildes enthält,
Fig. 2 einen vergrößerten Querschnitt des dritten Schichtbereichs des in
Fig. 1 gezeigten Bilderzeugungsmediums,
Fig. 3 den vergrößerten Querschnitt des zweiten Schichtbereichs des in
Fig. 1 gezeigten Bilderzeugungsmediums,
Fig. 4 den vergrößerten Querschnitt eines dritten Schichtbereichs des in
Fig. 1 gezeigten Bilderzeugungsmediums,
Fig. 5 einen Graphen mit drei Primärfarbentwicklungsbereichen, die für das
erste Ausführungsbeispiel des Bilderzeugungsmediums nach Fig. 1
festgelegt sind,
Fig. 6 den Querschnitt eines zum Erzeugen eines vollständigen Farbbildes
auf dem in Fig. 1 gezeigten Bilderzeugungsmedium bestimmten
Zeilenfarbdruckers,
Fig. 7 ein bruchstückhaftes Blockdiagramm mit mehreren Thermoköpfen
sowie hierfür bestimmten Treiberschaltungen, die in dem Farbdruc
ker nach Fig. 6 enthalten sind,
Fig. 8 das Eindringen eines elektrischen Widerstandselementes eines
ersten Thermokopfes in den ersten Schichtbereich zum Entwickeln
eines Cyan-Punktes auf dem Bilderzeugungsmedium nach Fig. 1 in
einer Querschnittsdarstellung,
Fig. 9 das Eindringen eines elektrischen Widerstandselementes eines
zweiten Thermokopfes in den ersten und den zweiten Schichtbereich
zur Erzeugung eines Magenta-Punktes auf dem Bilderzeugungsme
dium nach Fig. 1 in einer Querschnittsdarstellung,
Fig. 10 das Eindringen eines elektrischen Widerstandselementes eines
dritten Thermokopfes in den ersten, den zweiten und den dritten
Schichtbereich zum Entwickeln eines Gelb-Punktes auf dem Bilder
zeugungsmedium nach Fig. 1 in einer Querschnittsdarstellung,
Fig. 11 den Querschnitt eines ein zweites Ausführungsbeispiel darstellenden
Bilderzeugungsmediums mit einer Mikrokapselschicht, die einen er
sten, einen zweiten und einen dritten Schichtbereich zum Erzeugen
eines vollständigen Farbbildes enthält,
Fig. 12 den vergrößerten Querschnitt des dritten Schichtbereichs des in Fig.
11 gezeigten Bilderzeugungsmediums,
Fig. 13 den vergrößerten Querschnitt des zweiten Schichtbereichs des in
Fig. 11 gezeigten Bilderzeugungsmediums,
Fig. 14 den vergrößerten Querschnitt des ersten Schichtbereichs des in Fig.
11 gezeigten Bilderzeugungsmediums,
Fig. 15 einen Graphen mit drei Primärfarbentwicklungsbereichen, die für das
zweite Ausführungsbeispiel des Bilderzeugungsmediums nach Fig.
11 festgelegt sind,
Fig. 16 das Eindringen eines elektrischen Widerstandselementes des ersten
Thermokopfes in den ersten Schichtbereich zum Entwickeln eines
Cyan-Punktes auf dem in Fig. 11 gezeigten Bilderzeugungsmedium
in einer Querschnittsdarstellung,
Fig. 17 das Eindringen eines elektrischen Widerstandselementes des zwei
ten Thermokopfes in den ersten und den zweiten Schichtbereich
zum Entwickeln eines Magenta-Punktes auf dem in Fig. 11 gezeigten
Bilderzeugungsmedium in einer Querschnittsdarstellung,
Fig. 18 das Eindringen eines elektrischen Widerstandselementes des dritten
Thermokopfes in den ersten, den zweiten und den dritten Schichtbe
reich zum Entwickeln eines Gelb-Punktes auf dem in Fig. 11 ge
zeigten Bilderzeugungsmedium,
Fig. 19 ein ein drittes Ausführungsbeispiel darstellendes Bilderzeugungsme
dium mit einer Einzelschicht aus Cyan-, Magenta- und Gelb-
Mikrokapseln zum Erzeugen eines vollständigen Farbbildes,
Fig. 20 den Querschnitt einer in dem Bilderzeugungsmedium nach Fig. 19
verwendeten Magenta-Mikrokapsel in einer äußeren Hüllenwand aus
Wachs,
Fig. 21 den Querschnitt der Magenta-Mikrokapsel nach Fig. 20 ohne der
äußeren Hüllenwand aus Wachs,
Fig. 22 einen Graphen mit drei Primärfarbentwicklungsbereichen, die für das
dritte Ausführungsbeispiel des Bilderzeugungsmediums nach Fig. 19
festgelegt sind, und
Fig. 23 das Eindringen eines elektrischen Widerstandselementes des er
sten, des zweiten oder des dritten Thermokopfes in die Mikrokapse
leinzelschicht zum Entwickeln eines Cyan-, Magenta- oder Gelb-
Punktes auf dem Bilderzeugungsmedium nach Fig. 19.
Fig. 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Bilderzeu
gungsmediums 10. Das Bilderzeugungsmedium 10 enthält ein blattförmiges
Substrat, z. B. ein Papierblatt 12, und eine darauf ausgebildete Schicht aus Mikro
kapseln 14. Um in diesem Ausführungsbeispiel ein vollständiges Farbbild auf der
Mikrokapselschicht 14 zu erzeugen, hat letztere einen dreilagigen Aufbau. Die
Mikrokapselschicht 14 enthält einen ersten Schichtbereich 16C zum Erzeugen
eines Cyan-Bildes, einen zweiten Schichtbereich 16M zum Erzeugen eines Ma
genta-Bildes und einen dritten Schichtbereich 16Y zum Erzeugen eines Gelb-
Bildes. Bei der Fertigung des Bilderzeugungsmediums 10 wird zunächst der dritte
Schichtbereich 16Y auf dem Papierblatt 12, dann der zweite Schichtbereich 16M
auf dem dritten Schichtbereich 16Y und schließlich der erste Schichtbereich 16C
auf dem zweiten Schichtbereich 16M ausgebildet.
Wie in den Fig. 1 und 2 gezeigt, ist der dritte Schichtbereich 16Y so aufgebaut,
dass mehrere mit gelber Farbe oder Tinte gefüllte Mikrokapseln 18Y gleichmäßig
in einer "steinwandartigen" Anordnung von Wachs-Binderteilchen 20 verteilt sind.
Mit "steinwandartiger" Anordnung oder "Steinwandstruktur" ist eine Lücken auf
weisende Anordnung bzw. Struktur von Teilchen gemeint, die wie in einer aus
Steinen aufgebauten Wand angeordnet sind. Diese Anordnung oder Struktur wird
im folgenden als "poröse" Anordnung bzw. "poröse" Struktur bezeichnet.
Die Hüllenwand einer jeden Mikrokapsel 18A besteht aus einem geeigneten
Aminoharz (lichthärtendes Kunstharz), das in der gleichen Farbe, üblicherweise
weiß, wie das Papierblatt 12 gefärbt ist. Der in jeder Mikrokapsel 18Y enthaltene
gelbe Farbstoff ist als gelber Ölfarbstoff zubereitet, der aus einem durchsichtigen
Öl besteht, das wiederum etwa 10 Gew.-% an Gelbpigment enthält. Als durch
sichtiges Öl wird 2,7-Di-isopropylnaphthalin verwendet, das einen Siedepunkt von
etwa 300°C hat und als KMC-113 von Rütgers Kureha Solvents (RKS) GmbH
beziehbar ist. Als Gelbpigment wird Benzingelb G verwendet.
Um die Mikrokapseln 18Y zu fertigen, wird ein Polymerisationsverfahren einge
setzt, z. B. Grenzflächenpolymerisation, in-situ-Polymerisation oder dergleichen.
Das Polymerisationsverfahren ist beispielsweise in den ungeprüften japanischen
Patentveröffentlichungen 58-33492 und 58-82785 beschrieben. Die Mikrokapseln
18Y haben einen mittleren Durchmesser von etwa 9 µ bis 10 µ. Die Dicke der
Hüllenwand einer jeden Mikrokapsel 18Y ist so bemessen, dass die Mikrokapsel
18Y bei einer mit einer Schub- oder Scherkraft einhergehenden Druckbeaufschla
gung von mehr als 0,02 MPa gequetscht und gebrochen wird.
Für die Wachs-Binderteilchen 20 wird Polypropylenwachspulver verwendet, das
als PPW-5 von SEISHIN K. K. beziehbar ist. Das Polypropylenwachspulver PPW-5
hat einen mittleren Durchmesser von etwa 3 µ bis 5 µ und einen thermischen
Schmelzpunkt von etwa 150°C. Das Polypropylenwachspulver ist weiß.
Der dritte Schichtbereich 16Y mit seiner porösen Struktur wird in folgenden
Prozessen hergestellt:
- 1. 10 g Polypropylenwachspulver PPW-5 und 10 g Mikrokapseln 18Y werden mit 100 g wässriger Lösung einer 3 gew.-%-igen von Polyvinylalkohol (Polymerisati onsgrad: 2000) und einer geringen Menge an Dispergiermittel (z. B. Dodecylben zolsulfonnatrium oder dergleichen). Diese Mischung wird dann zu einer Suspensi on gerührt.
- 2. Das Papierblatt 12 wird dann mittels einer Spritzpistole mit der Suspension mit etwa 3 g bis 5 g pro m2 überzogen und die aufgebrachte Schicht dann auf natürli chem Wege getrocknet. Ist die Schicht vollständig getrocknet, so werden die Wachs-Binderteilchen 20 (Polypropylenwachspulver) provisorisch über ein Po lyvinyl-Haftmittel (PVA) miteinander verklebt.
- 3. Das getrocknete, die aufgebrachte Schicht tragende Papierblatt 12 wird für etwa 15 Minuten bei einer Temperatur von etwa 145°C, die unter dem Schmelz punkt (150°C) des Polypropylenwachspulvers (PPW-5) liegt, in einem Ofen erhitzt, wobei die Wachs-Binderteilchen (Polypropylenwachspulver) peripher miteinander verschmelzen. Die Wachs-Binderteilchen 20 haften nämlich thermisch aneinan der, ohne vollständig miteinander verschmolzen zu sein, da die Temperatur von 145°C etwas geringer als der Schmelzpunkt (150°C) des Polypropylenwachspul vers ist. Dadurch wird der dritte Schichtbereich 16Y mit seiner in den Fig. 1 und 2 dargestellten porösen Struktur hergestellt.
Der Heizprozess, durch den die Wachs-Binderteilchen 20 auf thermischem Wege
in Haftung zueinander gebracht werden, stärkt die poröse Struktur des dritten
Schichtbereichs 16Y. Ist jedoch die Stärke oder Festigkeit der porösen Struktur
schon nach dem natürlichen Trocknungsvorgang der Polyvinylalkohol-Lösung
(PVA) oder einer anderen Haftmittellösung ausreichend, so kann auf den Heizpro
zess verzichtet werden.
Da die Wachs-Binderteilchen 20 nicht vollständig miteinander verschmolzen sind,
bleiben in der porösen Struktur des dritten Schichtbereichs 16Y zwischen den
Binderteilchen 20 feine Zwischenräume oder Poren zurück, wie in den Fig. 1 und
2 übertrieben dargestellt ist. Da in diesem Ausführungsbeispiel das spezifische
Gewicht der Mikrokapseln 18Y größer als das der Wachs-Binderteilchen 20 ist,
versinken die Mikrokapseln 18Y in der porösen Struktur unter den Wachs-
Binderteilchen 20.
So lange die Wachs-Binderteilchen 20 in dem wie oben erläutert ausgebauten
Schichtbereich 16Y fest sind, d. h. sich im festen Aggregatzustand befinden, d. h.
der dritte Schichtbereich 16Y einer Temperatur ausgesetzt wird, die den
Schmelzpunkt (150°C) des Polypropylenwachspulvers übersteigt, können die
Mikrokapseln 18Y selbst bei einem auf den dritten Schichtbereich 16Y ausgeüb
ten, mit einer Schub- oder Scherkraft einhergehenden Druck von mehr als 0,02 MPa
nicht gequetscht und gebrochen werden, da die Mikrokapseln 18Y wegen
der vorhandenen porösen Struktur der Wachs-Binderteilchen 20 nicht direkt dem
Brechdruck ausgesetzt werden können.
Wird der Schichtbereich 16Y jedoch einer Temperatur höher als der Schmelz
punkt (150°C) des Polypropylenwachspulvers ausgesetzt, so schmelzen die
Wachs-Binderteilchen 20 und die poröse Struktur bricht zusammen. Wird an
schließend ein Brechdruck von mehr als 0,02 MPa mit einer Schubkraft auf den
dritten Schichtbereich 16Y ausgeübt, so sind die Mikrokapseln 18Y dem Brech
druck direkt ausgesetzt, wodurch sie brechen.
Wie schematisch in den Fig. 1 und 3 dargestellt, hat auch der zweite Schichtbe
reich 16M eine poröse Struktur, in der mehrere mit Magenta-Tinte oder -farbstoff
gefüllte Mikrokapseln und mehrere Abstandsteilchen 22 gleichmäßig in einer
porösen Anordnung von Wachs-Binderteilchen 24 verteilt sind.
Entsprechend den Mikrokapseln 18Y besteht die Hüllenwand einer jeden Mikro
kapsel 18M aus einem geeigneten weiß gefärbten Aminoharz und ist der in den
Mikrokapseln 18M enthaltene Magenta-Farbstoff als Magenta-Ölfarbstoff zube
reitet, der aus etwa 10 Gew.-% an Magenta-Pigment enthaltendem, durchsichti
gem Öl besteht. Als transparentes Öl wird KMC-113 und als Magenta-Pigment
Rhodamin-Pigmentfarbstoff T verwendet.
Auch die Mikrokapseln 18M können nach dem oben erwähnten Polymerisations
verfahren hergestellt werden. Die Mikrokapseln 18M haben einen mittleren
Durchmesser von etwa 6 µ bis 7 µ. Die Dicke der Hüllenwand einer jeden Mikro
kapsel 18M ist so bemessen, dass die Mikrokapsel 18M gequetscht und gebro
chen wird, wenn sie einem mit einer Schubkraft einhergehenden Druck von mehr
als 0,2 MPa ausgesetzt wird. Die Abstandsteilchen 22 bestehen aus Hydroxylapa
tit und haben einen mittleren Durchmesser von etwa 8 µ bis 9 µ, der damit größer
ist als der mittlere Durchmesser der Mikrokapseln 18M.
Für die Wachs-Binderteilchen 24 wird mikrokristallines Wachspulver verwendet,
das als CWP-3 von SEISHIN K. K; erhältlich ist. Das mikrokristalline Wachspulver
CWP-3 hat einen mittleren Durchmesser von 3 µ bis 5 µ und einen thermischen
Schmelzpunkt von etwa 108°C. Das mikrokristalline Wachspulver ist weiß.
Die poröse Struktur des zweiten Schichtbereichs 16M wird durch folgende Pro
zesse erzeugt:
- 1. 10 g mikrokristallines Wachspulver CWP-3, 10 g Mikrokapseln 18M und 5 g Abstandsteilchen 22 werden mit 100 g 3 gew.-%iger wässriger Lösung von Po lyvinylalkohol (PVA) (Polymerisationsgrad: 2000) gemischt, die eine geringe Menge an Dispergiermittel, z. B. Dodecylbenzolsulfonnatrium oder dergleichen, enthält. Diese Mischung wird dann zu einer Suspension gerührt.
- 2. Der vorher auf das Papierblatt 12 aufgebrachte Schichtbereich 16Y wird mit tels einer Spritzpistole mit der Suspension mit 2 g bis 4 g pro m2 überzogen und die so erzeugte Schicht anschließend auf natürlichem Wege getrocknet. Ist das Trocknen abgeschlossen, so werden die Wachsbinderteilchen 24 (mikrokristalli nes Wachspulver) provisorisch durch das Polyvinylalkohol-Haftmittel (PVA) mit einander verklebt.
- 3. Das getrocknete Papierblatt 12 und der die aufgebrachte Schicht tragende Schichtbereich 16Y werden für 15 Minuten bei einer Temperatur von etwa 100°C, die unter dem Schmelzpunkt (108°C) des mikrokristallines Wachspulvers CWP-3 liegt, in dem Ofen erhitzt, wodurch die Wachs-Binderteilchen 24 (mikrokristallines Wachspulver) peripher miteinander verschmelzen. Die Wachs-Binderteilchen 24 haften nämlich auf thermischem Wege aneinander, ohne vollständig miteinander verschmolzen zu sein, da die Heiztemperatur (103°C) etwas niedriger als der Schmelzpunkt (108°C) des mikrokristallinen Wachspulvers ist. Auf diese Weise wird der zweite Schichtbereich 16M mit seiner porösen Struktur hergestellt, die in den Fig. 1 und 3 gezeigt ist.
Wie bei dem dritten Schichtbereich 16Y stärkt der Heizprozess, der für das ther
mische Aneinanderhaften der Wachs-Binderteilchen 24 sorgt, die poröse Struktur
des zweiten Schichtbereichs 16M. Wenn schon durch den Polyvinylalkohol (PVA)
oder ein anderes Haftmittel für eine ausreichende Stärke der porösen Struktur
gesorgt ist, kann natürlich auf den Heizprozess verzichtet werden.
Da die Wachs-Binderteilchen 24 nicht vollständig miteinander verschmolzen sind,
verbleiben in der porösen Struktur des zweiten Schichtbereichs 16M zwischen den
Binderteilchen 24 feine Zwischenräume und Poren, die in den Fig. 1 und 3 über
trieben dargestellt sind. Da das spezifische Gewicht der Mikrokapseln 18M und
der Abstandsteilchen 22 größer als das der Wachs-Binderteilchen 24 ist, sinken
die Mikrokapseln 18M und die Abstandsteilchen 22 in der porösen Struktur unter
die Wachs-Binderteilchen 24.
So lange die Wachs-Binderteilchen 24 fest sind, d. h. so lange der zweite Schicht
bereich 16M keiner Temperatur ausgesetzt wird, die den Schmelzpunkt (108°C)
des mikrokristallinen Wachspulvers übersteigt, können die Mikrokapseln 18M
selbst dann nicht gequetscht und gebrochen werden, wenn über eine Schubkraft
ein Druck größer als 0,2 MPa auf den zweiten Schichtbereich 16M ausgeübt wird,
da die Mikrokapseln 18M wegen der vorhandenen porösen Struktur der Binder
teilchen 24 nicht direkt dem Brechdruck ausgesetzt sind.
Wird jedoch der zweite Schichtbereich 16M einer Temperatur ausgesetzt, die den
Schmelzpunkt (108°C) des mikrokristallinen Wachspulvers CWP-3 übersteigt, so
schmelzen die Wachs-Binderteilchen 24, was zum Zusammenbruch der porösen
Struktur führt. Wird auf den zweiten Schichtbereich 16M über eine Schubkraft in
Druck größer als 0,2 MPa ausgeübt, so sind die Mikrokapseln 18M in Folge des
Zusammenbruchs der porösen Struktur der Binderteilchen 24 dem Brechdruck
direkt ausgesetzt, was zum Brechen der Mikrokapseln 18M führt.
Die Funktion der Abstandsteilchen 22, die in dem zweiten Schichtbereich 16M
verteilt sind, wird später im Detail erläutert.
Wie in den Fig. 1 und 4 schematisch dargestellt, hat auch der erste Schichtbe
reich 16C eine poröse Struktur, in der mehrere mit Cyan-Farbstoff oder -tinte
gefüllte Mikrokapseln sowie mehrere Abstandsteilchen 26 gleichmäßig in einer
porösen Anordnung von Wachs-Binderteilchen 28 verteilt sind.
Entsprechend den Mikrokapseln 18Y und 18M besteht die Hüllenwand einer jeden
Mikrokapsel 18C aus einem geeigneten, weiß gefärbten Aminoharz. Der in jeder
Mikrokapsel 18C enthaltene Cyan-Farbstoff ist als Cyan-Ölfarbstoff zubereitet, der
aus einem durchsichtigen, etwa 10 Gew.-% an Cyan-Pigment enthaltenden Öl
besteht. Als durchsichtiges Öl wird KMC-113 und als Cyan-Pigment Phthalocya
ninblau verwendet.
Auch die Mikrokapseln 18C können nach dem oben genannten Polymerisations
verfahren gefertigt werden. Die Mikrokapseln 18C haben einen mittleren Durchmesser
von etwa 3 µ bis 4 µ. Die Dicke ihrer Hüllenwand ist so bemessen, dass
die Mikrokapsel 18C gequetscht und gebrochen wird, wenn sie mit einer Schub
kraft einem Druck von mehr als 2,0 MPa ausgesetzt wird. Die Abstandsteilchen 26
bestehen aus Hydroxylapatit und haben einen mittleren Durchmesser von etwa 5 µ
bis 6 µ, der damit größer als der mittlere Durchmesser der Mikrokapseln 18C ist.
Für die Wachs-Binderteilchen 28 wird Paraffinwachspulver verwendet. Das Paraf
finwachspulver hat einen mittleren Durchmesser von etwa 1 µ bis 3 µ und einen
thermischen Schmelzpunkt von etwa 73°C. Das Paraffinwachspulver erhält man
beispielsweise durch Pulverisieren von Paraffinwachsmaterial mittels einer geeig
neten Strahlmühle. Das Paraffinwachspulver ist weiß gefärbt.
Die poröse Struktur des ersten Schichtbereichs 16C wird durch folgende Prozesse
erzeugt.
- 1. 10 g Paraffinwachspulver 28, 10 g Mikrokapseln 18C und 5 g Abstandsteilchen 26 werden mit 100 g 3 gew.-%iger wässriger Lösung von Polyvinylalkohol (PVA) (Polymerisationsgrad: 2000) gemischt, die eine geringe Menge an Dispergiermittel enthält, z. B. Dodecylbenzolsulfonnatrium oder dergleichen. Dies Mischung wird dann zu einer Suspension gerührt.
- 2. Die auf dem Papierblatt 12 ausgebildeten Schichtbereiche 16M und 16Y werden mittels einer Spritzpistole mit der Suspension mit etwa 1 g bis 3 g pro m2 überzogen. Die aufgebrachte Schicht wird dann auf natürlichem Wege getrocknet. Ist sie vollständig getrocknet, so werden die Wachs-Binderteilchen 28 (Paraffin wachspulver) mit einem Polyvinylalkohol-Haftmittel (PVA) provisorisch miteinander verklebt.
- 3. Das getrocknete Papierblatt 12 und die die aufgebrachte Schicht tragenden Schichtbereiche 16M und 16Y werden für 15 Minuten bei einer Temperatur von etwa 68°C, die unter dem Schmelzpunkt (73°C) des Paraffinwachspulvers liegt, in dem Ofen erhitzt, wodurch die Wachs-Binderteilchen 28 (Paraffinwachspulver) peripher miteinander verschmelzen. Die Binderteilchen 28 haften also auf thermischem Wege aneinander, ohne vollständig miteinander verschmolzen zu sein, da die Temperatur von 68°C etwas unter dem Schmelzpunkt (73°C) des Paraffin wachspulvers liegt. Auf diese Weise wird der erste Schichtbereich 16C mit seiner in den Fig. 1 und 4 dargestellten porösen Struktur hergestellt.
Wie dies auch für die Schichtbereiche 16M und 16Y gilt, stärkt der Heizprozess,
der für die thermische Haftung der Binderteilchen 28 untereinander sorgt, die
poröse Struktur des ersten Schichtbereichs 16C. Erreicht man schon durch das
Polyvinylalkohol-Haftmittel (PVA) oder ein anderes Haftmittel eine ausreichende
Stärke der porösen Struktur, so kann selbstverständlich auf den Heizprozess
verzichtet werden.
Da die Wachs-Binderteilchen 28 nicht vollständig geschmolzen sind, verbleiben in
der porösen Struktur des ersten Schichtbereichs 16C zwischen den Binderteilchen
28 feine Zwischenräume oder Poren, die in den Fig. 1 und 4 übertrieben darge
stellt sind. Da das spezifische Gewicht der Mikrokapseln 18C und der Abstand
steilchen 26 größer als das der Binderteilchen 28 ist, sinken die Mikrokapseln 18C
und die Abstandsteilchen 26 in der porösen Struktur unter die Binderteilchen 28.
So lange die Binderteilchen 28 fest sind, d. h. der erste Schichtbereich 16C nicht
einer Heiztemperatur ausgesetzt wird, die den Schmelzpunkt (73°C) des Paraffin
wachspulvers 28 übersteigt, können mit diesem Aufbau des Schichtbereichs 16C
die Mikrokapseln 18C selbst dann nicht gequetscht und gebrochen werden, wenn
mit einer Schubkraft ein Druck von mehr als 2,0 MPa auf den Schichtbereich 16C
ausgeübt wird, da die Mikrokapseln 18C in Folge der porösen Struktur der Bin
derteilchen 28 nicht direkt dem Brechdruck ausgesetzt sind.
Wird jedoch der erste Schichtbereich 16C einer Temperatur ausgesetzt, die über
dem Schmelzpunkt (73°C) des Paraffinwachspulvers liegt, so schmelzen die
Binderteilchen 28 thermisch und die poröse Struktur der Binderteilchen 28 bricht
zusammen. Wird mit einer Schubkraft ein Brechdruck von mehr als 2,0 MPa auf
den ersten Schichtbereich 16C ausgeübt, so sind die Mikrokapseln 18C in Folge
des Zusammenbruchs der porösen Struktur der Binderteilchen 28 dem Brech
druck direkt ausgesetzt, was zum Brechen der Mikrokapseln 18C führt.
Die Funktion der Abstandsteilchen 26, die in dem ersten Schichtbereich 16C
verteilt sind, wird später im Detail erläutert.
Die Mikrokapseln 18C, 18M und 18Y, die in dem ersten, dem zweiten bzw. dem
dritten Schichtbereich 16C, 16M, 16Y der Mikrokapselschicht 14 enthalten sind,
werden gemäß der Temperatur/Brechdruck-Charakteristik gequetscht und gebro
chen, die in dem Graphen nach Fig. 5 dargestellt ist.
In dem Graphen nach Fig. 5 ist eine kritische Brechdruckkurve der Cyan-
Mikrokapseln 18C mit PC1 bezeichnet. Die Cyan-Mikrokapseln 18C werden unter
Raumtemperatur gequetscht und gebrochen, während sie mit der Schubkraft
einem den kritischen Brechdruck von 2,0 MPa übersteigenden Druck ausgesetzt
werden. Der kritische Brechdruck nimmt jedoch mit Temperaturanstieg ab, wie die
kritische Brechdruckkurve PC1 zeigt.
In dem Graphen nach Fig. 5 bezeichnet weiterhin PM1 eine kritische Brechdruck
kurve der Magenta-Mikrokapseln 18M. Die Magenta-Mikrokapseln 18M werden
unter Raumtemperatur gequetscht und gebrochen, wenn sie mit der Schubkraft
einem den kritischen Brechdruck von 0,2 MPa übersteigenden Druck ausgesetzt
werden. Der kritische Brechdruck nimmt jedoch mit Temperaturanstieg ab, wie die
kritische Brechdruckkurve PM1 zeigt.
Schließlich bezeichnet PY1 in dem Graphen nach Fig. 5 eine kritische Brech
druckkurve der Gelb-Mikrokapseln 18Y. Die Gelb-Mikrokapseln 18Y werden unter
Raumtemperatur gequetscht und gebrochen, während sie mit der Schubkraft
einem den kritischen Brechdruck von 0,02 MPa übersteigenden Druck ausgesetzt
werden. Der kritische Brechdruck nimmt jedoch mit Temperaturanstieg ab, wie die
kritische Brechdruckkurve PY1 zeigt.
In dem Graphen nach Fig. 5 ist der Temperatur/Druck-Bereich für das Quetschen
und Brechen der Cyan-Mikrokapseln 18C durch einen schraffierten Cyan-
Entwicklungsbereich C1 dargestellt, der durch die kritische Brechdruckkurve PC1,
den Schmelzpunkt (73°C) des Paraffinwachspulvers 28 und den Schmelzpunkt
(108°C) des mikrokristallinen Wachspulvers festgelegt ist. Entsprechend ist der
Temperatur/Druck-Bereich für das Quetschen und Brechen der Magenta-
Mikrokapseln 18M durch einen schraffierten Magenta-Entwicklungsbereich M1
dargestellt, der durch die kritische Brechdruckkurve PM1, den Schmelzpunkt
(108°C) des mikrokristallinen Wachspulvers 24 und den Schmelzpunkt (150°C)
des Polypropylenwachspulvers 20 festgelegt ist. Schließlich ist der Tempera
tur/Druck-Bereich für das Quetschen und Brechen der Gelb-Mikrokapseln 18Y
durch einen schraffierten Gelb-Entwicklungsbereich Y1 dargestellt, der durch die
kritische Brechdruckkurve PY1 und den Schmelzpunkt (150°C) des Polypropylen
wachspulvers 20 festgelegt ist.
Durch geeignete Wahl von Heiztemperatur und Brechdruck, die lokal auf die
Mikrokapselschicht 14 des Bilderzeugungsmediums 10 einwirken, können die
Mikrokapseln 18C, 18M und 18Y in dem lokalen Bereich des Bilderzeugungsme
diums, auf den Temperatur und Druck einwirken, selektiv gequetscht und gebro
chen werden.
Werden beispielsweise, wie in Fig. 5 gezeigt, eine Heiztemperatur T1 und ein
Brechdruck P3 so ausgewählt, dass sie in den schraffierten Cyan-
Entwicklungsbereich C1 fallen, und wird das Bilderzeugungsmedium 10 lokal
dieser Heiztemperatur und diesem Brechdruck ausgesetzt, so werden in dem
lokalen Bereich des Bilderzeugungsmediums, welcher der Heiztemperatur T1 und
dem Brechdruck P3 ausgesetzt ist, nur die Cyan-Mikrokapseln 18C gequetscht
und gebrochen, was zum Austreten des Cyan-Farbstoffs aus den gequetschten
und gebrochenen Mikrokapseln 18C führt.
Werden, wie ebenfalls in Fig. 5 gezeigt, eine Heiztemperatur T2 und ein Brech
druck P2 so ausgewählt, dass sie in den schraffierten Magenta-
Entwicklungsbereich M1 fallen, und lokal dem Bilderzeugungsmedium beaufschlagt,
so werden in dem lokalen Bereich des Bilderzeugungsmediums 10, auf
den die Heiztemperatur T2 und der Brechdruck P2 einwirken, lediglich die Magen
ta-Mikrokapseln 18M gequetscht und gebrochen, was zum Austritt des Magenta-
Farbstoffs aus den gequetschten und gebrochenen Mikrokapseln 18M führt.
Werden, wie ebenfalls in Fig. 5 gezeigt, eine Heiztemperatur T3 und ein Brech
druck P1 so ausgewählt, dass sie in den schraffierten Gelb-Entwicklungsbereich
Y1 fallen, und lokal dem Bilderzeugungsmedium 10 beaufschlagt, so werden in
dem lokalen Bereich des Bilderzeugungsmediums 10, auf den die Heiztemperatur
T3 und der Brechdruck P1 einwirken, lediglich die Gelb-Mikrokapseln 18Y ge
quetscht und gebrochen, was zum Austritt des Gelb-Farbstoffs aus den ge
quetschten und gebrochenen Mikrokapseln 18Y führt.
In diesem Ausführungsbeispiel sind die Heiztemperaturen T1, T2 und T3 auf 90°C,
130°C bzw. 170°C und die Brechdrücke P1, P2 und P3 auf 0,1 MPa, 1,0 MPa bzw.
3,0 MPa eingestellt.
Fig. 6 zeigt einen als Zeilendrucker ausgebildeten Farbdrucker, der auf dem
Bilderzeugungsmedium 10 ein vollständiges Farbbild erzeugt.
Der Farbdrucker hat ein rechtwinkliges, quaderförmiges Gehäuse 30 mit einer
Eintrittsöffnung 32, die in einer Deckwand des Gehäuses 30 ausgebildet ist, und
eine Austrittsöffnung 34, die in einer Seitenwand des Gehäuses 30 ausgebildet
ist. Das Bilderzeugungsmedium 10 wird durch die Eintrittsöffnung 32 in das Ge
häuse 30 eingeführt und dann aus der Austrittsöffnung 34 ausgestoßen, nachdem
auf ihm ein Farbbild erzeugt worden ist. In Fig. 6 ist ein Transportweg 36 für das
Bilderzeugungsmedium 10 durch die gestrichelte Linie dargestellt.
In dem Gehäuse 30 legt eine Führungsplatte 38 einen Teil des Transportwegs 36
für das Bilderzeugungsmedium 10 fest. An der Oberfläche der Führungsplatte 38
sind ein erster Thermokopf 40C, ein zweiter Thermokopf 40M und ein dritter
Thermokopf 40Y befestigt. Die Thermoköpfe 40C, 40M, 40Y sind jeweils als
Zeilenthermokopf ausgebildet, die senkrecht zur Transportrichtung des Bilderzeugungsmediums
10 ausgerichtet sind. Außerdem sind Feder-Vorspanneinheiten
44C, 44M und 44Y vorgesehen.
Wie in Fig. 7 schematisch dargestellt, enthält der Thermokopf 40C mehrere Hei
zelemente oder elektrische Widerstandselemente Rc1 bis Rcn, von denen in Fig. 7
lediglich die Elemente Rc1, Rc2 und Rc3 dargestellt sind. Die Widerstandselemente
Rc1 bis Rcn sind in Längsrichtung des Zeilenthermokopfs 40C fluchtend angeord
net. Die elektrischen Widerstandselemente Rc1 bis Rcn werden von einer ersten
Treiberschaltung 41C entsprechend einer Einzelzeile von Cyan-Bildpixelsignalen
selektiv elektrisch gespeist, wodurch sie auf die Temperatur T1 (90°C) erhitzt
werden, die zwischen dem Schmelzpunkt (73°C) des Paraffinwachspulvers 28
und dem Schmelzpunkt (108°C) des mikrokristallinen Wachspulvers 24 liegt.
Auch der Zeilenthermokopf 40M enthält mehrere Heizelemente oder elektrische
Widerstandselemente Rm1 bis Rmn, von denen in Fig. 7 nur die Elemente Rm1, Rm2
und Rm3 dargestellt sind. Die Widerstandselemente sind in Längsrichtung des
Zeilenthermokopfs 40M fluchtend angeordnet. Sie werden von einer zweiten
Treiberschaltung 41M entsprechend einer Einzelzeile von Magenta-
Bildpixelsignalen selektiv elektrisch gespeist, wodurch sie auf die Temperatur T2
(130°C) erhitzt werden, die zwischen dem Schmelzpunkt (108°C) des mikrokristal
linen Wachspulvers 24 und dem Schmelzpunkt (150°C) des Polypropylenwach
spulvers 20 liegt.
Schließlich enthält auch der Zeilenthermokopf 40Y mehrere Heizelemente und
elektrische Widerstandselemente Ry1 bis Ryn, von denen in Fig. 7 lediglich die
Elemente Ry1, Ry2 und Ry3 dargestellt sind. Die Widerstandselemente sind in
Längsrichtung des Zeilenthermokopfs 40Y fluchtend angeordnet. Sie werden von
einer dritten Treiberschaltung 41Y entsprechend einer Einzelzeile von Gelb-
Bildpixelsignalen selektiv elektrisch gespeist, wodurch sie auf die Temperatur T3
(170°C) erhitzt werden, die über dem Schmelzpunkt (150°C) des Polypropylen
wachspulvers 20 liegt.
Die elektrischen Widerstandselemente Rc1 bis Rcn, die elektrischen Widerstand
selemente Rm1 bis Rmn und die elektrischen Widerstandselemente Ry1 bis Ryn sind
in einer 3 × n-Matrix angeordnet. Die drei, in der jeweiligen Spalte enthaltenen
Widerstandselemente (Rcn, Rmn und Ryn) sind in einer Linie angeordnet, wie Fig. 7
zeigt.
In dem in Fig. 6 gezeigten Farbdrucker sind die Zeilenthermoköpfe 40C, 40M und
40Y in einer Folge derart angeordnet, dass die Heiztemperaturen in Trans
portrichtung des Bilderzeugungsmediums 10 ansteigen.
Druckwalzen 42C, 42M und 42Y sind in einer Folge derart angeordnet, dass die
von ihnen ausgeübten Drücke in Transportrichtung des Bilderzeugungsmediums
10 abnehmen.
In Fig. 6 ist eine Steuerschalttafel 46 zum Steuern der Druckoperation des
Farbdruckers sowie eine elektrische Hauptstromquelle 48 zur elektrischen Spei
sung der Steuerschalttafel 46 einschließlich der drei Treiberschaltungen 41C, 41M
und 41Y vorgesehen.
Während der Druckoperation werden die Druckwalzen 42C, 42M und 42Y mit drei
nicht dargestellten Motoren unter der Kontrolle der Steuerschalttafel 46 mit glei
cher Umfangsgeschwindigkeit gedreht, und zwar nach Fig. 6 im Gegenuhrzeiger
sinn, so dass sich das Bilderzeugungsmedium 10, das in die Eintrittsöffnung 32
eingeführt wird, längs des Transportweges 36 auf die Austrittsöffnung 34 zube
wegt. Die Steuerschalttafel 46 enthält eine Treiberschaltung für die Motoren der
Druckwalzen 42C, 42M und 42Y. Das Einführen des Bilderzeugungsmediums 10
erfolgt so, dass die Mikrokapselschicht 14 in direktem Kontakt mit den Thermo
köpfen 40C, 40M und 40Y steht.
Während das Bilderzeugungsmedium 10 zwischen dem ersten Thermokopf 40C
und der ersten Druckwalze 42C vorbeiläuft, ohne dass die elektrischen Wider
standselemente Rc1 bis Rcn elektrisch gespeist werden, wird die Mikrokapsel
schicht 14 des Bilderzeugungsmediums 10 durch die von den Widerstandselementen
Rc1 bis Rcn des ersten Thermokopfes 40C ausgeübte Schubkraft mit dem
Brechdruck P3 (3,0 MPa) beaufschlagt. Wegen der porösen Struktur des ersten
Schichtbereichs 16C kann jedoch der Brechdruck P3 mit seiner Schubkraft nicht
direkt auf die Cyan-Mikrokapseln 18C einwirken.
Wird jedoch eines der Widerstandselemente Rc1 bis Rcn elektrisch gespeist und so
auf die über dem Schmelzpunkt (73°C) des Paraffinwachspulvers 28 liegende
Temperatur T1 (90°C) erhitzt, so dringt dieses Widerstandselement, wie in Fig. 8
beispielhaft gezeigt, in den ersten Schichtbereich 16C ein, da der Teil der porösen
Struktur des ersten Schichtbereichs 16C, auf den das Widerstandselement ein
wirkt, thermisch geschmolzen wird und so kollabiert, d. h. zusammenfällt. Die
Cyan-Mikrokapseln 18C, die in dem zusammengefallenen Teil der porösen
Struktur enthalten und direkt dem Brechdruck P3 (3,0 MPa) und damit der von
dem erhitzten Widerstandselement ausgeübten Schubkraft ausgesetzt sind,
werden gequetscht und gebrochen, was zum Austritt des Cyan-Farbstoffs aus den
gebrochenen Mikrokapseln 18C führt. Auf diese Weise wird auf der Mikrokapsel
schicht 14 des Bilderzeugungsmediums 10 durch das erhitzte Widerstandsele
ment ein Cyan-Punkt erzeugt.
Obgleich in Fig. 8 aus Gründen der einfacheren Darstellung das geschmolzene
Paraffinwachs nicht dargestellt ist, wird darauf hingewiesen, dass dieses in die
feinen Zwischenräume und Poren der porösen Struktur des ersten und des zwei
ten Schichtbereichs 16C und 16M absorbiert wird.
Während das Bilderzeugungsmedium 10 zwischen dem zweiten Thermokopf 40M
und der zweiten Druckwalze 42M durchläuft, ohne dass eines der Widerstand
selemente Rm1 bis Rmn elektrisch gespeist wird, wird die Mikrokapselschicht 14
des Bilderzeugungsmediums 10 dem Brechdruck P2 (1,0 MPa) und damit der
Schubkraft des Widerstandselementes des zweiten Thermokopfes 40M ausge
setzt. Trotzdem wirkt der Brechdruck P2 und damit die Schubkraft in Folge der
porösen Struktur des ersten und des zweiten Schichtbereichs 16C und 16M nicht
direkt auf die Magenta-Mikrokapseln 18M ein.
Wird jedoch eines der Widerstandselemente Rm1 bis Rmn elektrisch gespeist und
damit auf die Temperatur T2 (130°C) erhitzt, die über dem Schmelzpunkt (73°C)
des Paraffinwachspulvers 28 und dem Schmelzpunkt (108°C) des mikrokristalli
nen Wachspulvers 24 liegt, so dringt dieses Widerstandselement, wie in Fig. 9
gezeigt, in den ersten und den zweiten Schichtbereich 16C und 16M ein, da der
Teil der porösen Struktur des ersten und des zweiten Schichtbereichs 16C und
16M, auf den das Widerstandselement einwirkt, thermisch geschmolzen wird und
kollabiert, d. h. zusammenfällt. Die in dem zusammengefallenen Teil der porösen
Strukturen enthaltenen Cyan- und Magenta-Mikrokapseln 18C und 18M sind
damit direkt dem Brechdruck P2 (1,0 MPa) und damit der von dem Widerstand
selement ausgeübten Schubkraft ausgesetzt.
Zu diesem Zeitpunkt widerstehen die Cyan-Mikrokapseln 18C dem Brechdruck P2
und der damit verbundenen Schubkraft. So werden nur die Magenta-Mikrokapseln
18M gequetscht und gebrochen, was zum Austritt des Magenta-Farbstoffs aus
den gebrochenen Mikrokapseln 18M führt. Auf der Mikrokapselschicht 14 des
Bilderzeugungsmediums 10 wird so durch das erhitzte Widerstandselement ein
Magenta-Punkt erzeugt.
Obgleich aus der Gründen der vereinfachten Darstellung in Fig. 9 das geschmol
zene Wachs nicht dargestellt ist, wird darauf hingewiesen, dass dieses in den
feinen Zwischenräumen und Poren der porösen Strukturen der beiden Schichtbe
reiche 16C und 16M absorbiert wird.
Läuft das Bilderzeugungsmedium 10 zwischen dem dritten Thermokopf 40Y und
der dritten Druckwalze 42Y hindurch, ohne dass eines der elektrischen Wider
standselemente Ry1 bis Ryn elektrisch gespeist wird, so wird die Mikrokapsel
schicht 14 des Bilderzeugungsmediums 10 dem Brechdruck P1 (0,1 MPa) und der
von den Widerstandselementen Ry1 bis Ryn des dritten Thermokopfes 40Y ausge
übten Schubkraft ausgesetzt. Jedoch kann der Brechdruck P1 und damit die
Schubkraft in Folge der porösen Strukturen des ersten, des zweiten und des
dritten Schichtbereichs 16C, 16M und 16Y nicht direkt auf die Gelb-Mikrokapseln
18Y einwirken.
Wird jedoch eines der Widerstandselemente Ry1 bis Ryn elektrisch gespeist und
damit auf die Temperatur T1 (170°C) erhitzt, die über dem Schmelzpunkt (73°C)
des Paraffinwachspulvers 28, dem Schmelzpunkt (108°C) des mikrokristallinen
Wachspulvers 24 und dem Schmelzpunkt (150°C) des Polypropylenwachspulvers
20 liegt, so dringt das erhitzte Widerstandselement in den ersten, den zweiten und
den dritten Schichtbereich 16C, 16M und 16Y ein, wobei jeweils der Teil der
porösen Strukturen der drei Schichtbereiche 16C, 16M und 16Y, auf den das
erhitzte Widerstandselement einwirkt, thermisch geschmolzen wird und kollabiert,
d. h. zusammenfällt. Die in diesen zusammengefallenen Teilen der porösen
Strukturen enthaltenen Cyan-, Magenta- und Gelb-Mikrokapseln 18C, 18M und
18Y sind direkt dem Brechdruck P1 (0,1 MPa) und der von dem erhitzten Wider
standselement ausgeübten Schubkraft ausgesetzt.
Zu diesem Zeitpunkt widerstehen die Cyan- und Magenta-Mikrokapseln 18C und
18M dem Brechdruck P1 und der damit einhergehenden Schubkraft. Deshalb
werden nur die Gelb-Mikrokapseln 18Y gequetscht und gebrochen, was zum
Austritt des Gelb-Farbstoffs aus den gebrochenen Mikrokapseln 18Y führt. Auf der
Mikrokapselschicht 14 des Bilderzeugungsmediums 10 wird so von dem erhitzten
Widerstandselement ein Gelb-Punkt erzeugt.
In Fig. 10 ist aus Gründen der einfacheren Darstellung das geschmolzene Wachs
nicht dargestellt. Dieses wird in den feinen Zwischenräumen oder Poren der
porösen Strukturen der drei Schichtbereiche 16C, 16M und 16Y und in feinen
Zwischenräumen und Poren des Papierblatts 12 absorbiert.
Wie oben erläutert, werden die elektrischen Widerstandselemente Rc1 bis Rcn, Rm1
bis Rmn und Ry1 bis Ryn entsprechend einer Einzelzeile von Cyan-
Bildpixelsignalen, einer Einzelzeile von Magenta-Bildpixelsignalen bzw. einer
Einzelzeile von Gelb-Bildpixelsignalen selektiv elektrisch gespeist, wodurch durch
eine Kombination von Cyan-, Magenta- und Gelb-Punkten auf der Mikrokapsel
schicht 14 des Bilderzeugungsmediums 10 ein vollständiges Farbbild erzeugt
wird. Bei der Erzeugung dieses Farbbildes erhält man bekanntlich einen Blau-
Punkt durch die Kombination eines Cyan-Punktes mit einem Magenta-Punkt,
einen Grün-Punkt aus der Kombination eines Cyan-Punktes mit einem Gelb-
Punkt, einen Rot-Punkt aus der Kombination eines Magenta-Punktes mit einem
Gelb-Punkt und einen Schwarz-Punkt aus der Kombination eines Cyan-Punktes
mit einem Magenta-Punkt und einem Gelb-Punkt.
Die Punktgröße der Cyan-, Magenta- und Gelb-Punkte, d. h. deren Durchmesser,
entspricht der Größe der Widerstandselemente Rc1 bis Rcn, Rm1 bis Rmn und Ry1
bis Ryn und beträgt etwa 50 µ bis 100 µ.
Im Folgenden wird die Funktion der Abstandsteilchen 26 erläutert, die in dem
ersten Schichtbereich 16C enthalten sind.
Der erste Schichtbereich 16C enthält möglicherweise Cyan-Mikrokapseln, die
ausnahmsweise einen Durchmesser haben, der größer ist als der mittlere Durch
messer (3 µ bis 4 µ) der Cyan-Mikrokapseln 18C. Diese übergroßen Cyan-
Mikrokapseln sind verglichen mit den Cyan-Mikrokapseln, die mittleren Durch
messer haben, brechanfällig und können in unkontrollierter und unerwünschter
Weise gequetscht und gebrochen werden. Insbesondere neigen die übergroßen
Cyan-Mikrokapseln dann dazu, in unerwünschter Weise zu brechen, wenn ein
Magenta-Punkt auf der Mikrokapselschicht 14 des Bilderzeugungsmediums 10
erzeugt wird. Das unerwünschte Brechen der übergroßen Cyan-Mikrokapseln
kann jedoch durch die in dem ersten Schichtbereich 16C vorhandenen Abstand
steilchen 26 wirkungsvoll vermieden werden.
Wie oben erläutert, tritt bei elektrischer Speisung eines der elektrischen Wider
standselemente Rm1 bis Rmn dieses erhitzte Widerstandselement in den ersten
und den zweiten Schichtbereich 16C und 16M ein (vgl. Fig. 9). Dabei dringt das
erhitzte Widerstandselement natürlich zunächst in die poröse Struktur des ersten
Schichtbereichs 16C ein, bevor es in die poröse Struktur des zweiten Schichtbe
reichs 16M gelangt.
Sind beim Eindringen des erhitzten Widerstandselementes in die poröse Struktur
des ersten Schichtbereichs 16C in letzterem keine Abstandsteilchen 26 vorhan
den, so sind die übergroßen Cyan-Mikrokapseln konzentrisch dem Brechdruck P2
(1,0 MPa) und der Schubkraft ausgesetzt und können so brechen, wodurch der
Cyan-Farbstoff aus den gebrochenen Mikrokapseln austritt. In Wirklichkeit kann
es jedoch in Folge der in dem ersten Schichtbereich 16C vorhandenen Abstand
steilchen 26 vermieden werden, dass die Cyan-Mikrokapseln dem Brechdruck P2
und der Schubkraft ausgesetzt sind. Auf diese Weise können die übergroßen
Cyan-Mikrokapseln nicht unkontrollierter und unerwünschter Weise gequetscht
und gebrochen werden.
Tritt Cyan-Farbstoff aus den in unerwünschter Weise gebrochenen übergroßen
Cyan-Mikrokapseln aus, so bildet er einen Störfleck auf der Mikrokapselschicht
des Bilderzeugungsmediums und verschlechtert das Farbbild.
Der zweite Schichtbereich 16M enthält die Abstandsteilchen 22, die demselben
Zweck dienen. So kann der zweite Schichtbereich 16M Magenta-Mikrokapseln
enthalten, deren Durchmesser ausnahmsweise größer als der mittlere Durchmes
ser (6 µ bis 7 µ) der Magenta-Mikrokapseln 18M. Diese übergroßen Magenta-
Mikrokapseln sind verglichen mit den Magenta-Mikrokapseln, die mittleren
Durchmesser haben, brechanfälliger und können so in unkontrollierte und uner
wünschter Weise gequetscht und gebrochen werden. Insbesondere neigen die
übergroßen Magenta-Mikrokapseln dann dazu, in unerwünschter Weise zu bre
chen, wenn ein Gelb-Punkt auf der Mikrokapselschicht 14 des Bilderzeugungs
mediums 10 erzeugt wird. Durch die in dem zweiten Schichtbereich 16M vorhan
denen Abstandsteilchen 22 kann jedoch aus den oben erläuterten Gründen ein
unerwünschtes Brechen der übergroßen Magenta-Mikrokapseln vermieden wer
den.
In dem ersten Ausführungsbeispiel nimmt der mittlere Durchmesser der Mikrokap
seln 18C, 18M und 18Y nacheinander zu, da die entsprechenden Brechdrücke P3,
P2 und P1 der Mikrokapseln 18C, 18M und 18Y kleiner werden. Dies trägt in
positiver Weise dazu bei, ein irrtümliches Brechen der Mikrokapseln 18C, 18M
und 18Y zu vermeiden. Werden beispielsweise die Gelb-Mikrokapseln 18Y mit
maximalem mittlerem Durchmesser gequetscht und gebrochen (vgl. Fig. 10), so
wird vermieden, dass die Cyan- und Magenta-Mikrokapseln 18C und 18M, deren
mittlere Durchmesser kleiner als der mittlere Durchmesser der Gelb-Mikrokapseln
18Y sind, dem Brechdruck P3 und der Schubkraft ausgesetzt werden, so dass sie
davor geschützt sind, irrtümlicherweise zu brechen.
In dem vorstehend erläuterten Ausführungsbeispiel kann an Stelle des durchsich
tigen Öls KMC-113 ein anderes durchsichtiges Flüssigphasen-Beförderungsmittel
(Vehikel mit hohem Siedepunkt) eingesetzt werden, um den Cyan-, den Magenta-
und den Gelb-Farbstoff zuzubereiten. Ferner kann ein Wachs mit niedrigem
Schmelzpunkt, das bei einer geringeren Temperatur als der minimalen Entwick
lungstemperatur T1 (90°C) vollständig schmilzt, als Beförderungsmittel (Vehikel)
für das Cyan-, das Magenta- und das Gelb-Pigment verwendet werden. Obgleich
der Cyan-, der Magenta- und der Gelb-Farbstoff, die in den entsprechenden
Mikrokapseln 18C, 18M, 18Y eingekapselt sind, bei Raumtemperatur in fester
Phase vorliegen, wechselt natürlich die feste Phase der eingekapselten Farbstoffe
in die flüssige Phase, wenn die Farbstoffe durch elektrische Speisung eines
elektrischen Widerstandselementes eines Thermokopfes 40C, 40M, 40Y erhitzt
werden.
Das Polypropylenwachspulver, das mikrokristalline Wachspulver und das Paraf
finwachs, die für die Binderteilchen 20, 24 bzw. 28 verwendet werden, können
durch ein niedrig schmelzendes Wachs anderen Typs ersetzt werden, vorausge
setzt, jedes Wachs hat einen vorgegebenen Schmelzpunkt. Beispielsweise kann
als niedrig schmelzendes Wachs Montanwachs, Karnaubawachs, Olefinwachs
oder dergleichen verwendet werden. Auch können niedrig schmelzende ther
moplastische Kunstharze wie Ethylenvinylazetat-Copolymer (EVA), Polyethylen,
Polyester, Polymethylmethacrylat-Copolymer oder dergleichen für die Wachs-
Binderteilchen 20, 24 und 28 verwendet werden, vorausgesetzt, diese thermopla
stischen Kunstharze haben jeweils den vorgegebenen Schmelzpunkt.
Das Aminoharz (wärmehärtbares Kunstharz) der Hüllenwand der Mikrokapseln
18C, 18M und 18Y kann durch ein geeignetes hochschmelzendes, thermoplasti
sches Harz, z. B. Polyamidharz, Polyimidharz oder dergleichen, ersetzt werden,
vorausgesetzt, das thermoplastische Harz wird bei einer Temperatur von 250°C
thermisch nicht plastiziert. An Stelle von Hydroxylapatit, aus dem die Abstandsteil
chen 22 und 26 bestehen, kann ein anorganisches Material anderen Typs für die
Abstandsteilchen 22 und 26 verwendet werden, z. B. Siliziumdioxid (Silika), Calci
umcarbonat, Titandioxid oder dergleichen. Die Abstandsteilchen 22 und 26 kön
nen auch aus einem geeigneten plastischen Material bestehen, z. B. Polyamid
harz, Polyimidharz, Polycarbonatharz, Teflon oder dergleichen.
In dem vorstehend erläuterten Ausführungsbeispiel können dem ersten, dem
zweiten und dem dritten Schichtbereich 16C, 16M und 16Y verschiedene Additive
zugegeben werden. Beispielsweise kann den Schichtbereichen 16C, 16M und
16Y eine Antihaftsubstanz zugegeben werden, mit der verhindert werden kann,
dass die Thermoköpfe 40C, 40M und 40Y an den ausgetretenen Farbstoffen und
dem darauf geschmolzenen Wachs haften. Auch kann den Schichtbereichen
16C, 16M und 16Y eine Fixiersubstanz zugegeben werden, die das Fixieren der
ausgetretenen Farbstoffe auf dem Papierblatt 12 erleichtert. Weiterhin können
den Schichtbereichen 16C, 16M und 16Y ein Ultraviolettabsorptionsmittel und ein
Antioxidationsmittel zugegeben werden, die eine Verschlechterung des Farbbildes
verhindern.
In dem erläuterten Ausführungsbeispiel sind die drei Schichtbereiche 16C, 16M
und 16Y so ausgebildet, dass sie die poröse Struktur der Wachs-Binderteilchen
20, 24, 28 aufweisen. Die Schichtbereiche 16C, 16M, 16Y können jeweils auch als
in fester Phase vorliegender Wachsbinder-Schichtbereich ausgebildet sein, in
dem die Mikrokapseln 18C, 18M, 18Y gleichmäßig verteilt sind.
Um den dritten Schichtbereich als in fester Phase vorliegenden Wachsbinder-
Schichtbereich auf dem Papierblatt 12 auszubilden, können beispielsweise 20 g
Polypropylenwachspulver PPW-5 und 10 g Mikrokapseln 18Y mit 100 g 3 gew.-
%iger wässriger Lösung von Polyvinylalkohol (PVA) (Polymerisationsgrad: 2000)
gemischt werden, die eine geringe Menge an Dispergiermittel, z. B. Dodecylben
zolsulfonnatrium oder dergleichen enthält. Diese Mischung wird dann zu einer
Suspension gerührt. Das Papierblatt 12 wird dann mit der zubereiteten Suspensi
on mit etwa 5 g pro m2 mittels einer Spritzpistole überzogen und die so aufge
baute Schicht auf natürlichem Wege getrocknet. Ist diese Schicht vollständig
getrocknet, so wird das die Schicht tragende Papierblatt 12 in einem Ofen bei
einer Temperatur, die etwas über dem Schmelzpunkt (150°C) des Polypropylen
wachspulvers PPW-5 liegt, erhitzt, wodurch die in der aufgebrachten Schicht
enthaltenen Wachs-Binderteilchen 20 (Polypropylenwachspulver) vollständig
geschmolzen werden, so dass der dritte Schichtbereich 16Y den in fester Phase
vorliegenden Wachsbinder-Schichtbereich bildet.
Wird der dritte Schichtbereich als poröse Struktur ausgebildet, so werden 10 g
Polypropylenwachspulver PPW-5 verwendet. Wird jedoch der dritte Bereich als in
fester Phase vorliegender Wachsbinder-Schichtbereich ausgebildet, so werden 20 g
Polypropylenwachspulver PPW-5 verwendet, da die feinen Zwischenräume und
Poren in dem Wachsbinder-Schichtbereich nicht mehr vorhanden sind.
Der erste und der zweite Schichtbereich 16C und 16M können in im wesentlichen
gleicher Weise wie für den dritten Schichtbereich 16Y beschrieben als in fester
Phase vorliegender Wachsbinder-Schichtbereich ausgebildet werden.
In dem vorstehend erläuterten Ausführungsbeispiel können das Cyan-Pigment
(Phthalocyaninblau), das Magenta-Pigment (Rhodamin-Pigmentfarbe T) und das
Gelb-Pigment (Benzingelb G) durch geeignete Leuko-Pigmente ersetzt werden.
Bekanntlich hat ein Leuko-Pigment als solches keine Farbe. Es ist milchigweiß
oder durchsichtig und erzeugt eine vorgegebene Farbe (Cyan, Magenta, Gelb),
wenn es mit einem Farbentwickler reagiert, z. B. Zinksalicylat, aktivierter weißer
Tonerde und dergleichen. Bei Verwendung der Leuko-Pigmente muss der Far
bentwickler in dem ersten, dem zweiten und dem dritten Schichtbereich 16C, 16M
und 16Y enthalten sein.
Beispielsweise kann als Cyan erzeugendes Leuko-Pigment entweder Benzoylleu
komethylenblau (BLMB) oder Kristallviolettlacton (CVL) verwendet werden. Als
Magenta erzeugendes Leuko-Pigment kann entweder R-500, erhältlich von
YAMADA CHEMICAL K. K., oder Red-3, erhältlich von YAMAMOTO KASEI K. K.,
verwendet werden. Als Gelb erzeugendes Leuko-Pigment kann entweder IR-3,
erhältlich von CIBA SPECIALTY CHEMICALS, oder F color Yellow 17, erhältlich
von YAMAMOTO KASEI K. K., verwendet werden.
Bei Verwendung der Leuko-Pigmente besteht die Hüllenwand einer Mikrokapsel
18C, 18M, 18Y aus durchsichtigem Aminoharz, da es so nicht erforderlich ist, die
Färbung der Hüllenwand entsprechend der Farbe des Papierblattes 12 zu berück
sichtigen.
In dem oben erläuterten Ausführungsbeispiel hat die Mikrokapselschicht 14 einen
dreilagigen Aufbau, bestehend aus den drei Schichtbereichen 16C, 16M und 16Y,
um ein vollständiges Farbbild zu erzeugen. Die Mikrokapselschicht 14 kann erfor
derlichenfalls auch einen einlagigen oder einen zweilagigen Aufbau haben. Hat
die Mikrokapselschicht 14 einen einlagigen Aufbau, so kann auf ihr ein mono
chromatisches Bild erzeugt werden. Hat sie dagegen einen zweilagigen Aufbau,
so kann auf ihr ein Farbbild aus der Kombination zweier Farben erzeugt werden.
Fig. 11 zeigt ein Bilderzeugungsmedium 60 als zweites Ausführungsbeispiel der
Erfindung. Das Bilderzeugungsmedium 60 enthält ein Blattsubstrat 62, z. B. ein
Papierblatt, und eine darauf ausgebildete Mikrokapselschicht 64. Entsprechend
dem ersten Ausführungsbeispiel hat die Mikrokapselschicht 64 einen dreilagigen
Aufbau. Die Mikrokapselschicht 64 enthält einen ersten Schichtbereich 66C zum
Erzeugen eines Cyan-Bildes, einen zweiten Schichtbereich 66M zum Erzeugen
eines Magenta-Bildes und einen dritten Schichtbereich 66Y zum Erzeugen eines
Gelb-Bildes. Bei der Herstellung des Bilderzeugungsmediums 60 wird zunächst
der dritte Schichtbereich 66Y auf dem Papierblatt 62, dann der zweite Schichtbe
reich 66M auf dem dritten Schichtbereich 66Y und schließlich der erste Schichtbe
reich 66C auf dem zweiten Schichtbereich 66M ausgebildet.
Wie in Fig. 11 und 12 gezeigt, hat der dritte Schichtbereich 66Y eine Struktur, in
der mehrere Mikrokapseln 68Y, die mit auf einem Gelb erzeugenden Leuko-
Pigment basierender gelber Tinte oder Farbstoff gefüllt sind, gleichmäßig in einer
porösen Anordnung von Farbentwicklerteilchen 70 angeordnet.
Die Hüllenwand einer jeden Mikrokapsel 68Y besteht vorzugsweise aus einem
geeigneten durchsichtigen Aminoharz (wärmehärtbares Kunstharz). Das Amino
harz kann erforderlichenfalls dieselbe Farbe wie das Papierblatt 62 haben, übli
cherweise weiß. Der in jeder Mikrokapsel 68Y enthaltene Gelb-Farbstoff ist als
Ölfarbstoff zubereitet, der aus einem durchsichtigen Öl besteht, das etwa 8 Gew.-
% an Gelb erzeugendem Leuko-Pigment enthält. Als durchsichtiges Öl kann 7-Di
isopropylnaphtalin verwendet werden, das einen Siedepunkt von etwa 300°C hat
und als KMC-113 von Rütgers Kureha Solvents (RKS) GmbH erhältlich ist. Als
Gelb erzeugendes Leuko-Pigment wird I-3R verwendet, das von CIBA
SPECIALTY CHEMICALS erhältlich ist.
Die Mikrokapseln 68Y können nach oben erläutertem Polymerisationsverfahren
hergestellt werden. Sie haben einen mittleren Durchmesser von etwa 9 µ bis 10 µ
und die Dicke ihrer Hüllenwand ist so bemessen, dass die Mikrokapseln 68Y
gequetscht und gebrochen werden, wenn sie einem Druck höher als 0,02 MPa
ausgesetzt werden.
Für die Entwicklerteilchen 70 wird Isopropylidenbisphenol-Pulver (Bisphenol A)
verwendet. Das Bisphenol-A-Pulver hat einen mittleren Durchmesser von etwa 3 µ
bis 5 µ und ist weiß.
Das Bisphenol A hat einen thermischen Schmelzpunkt von etwa 156°C und fol
gende Strukturformel:
Der dritte Schichtbereich 66Y mit seiner porösen Struktur wird in folgenden Pro
zessen hergestellt:
- 1. 10 g Bisphenol-A-Pulver und 10 g Mikrokapseln 68Y werden mit 100 g 3 gew.- %-iger wässriger Lösung von Polyvinylalkohol (PVA) (Polymerisationsgrad: 2000), die eine geringe Menge an Dispergiermittel, z. B. Dodecylbenzolsulfonnatrium oder dergleichen, enthält, gemischt. Diese Mischung wird dann zu einer Suspension gerührt.
- 2. Das Papierblatt 62 wird mit der Suspension mittels einer Spritzpistole mit etwa 3 g bis 5 g pro m2 überzogen und die so aufgebrachte Schicht auf natürlichem Wege getrocknet. Auf diese Weise bildet sich der dritte Schichtbereich 66Y mit seiner in den Fig. 11 und 12 gezeigten porösen Struktur aus.
Wie in den Fig. 11 und 12 übertrieben dargestellt, verbleiben in der porösen
Struktur des dritten Schichtbereichs 66Y zwischen den Entwicklerteilchen
(Bisphenol-A-Pulver) 70 feine Zwischenräume oder Poren. Da das spezifische
Gewicht der Mikrokapseln 68Y größer als das der Entwicklerteilchen 70 ist, sinken
die Mikrokapseln 68Y in der porösen Struktur unter die Entwicklerteilchen 70.
Falls erforderlich, kann das den dritten Schichtbereich 66Y tragende Papierblatt
62 nach seiner Trocknung in einem Ofen für etwa 15 Minuten bei einer Tempera
tur von etwa 150°C erhitzt werden, die unter dem Schmelzpunkt (156°C) des
Bisphenol-A-Pulvers 70 liegt, so dass die Entwicklerteilchen 70 mit ihren Außen
flächen aneinander schmelzen, wodurch die poröse Struktur des dritten Schicht
bereichs 66Y gestärkt wird.
So lange die Entwicklerteilchen 70 in der festen Phase vorliegen, d. h. der dritte
Schichtbereich keiner Temperatur ausgesetzt wird, die über dem Schmelzpunkt
(156°C) des Bisphenol-A-Pulvers liegt, können die Mikrokapseln 68Y wegen der
porösen Struktur der Entwicklerteilchen 70 selbst dann nicht gequetscht und
gebrochen werden, wenn mit der Schubkraft ein Druck höher als 0,02 MPa auf
den dritten Schichtbereich 66Y ausgeübt wird.
Wird jedoch der dritte Schichtbereich 66Y einer Temperatur ausgesetzt, die den
Schmelzpunkt (156°C) des Bisphenol-A-Pulvers übersteigt, so werden die Ent
wicklerteilchen 70 thermisch geschmolzen, was zum Zusammenbruch ihrer porö
sen Struktur führt. Wird also mit der Schubkraft ein Brechdruck von mehr als 0,02 MPa
auf den dritten Schichtbereich 66Y ausgeübt, so wirkt dieser Brechdruck
direkt auf die Mikrokapseln 68Y ein, wodurch diese brechen.
Sind die Mikrokapseln 68Y gebrochen, so tritt die auf dem Gelb erzeugenden
Leuko-Pigment I-3R basierende Öltinte aus den gebrochenen Mikrokapseln aus,
und es wird in einer Gelb-Entwicklungsreaktion der austretenden Öltinte mit dem
geschmolzenen Entwickler die Farbe Gelb entwickelt.
Wie in den Fig. 11 und 13 schematisch dargestellt, hat auch der zweite Schichtbe
reich 66M eine poröse Struktur, in der mehrere Mikrokapseln 68M, die mit auf
einem Magenta erzeugenden Leuko-Pigment basierender Tinte oder Farbstoff
gefüllt sind, und mehrere Abstandsteilchen 72 gleichmäßig in einer porösen
Anordnung der Farbentwicklerteilchen 74 verteilt sind.
Entsprechend den Mikrokapseln 68Y besteht die Hüllenwand der Mikrokapsel
68M aus einem geeigneten Aminoharz. Der in jeder Mikrokapsel 68M enthaltene
Magenta-Farbstoff wird als Ölfarbstoff zubereitet, der aus einem durchsichtigen Öl
besteht, das etwa 6 Gew.-% eines Magenta erzeugenden Leuko-Pigments ent
hält. Als durchsichtiges Öl wird KMC-113 und als Magenta erzeugendes Leuko-
Pigment Red-3, erhältlich von YAMAMOTO KASEI K. K., verwendet.
Auch die Mikrokapseln 68M können nach dem oben erläuterten Polymerisations
verfahren hergestellt werden. Sie haben einen mittleren Durchmesser von etwa 6 µ
bis 7 µ und die Dicke ihrer Hüllenwand ist so bemessen, dass die Mikrokapseln
68M gequetscht und gebrochen werden, wenn mit einer Schubkraft ein Druck von
mehr als 0,2 MPa ausgeübt wird. Die Abstandsteilchen 72 bestehen aus Hy
droxylapatit und haben einen mittleren Durchmesser von etwa 8 µ bis 9 µ, der
damit größer als der mittlere Durchmesser der Mikrokapseln 68M ist.
Als Entwicklerteilchen 74 wird beispielsweise Benzyl-p-hydroxybenzoat-Pulver
verwendet, das einen mittleren Durchmesser von etwa 3 µ bis 5 µ hat und weiß
ist.
Das Benzyl-p-hydroxybenzoat, das eine Art von p-Hydroxylbenzoe-Ester ist, hat
einen Schmelzpunkt von etwa 110°C und folgende Strukturformel:
Der zweite Schichtbereich 66M mit seiner porösen Struktur wird in folgenden
Prozessen hergestellt:
- 1. 10 g Benzyl-p-Hydroxybenzoat-Pulver, 10 g Mikrokapseln 68M und 5 g Ab standsteilchen 72 werden mit 100 g 3 gew.%-iger wässriger Lösung von Po lyvinylalkohol (PVA) (Polymerisationsgrad: 2000) gemischt, die eine geringe Menge an Dispergiermittel, z. B. Dodecylbenzolsulfonnatrium oder dergleichen, enthält. Diese Mischung wird dann zu einer Suspension gerührt.
- 2. Der auf dem Papierblatt 62 ausgebildete dritte Schichtbereich wird mittels einer Spritzpistole mit der Suspension mit etwa 2 g bis 4 g pro m2 überzogen und die so aufgebrachte Schicht auf natürlichem Weg getrocknet, wodurch sich der zweite Schichtbereich 66M mit seiner in den Fig. 11 und 13 gezeigten porösen Struktur ausbildet.
Wie in den Fig. 11 und 13 übertrieben dargestellt, verbleiben in der porösen
Struktur des Schichtbereichs 66M zwischen den Entwicklerteilchen (Benzyl-p-
hydroxybenzoat-Pulver) 74 feine Zwischenräume oder Poren. Da das spezifische
Gewicht der Mikrokapseln 68M und der Abstandsteilchen 72 größer als das der
Entwicklerteilchen 74 ist, sinken die Mikrokapseln 68M und die Abstandsteilchen
72 in der porösen Struktur unter die Entwicklerteilchen 74.
Entsprechend dem dritten Schichtbereich 66Y kann das den zweiten Schichtbe
reich 66M tragende Papierblatt 62 nach seiner natürlichen Trocknung in dem Ofen
für etwa 15 Minuten bei einer Temperatur von etwa 105°C, die unter dem
Schmelzpunkt des Benzyl-p-hydroxybenzoat-Pulvers 74 liegt, erhitzt werden, so
dass die Entwicklerteilchen 74 mit ihren Außenflächen miteinander verschmelzen,
wodurch die poröse Struktur des Schichtbereichs 66M gestärkt wird.
So lange sich die Entwicklerteilchen 74 in der festen Phase befinden, d. h. der
zweite Schichtbereich 66M keiner Temperatur ausgesetzt wird, die den Schmelz
punkt (110°C) des Benzyl-p-hydroxybenzoat-Pulvers 74 übersteigt, können die
Mikrokapseln 68M selbst dann nicht gebrochen werden, wenn auf den Schichtbe
reich 66M mit der Schubkraft ein Druck von mehr als 0,2 MPa ausgeübt wird, da
die Mikrokapseln 68M wegen der porösen Struktur der Entwicklerteilchen 74 nicht
direkt dem Brechdruck ausgesetzt sind.
Wird jedoch der zweite Schichtbereich 66M einer Temperatur ausgesetzt, die über
dem Schmelzpunkt (110°C) des Benzyl-p-hydroxybenzoat-Pulvers liegt, so wer
den die Entwicklerteilchen 74 thermisch geschmolzen, was zum Zusammenbruch
der porösen Struktur der Entwicklerteilchen 74 führt. Wird dann mit der Schubkraft
ein Brechdruck von mehr als 0,2 MPa auf den Schichtbereich 66M ausgeübt, so
wirkt der Brechdruck direkt auf die Mikrokapseln 68M ein, wodurch diese brechen.
Sind die Mikrokapseln 68M gebrochen, so tritt aus ihnen die auf dem Magenta
erzeugenden Leuko-Pigment Red-3 basierende Öltinte aus, und in einer Magenta-
Entwicklungsreaktion der ausgetretenen Öltinte mit dem geschmolzenen Ent
wickler wird die Farbe Magenta entwickelt.
Wie schematisch in den Fig. 11 und 14 angedeutet, hat auch der Schichtbereich
66C eine poröse Struktur, in der mehrere Mikrokapseln 68C, die mit auf einem
Cyan erzeugenden Leuko-Pigment basierender Cyan-Tinte oder Farbstoff gefüllt
sind, und mehrere Abstandsteilchen 76 gleichmäßig in einer porösen Anordnung
der Farbentwicklerteilchen 78 verteilt sind.
Entsprechend den Mikrokapseln 68Y und 68M besteht die Hüllenwand jeder
Mikrokapsel 68C aus einem geeigneten Aminoharz. Der in jeder Mikrokapsel 68C
enthaltene Cyan-Farbstoff ist als Ölfarbstoff zubereitet, der aus einem durchsich
tigen Öl besteht, das etwa 6 Gew.-% eines Cyan erzeugenden Leuko-Pigments
enthält. Als Öl wird KMC-113 und als Cyan erzeugendes Leuko-Pigment Blue200,
erhältlich von YAMADA CHEMICAL K. K., verwendet.
Auch die Mikrokapseln 68C können nach dem oben erläuterten Polymerisations
verfahren hergestellt werden. Sie haben einen mittleren Durchmesser von etwa 3 µ
bis 4 µ und die Dicke ihrer Hüllenwand ist so bemessen, dass die Mikrokapseln
68C gequetscht und gebrochen werden, wenn auf sie mit einer Schubkraft ein
Druck von mehr 2,0 MPa ausgeübt wird. Die Abstandsteilchen 76 bestehen aus
Hydroxylapatit und haben einen mittleren Durchmesser von etwa 5 µ bis 6 µ, der
damit über dem mittleren Durchmesser der Mikrokapseln 68C liegt.
Als Entwicklerteilchen 78 wird Phenolmischpulver verwendet. Das Phenol
mischpulver hat einen mittleren Durchmesser von etwa 1 µ bis 3 µ und ist weiß.
Das Phenolmischpulver hat einen thermischen Schmelzpunkt von etwa 93°C und
folgende Strukturformel:
Der erste Schichtbereich 66C mit seiner porösen Struktur kann in den folgenden
Prozessen hergestellt werden:
- 1. 10 g Phenolmischpulver 78, 10 g Mikrokapseln 68C und 5 g Abstandsteilchen 76 werden mit 100 g 3 gew.-%-iger wässriger Lösung von Polyvinylalkohol (PVA) (Polymerisationsgrad: 2000), die eine geringe Menge an Dispergiermittel, z. B. Dodecylbenzolsulfonnatrium oder dergleichen, enthält, gemischt und dann diese Mischung zu einer Suspension gerührt.
- 2. Die auf dem Papierblatt 62 ausgebildeten Schichtbereiche 66M und 66Y werden mittels einer Spritzpistole mit der Suspension mit etwa 1 g bis 3 g pro m2 überzogen. Dann werden das Papierblatt 62 und die die aufgebrachte Schicht tragenden Schichtbereiche 16M und 16Y auf natürlichem Wege getrocknet, wodurch sich der erste Schichtbereich 66C mit seiner in den Fig. 11 und 14 ge zeigten porösen Struktur ausbildet.
Wie in den Fig. 11 und 14 übertrieben dargestellt, verbleiben in der porösen
Struktur des ersten Schichtbereichs 66C zwischen den Entwicklerteilchen (Phe
nolmischpulver) 78 feine Zwischenräume oder Poren. Da das spezifische Gewicht
der Mikrokapseln 68C und der Abstandsteilchen 76 größer als das der Entwick
lerteilchen 78 ist, sinken die Mikrokapseln 68M und die Abstandsteilchen 76 in der
porösen Struktur unter die Entwicklerteilchen 78.
Entsprechend den beiden Schichtbereichen 66Y und 66M kann, falls dies erfor
derlich ist, das Papierblatt 62 in dem Ofen für etwa 15 Minuten bei einer Tempe
ratur von etwa 88°C, die unter dem Schmelzpunkt (93°C) des Phenolmischpulvers
78 liegt, erhitzt werden, nachdem das Papierblatt 62 und die den ersten Schicht
bereich 66C tragenden Schichtbereiche 66Y und 66M getrocknet worden sind, so
dass die Entwicklerteilchen 78 mit ihren Außenflächen miteinander verschmolzen
werden, wodurch die poröse Struktur des ersten Schichtbereichs 66C gestärkt
wird.
So lange sich die Entwicklerteilchen 78 in der festen Phase befinden, d. h. der
erste Schichtbereich 66C keiner Temperatur ausgesetzt wird, die über dem
Schmelzpunkt (93°C) des Phenolmischpulvers 78 liegt, können die Mikrokapseln
68C selbst dann nicht gequetscht und gebrochen werden, wenn auf den ersten
Schichtbereich 66C mit der Schubkraft ein Druck von mehr 2,0 MPa ausgeübt
wird, da die Mikrokapseln 68C wegen der porösen Struktur der Entwicklerteilchen
78 nicht direkt dem Druck ausgesetzt sind.
Wird aber der erste Schichtbereich 66C einer Temperatur ausgesetzt, die über
dem Schmelzpunkt (93°C) des Phenolmischpulvers liegt, so werden die Entwicklerteilchen
78 thermisch geschmolzen, was zum Zusammenbruch der porösen
Struktur der Entwicklerteilchen 78 führt. Wird dann mit der Schubkraft auf den
ersten Schichtbereich 66C der Brechdruck von mehr als 2,0 MPa ausgeübt, so
sind die Mikrokapseln 68C dem Brechdruck direkt ausgesetzt, wodurch sie bre
chen.
Sind die Mikrokapseln 68C gebrochen, so tritt aus ihnen die auf dem Cyan erzeu
genden Leuko-Pigment Blue200 basierende Öltinte aus, und in einer Cyan-
Entwicklungsreaktion der ausgetretenen Öltinte mit dem geschmolzenen Ent
wickler wird die Cyan-Farbe entwickelt.
Die in dem ersten, dem zweiten und dem dritten Schichtbereich 66C, 66M und
66C der Mikrokapselschicht 64 enthaltenen Mikrokapseln 68C, 68M bzw. 68C
werden gemäß der in dem Graphen nach Fig. 15 dargestellten Tempera
tur/Brechdruck-Charakteristik gequetscht und gebrochen.
In dem Graphen nach Fig. 15 bezeichnet PC2 eine kritische Brechdruckkurve der
Cyan-Mikrokapseln 68C. Wie oben erläutert, werden die Cyan-Mikrokapseln 68C
bei Raumtemperatur gequetscht und gebrochen, wenn auf sie mit der Schubkraft
direkt ein Druck ausgeübt wird, der über dem kritischen Brechdruck von 2,0 MPa
liegt. Der kritische Brechdruck nimmt mit Temperaturanstieg ab, wie die kritische
Brechdruckkurve PC2 zeigt.
In dem Graphen nach Fig. 15 gibt PM2 eine kritische Brechdruckkurve der Ma
genta-Mikrokapseln 68M an. Die Magenta-Mikrokapseln 68M werden bei Raum
temperatur gequetscht und gebrochen, wenn auf sie mit der Schubkraft direkt ein
Druck einwirkt, der über dem kritischen Brechdruck von 0,2 MPa liegt. Der kriti
sche Brechdruck nimmt jedoch mit Temperaturanstieg ab, wie die kritische Brech
druckkurve PM2 zeigt.
In dem Graphen nach Fig. 15 bezeichnet PY2 eine kritische Brechdruckkurve der
Gelb-Mikrokapseln 68Y. Die Gelb-Mikrokapseln 68Y werden bei Raumtemperatur
gequetscht und gebrochen, wenn auf sie mit der Schubkraft ein Druck ausgeübt
wird, der über dem kritischen Brechdruck von 0,02 MPa liegt. Der kritische Brech
druck nimmt jedoch mit Temperaturanstieg ab, wie die kritische Brechdruckkurve
PY2 zeigt.
In Fig. 15 ist der Temperatur/Druckbereich zum Quetschen und Brechen der
Cyan-Mikrokapseln 68C als schraffierter Cyan-Entwicklungsbereich C2 darge
stellt, der durch die kritische Brechdruckkurve PC2, den Schmelzpunkt (93°C) des
Phenolmischpulvers 78 und den Schmelzpunkt (110°C) des Benzyl-p-
hydroxybenzoat-Pulvers 74 festgelegt ist. Der Temperatur/Druckbereich zum
Quetschen und Brechen der Magenta-Mikrokapseln 68M ist als Magenta-
Entwicklungsbereich M2 dargestellt, der durch die kritische Brechdruckkurve PM2,
den Schmelzpunkt (110!C) des Benzyl-p-hydroxybenzoat-Pulvers 74 und den
Schmelzpunkt (156°C) des Bisphenol-A-Pulvers 70 festgelegt ist. Der Tempera
tur/Druckbereich zum Quetschen und Brechen der Gelb-Mikrokapseln 68Y ist als
schraffierter Gelb-Entwicklungsbereich Y2 dargestellt, der durch die kritische
Brechdruckkurve PY2 und den Schmelzpunkt (150°C) des Bisphenol-A-Pulvers 70
festgelegt ist.
Durch geeignete Wahl einer Heiztemperatur und eines Brechdrucks, mit denen
die Mikrokapselschicht 64 des Bilderzeugungsmediums 60 lokal zu beaufschlagen
ist, können in dem lokalen Bereich des Bilderzeugungsmediums 60, auf den die
Heiztemperatur und der Brechdruck einwirken, die Cyan-, Magenta- und Gelb-
Mikrokapseln 68C, 68M und 68Y selektiv gequetscht und gebrochen werden.
Werden beispielsweise, wie in Fig. 15 gezeigt, eine Heiztemperatur T1' und ein
Brechdruck P3', die lokal auf das Bilderzeugungsmedium 60 einwirken sollen, so
gewählt, dass sie in den schraffierten Cyan-Entwicklungsbereich C2 fallen, so
werden nur die Cyan-Mikrokapseln 68C in dem lokalen Bereich des Bilderzeu
gungsmediums 60, auf den die Heiztemperatur T1' und der Brechdruck P3' einwir
ken, gequetscht und gebrochen, wodurch der Cyan-Farbstoff (Cyan erzeugendes
Leuko-Pigment) aus den gebrochenen Mikrokapseln 68C austritt.
Werden, wie in Fig. 15 gezeigt, eine Heiztemperatur T2' und ein Brechdruck P2',
die lokal auf das Bilderzeugungsmedium 60 einwirken sollen, so gewählt, dass sie
in den schraffierten Magenta-Entwicklungsbereich M2 fallen, so werden lediglich
die Magenta-Mikrokapseln 68M in dem lokalen Bereich des Bilderzeugungsmedi
ums 60, auf den die Heiztemperatur T2' und der Brechdruck P2' einwirken, ge
quetscht und gebrochen, was zum Austritt des Magenta-Farbstoffs (Magenta
erzeugendes Leuko-Pigment) aus den gebrochenen Mikrokapseln 68M führt.
Werden, wie in Fig. 15 gezeigt, eine Heiztemperatur T3' und ein Brechdruck P1',
die lokal auf das Bilderzeugungsmedium 60 einwirken sollen, so gewählt, dass sie
in den schraffierten Gelb-Entwicklungsbereich Y2 fallen, so werden lediglich die
Gelb-Mikrokapseln 68Y in dem lokalen Bereich des Bilderzeugungsmediums 60,
auf den die Heiztemperatur T3' und der Brechdruck P1' einwirken, gequetscht und
gebrochen, was zum Austritt des Gelb-Farbstoffs (Gelb erzeugendes Leuko-
Pigment) aus den gebrochenen Mikrokapseln 68Y führt.
In diesem Ausführungsbeispiel sind die Heiztemperaturen T1', T2' und T3' auf
100°C, 130°C bzw. 170°C und die Brechdrücke P1', P2' und P3' auf 0,05 MPa, 0,5 MPa
bzw. 3,0 MPa eingestellt.
Auf dem Bilderzeugungsmedium 60 kann unter Verwendung des in den Fig. 6 und
7 dargestellten Druckers ein vollständiges Farbbild erzeugt werden, vorausge
setzt, der Drucker ist wie folgt abgewandelt:
- 1. Jedes der elektrischen Widerstandselemente Rc1 bis Rcn wird bei seiner elek trischen Speisung auf die Temperatur T1' erhitzt (100°C).
- 2. Die zweite Feder-Vorspanneinheit 44M ist so eingestellt, dass die zweite Druckwalze 42M mit dem Druck P2' (0,5 MPa) elastisch gegen den dritten Ther mokopf 40Y gedrückt wird.
- 3. Die dritte Feder-Vorspanneinheit 44Y ist so eingestellt, dass die dritte Druck walze 42Y mit dem Druck P1' (0,05 MPa) elastisch gegen den dritten Thermokopf 40Y gedrückt wird.
Die in dem ersten Ausführungsbeispiel eingestellten Temperaturen T2 und T3 sind
gleich den Temperaturen T2' und T3'. Der in dem ersten Ausführungsbeispiel
eingestellte Druck P3 ist gleich dem Druck P3'.
Wie auch das Bilderzeugungsmedium 10 des ersten Ausführungsbeispiels wird
das Bilderzeugungsmedium 60 während des Druckvorgangs so in die Eintrittsöff
nung 32 eingeführt, dass sich die Mikrokapselschicht 64 in direktem Kontakt mit
den Thermoköpfen 40C, 40M und 40Y befindet.
Während das Bilderzeugungsmedium 60 zwischen dem ersten Thermokopf 40C
und der ersten Druckwalze 42C hindurchläuft, ohne dass eines der elektrischen
Widerstandselemente Rc1 bis Rcn elektrisch gespeist wird, wird die Mikrokapsel
schicht 64 mit der von jedem Widerstandselement Rc1, . . ., Rcn des ersten Thermo
kopfs 40C ausgeübten Schubkraft dem Brechdruck P3' (3,0 MPa) ausgesetzt.
Trotzdem kann mit der Schubkraft der Brechdruck P3' nicht direkt auf die Cyan-
Mikrokapseln 68C ausgeübt werden, da die poröse Struktur des ersten Schichtbe
reichs 66C vorhanden ist.
Wird jedoch eines der Widerstandselemente Rc1 bis Rcn elektrisch gespeist und
damit auf die über dem Schmelzpunkt (93°C) des Phenolmischpulvers 78 liegen
de Temperatur T1' (100°C) erhitzt, so dringt das erhitzte Widerstandselement, wie
in Fig. 18 beispielhaft gezeigt, in den ersten Schichtbereich 66C ein, da der Teil
der porösen Struktur des ersten Schichtbereichs 66C, auf den das erhitzte Wider
standselement einwirkt, thermisch geschmolzen wird und kollabiert, d. h. zusam
menfällt. Da die in dem zusammengefallenen Teil der porösen Struktur enthalte
nen Cyan-Mikrokapseln 68C direkt dem mit der von dem erhitzten Widerstand
selement erzeugten Schubkraft ausgeübten Brechdruck P3' (3,0 MPa) ausgesetzt
sind, werden sie gequetscht und gebrochen, was zum Austritt des Cyan-Farbstoffs
aus den gebrochenen Mikrokapseln 68C führt. Der ausgetretene Cyan-Farbstoff,
der auf dem Cyan erzeugenden Leuko-Pigment Blue200 basiert, reagiert mit dem
geschmolzenen Farbentwickler (Phenolmischung), wodurch das erhitzte Wider
standselement einen Cyan-Punkt auf der Mikrokapselschicht 64 des Bilderzeu
gungsmediums 60 erzeugt.
In Fig. 16 ist der geschmolzene Farbentwickler der einfacheren Darstellung wegen
nicht gezeigt. Er wird in den feinen Zwischenräumen und Poren der porösen
Strukturen der beiden Schichtbereiche 66C und 66M absorbiert.
Während das Bilderzeugungsmedium 60 zwischen dem zweiten Thermokopf 40M
und der zweiten Druckwalze 42M hindurchläuft, ohne dass eines der Widerstand
selemente Rm1 bis Rmn elektrisch gespeist wird, wird die Mikrokapselschicht 64
de 33229 00070 552 001000280000000200012000285913311800040 0002010061224 00004 33110s Bilderzeugungsmediums 60 dem Brechdruck P2' (0,5 MPa) ausgesetzt, der
mit der von jedem der Widerstandselemente Rm1, . . ., Rmn des zweiten Thermo
kopfes 40M erzeugten Schubkraft verursacht wird. Trotzdem wirkt der mit der
Schubkraft erzeugte Brechdruck P2' nicht direkt auf die Magenta-Mikrokapseln
68M ein, da in den beiden Schichtbereichen 66C und 66M die porösen Strukturen
vorhanden sind.
Wird jedoch eines der Widerstandselemente Rm1 bis Rmn elektrisch gespeist und
damit auf die über dem Schmelzpunkt (93°C) des Phenolmischpulvers 78 und
über dem Schmelzpunkt des Benzyl-p-Hydroxybenzoat-Pulvers 74 liegende
Temperatur T2' (130°C) erhitzt, so dringt das erhitzte Widerstandselement in den
ersten und den zweiten Schichtbereich 66C und 66M ein, wie in Fig. 17 gezeigt
ist, da der Teil der porösen Strukturen der beiden Schichtbereiche 66C und 66M,
auf den das erhitzte Widerstandselement einwirkt, thermisch geschmolzen wird
und kollabiert, d. h. zusammenfällt. Die in den zusammengefallenen Teilen der
porösen Strukturen enthaltenen Cyan- und Magenta-Mikrokapseln 68C und 68M
werden so direkt dem Brechdruck P2' (0,5 MPa) ausgesetzt, der von der von dem
erhitzten Widerstandselement ausgeübten Schubkraft verursacht wird.
Zu diesem Zeitpunkt können die Cyan-Mikrokapseln 68C dem Brechdruck P2'
standhalten, die Magenta-Mikrokapseln 68M jedoch nicht. So werden lediglich die
Magenta-Mikrokapseln 68M gequetscht und gebrochen, wodurch aus ihnen der
Magenta-Farbstoff austritt. Der auf dem Magenta erzeugenden Leuko-Pigment
Red-3 basierende Magenta-Farbstoff reagiert mit dem geschmolzenen Farbent
wickler (Phenolmischung und Benzyl-p-hydroxybenzoat), wodurch das erhitzte
Widerstandselement auf der Mikrokapselschicht 64 des Bilderzeugungsmediums
60 einen Magenta-Punkt erzeugt.
In Fig. 17 sind die geschmolzenen Farbentwickler (Phenolmischung und Benzyl-p-
hydroxybenzoat) aus Gründen der einfacheren Darstellung nicht gezeigt. Sie
werden in den feinen Zwischenräumen oder Poren der porösen Strukturen der
beiden Schichtbereiche 66C und 66M absorbiert.
Während das Bilderzeugungsmedium 60 zwischen dem dritten Thermokopf 40Y
und der dritten Druckwalze 42Y hindurchläuft, ohne dass eines der Widerstand
selemente Ry1 bis Ryn elektrisch gespeist wird, ist die Mikrokapselschicht 64 des
Bilderzeugungsmediums 60 dem Brechdruck P1' (0,05 MPa) ausgesetzt, den die
von jedem der Widerstandselemente Ry1, . . ., Ryn des dritten Thermokopfes 40Y
erzeugte Schubkraft verursacht. Trotzdem wirkt der durch die Schubkraft verur
sachte Brechdruck P1' nicht direkt auf die Gelb-Mikrokapseln 68Y ein, da die
porösen Strukturen der drei Schichtbereiche 66C, 66M und 66Y vorhanden sind.
Wird jedoch eines der Widerstandselemente Ry1 bis Ryn elektrisch gespeist und
damit auf die über dem Schmelzpunkt (93°C) des Phenolmischpulvers 78, und
dem Schmelzpunkt (110°C) des Benzyl-p-hydroxybenzoat-Pulvers 74 und dem
Schmelzpunkt (156°C) des Bisphenol-A-Pulvers 70 liegende Temperatur T1'
(170°C) erhitzt, so dringt das erhitzte Widerstandselement in den ersten, den
zweiten und den dritten Schichtbereich 66C, 66M und 66Y ein, wie Fig. 18 zeigt,
da die Teile der porösen Strukturen der drei Schichtbereiche 66C, 66M und 66Y,
auf die das erhitzte Widerstandselement einwirkt, thermisch geschmolzen werden
und kollabieren, d. h. zusammenfallen. Auf die in den zusammengefallenen Teilen
der porösen Strukturen enthaltenen Cyan-, Magenta- und Gelb-Mikrokapseln 68C,
68M und 68Y wirkt so direkt der Brechdruck P1' (0,05 MPa) ein, der von der von
dem erhitzten Widerstandselement ausgeübten Schubkraft verursacht wird.
Auf diese Weise werden lediglich die Gelb-Mikrokapseln 68Y gequetscht und
gebrochen, so dass aus ihnen der Gelb-Farbstoff austritt. Der auf dem Gelb
erzeugenden Leuko-Pigment I-3R basierende ausgetretene Gelb-Stoff reagiert mit
dem geschmolzenen Farbentwickler (Phenolmischung; Benzyl-p-hydroxybenzoat
und Bisphenol A), wodurch das erhitzte Widerstandselement auf der Mikrokapsel
schicht 64 des Bilderzeugungsmediums 60 einen Gelb-Punkt erzeugt.
In Fig. 18 sind die geschmolzenen Farbentwickler wegen der einfacheren Dar
stellung nicht gezeigt. Sie werden in den feinen Zwischenräumen oder Poren der
porösen Strukturen der drei Schichtbereiche 66C, 66M und 66Y sowie in den
feinen Zwischenräumen oder Poren des Papierblattes 62 absorbiert.
Die in dem ersten und dem zweiten Schichtbereich 66C und 66M enthaltenen
Abstandsteilchen 76 bzw. 72 haben dieselbe Funktion wie die Abstandsteilchen
26 und 22, die in dem erstem bzw. dem zweiten Schichtbereich 16C bzw. 16M
des vorstehend erläuterten Bilderzeugungsmediums 60 enthalten sind. Die gro
ßen Cyan-Mikrokapseln, die möglicherweise in dem ersten Schichtbereich 66C
enthalten sind, können durch die Abstandsteilchen 76 davor geschützt werden,
dass sie konzentrisch dem von der Schubkraft verursachten Brechdruck P2' aus
gesetzt sind, so dass sie nicht in unkontrollierter und unerwünschter Weise ge
quetscht und gebrochen werden. Entsprechend können die großen Magenta-
Mikrokapseln, die in dem zweiten Schichtbereich 66M enthalten sein können,
durch die Abstandsteilchen 72 davor geschützt werden, dass sie konzentrisch
dem von der Schubkraft verursachten Brechdruck P1' ausgesetzt sind, so dass sie
nicht in unkontrollierter und unerwünschter Weise gequetscht und gebrochen
werden.
Das Bilderzeugungsmedium 60 hat den inhärenten Vorteil, dass die Mikrokapsel
schicht 64 nicht anfällig für Störstellen ist. Wird beispielsweise eine in der Mikro
kapselschicht 64 enthaltene Mikrokapsel zufällig mechanisch gebrochen, so dass
der auf dem Leuko-Pigment basierende Farbstoff aus dieser Mikrokapsel austritt,
so kann dieser Farbstoff nicht mit einem Farbentwickler reagieren, so lange das
Bilderzeugungsmedium 60 nicht auf die entsprechende Farbentwicklungstempe
ratur erhitzt wird. Dieses Merkmal ist insbesondere dann von Vorteil, wenn das
Bilderzeugungsmedium 60 mit einer Schere oder einem Messer geschnitten wird.
Obgleich möglicherweise die auf dem Leuko-Pigment basierenden Farbstoffe
entlang den Schnittflächen des Bilderzeugungsmediums 60 austreten, können sie
nicht mit den Farbentwicklern reagieren, wodurch eine Farbentwicklung entlang
diesen Schnittflächen vermieden wird.
In dem zweiten Ausführungsbeispiel wird als Cyan erzeugendes Cyan-Pigment
Blue200 verwendet. Es kann auch durch Leukomethylenblau (BLMB) ersetzt
werden. Das Magenta erzeugende Leuko-Pigment Red-3 kann durch das von
YAMADA CHEMICAL K. K. erhältliche R-500 und das Gelb erzeugende Leuko-
Pigment I-3R durch F color Yellow 17, erhältlich von YAMAMOTO KASEI K. K.,
ersetzt werden.
In dem zweiten Ausführungsbeispiel wird das durchsichtige Öl KMC-113 als
Beförderungsmittel (Vehikel) für jedes Leuko-Pigment verwendet. Es kann durch
ein anderes durchsichtiges Öl ersetzt werden, z. B. durch ein auf Butylbiphenyl
zweiten Grades, Phenylxylylethan, di-Isopropylphenyl, Xylen etc. basierenden Öl
oder dergleichen.
Um in dem zweiten Ausführungsbeispiel die Farbentwicklungsreaktion des jeweili
gen auf dem Leuko-Pigment basierenden Farbstoffs zu vereinfachen, kann jedem
Schichtbereich 66C, 66M und 66Y eine geringe Menge an p-Venzyldiphenyl als
Sensibilisierungsmittel zugegeben werden.
Das Sensibilisierungsmittel (p-Venzyldiphenyl) hat einen Schmelzpunkt von etwa
86°C, so dass der Schmelzpunkt des jeweiligen Farbentwicklers durch Zugabe
einer geeigneten Menge des Sensibilisierungsmittels eingestellt werden kann.
Beispielsweise kann der Schmelzpunkt (156°C) des Bisphenol-A-Pulvers (Isopro
pylidenbisphenol) auf 110°C oder 93°C gesenkt werden, indem eine entsprechen
de Menge an p-Venzyldiphenyl dem Bisphenol-A-Pulver beigemischt wird. An
Stelle des Benzyl-p-hydroxybenzoat-Pulvers (Schmelzpunkt 110°C) des zweiten
Schichtbereichs 66M kann so durch das Bisphenol-A-Pulver mit seinem Schmelz
punkt von 110°C ersetzt werden. Das Phenolmischpulver (Schmelzpunkt 93°C)
des ersten Schichtbereichs 66C kann so durch das Bisphenol-A-Pulver ersetzt
werden, das den Schmelzpunkt von 93°C hat.
Die verschiedenen Änderungen und Abwandlungen, die für das erste Ausfüh
rungsbeispiel nach Fig. 1 erläutert wurden, sind auch für das zweite Ausführungs
beispiel nach Fig. 11 möglich.
Fig. 19 zeigt ein Bilderzeugungsmedium 80 als drittes Ausführungsbeispiel der
Erfindung. Das Bilderzeugungsmedium 80 enthält ein Blattsubstrat 82, z. B. ein
Papierblatt, und eine einzige Schicht aus Mikrokapseln 84, die im Folgenden als
Mikrokapseleinzelschicht bezeichnet wird. Die Mikrokapseleinzelschicht 84 hat in
diesem Ausführungsbeispiel eine poröse Struktur, in der mehrere Cyan-
Mikrokapseln, die mit auf einem Cyan erzeugenden Leuko-Pigment basierender
Cyan-Tinte oder -farbstoff gefüllt sind, mehrere Magenta-Mikrokapseln 86M, die
mit auf einem Magenta erzeugenden Leuko-Pigment basierender Magenta-Tinte
oder -farbstoff gefüllt sind, mehrere Gelb-Mikrokapseln 86Y, die mit auf einem
Gelb erzeugenden Leuko-Pigment basierender Gelb-Tinte oder -farbstoff gefüllt
sind, und mehrere Abstandsteilchen 88 gleichmäßig in einer porösen Anordnung
der Entwicklerteilchen 90 verteilt sind.
Die Cyan-Mikrokapseln 86C sind im wesentlichen identisch mit den in dem zwei
ten Ausführungsbeispiel nach Fig. 11 verwendeten Mikrokapseln 68C. Die Hül
lenwand jeder Cyan-Mikrokapsel 86C besteht aus einem geeigneten Aminoharz,
und der in jeder Cyan-Mikrokapsel 86C enthaltene Cyan-Farbstoff wird als Ölfarb
stoff zubereitet, der aus einem durchsichtigen Öl KMC-113 besteht, das etwa 6 Gew.-%
des Cyan erzeugenden Leuko-Pigments Blue200 enthält. Die Cyan-
Mikrokapseln 86C haben einen mittleren Durchmesser von etwa 3 µ bis 4 µ. Die
Dicke ihrer Hüllenwände ist so bemessen, dass die Mikrokapseln 86C gequetscht
und gebrochen werden, wenn sie einem Druck von mehr als 2,0 MPa ausgesetzt
werden, der von einer Schubkraft verursacht wird.
Wie in Fig. 20 gezeigt, hat jede Magenta-Mikrokapsel 86M einen doppelwandigen
Aufbau, der sich durch eine innere Wandteil IS und eine äußere Wand OS aus
zeichnet. Die innere Wand IS besteht aus einem geeigneten Aminoharz und die
äußere Wand OS aus einem geeigneten Wachsmaterial, z. B. Olefinwachs, das
einen Schmelzpunkt von etwa 121°C hat und weiß ist. Dieses Wachsmaterial ist
als HIWAX 405MP von MITSUI PETROLEUM CHEMICAL erhältlich. Wird die
Magenta-Mikrokapsel 86M auf eine über dem Schmelzpunkt (121°C) des Olefin
wachses liegende Temperatur erhitzt, so schmilzt die äußere Wand OS thermisch
und die Magenta-Mikrokapsel 86M wird entblößt. Die entblößte Mikrokapsel ist in
Fig. 21 mit 86M' bezeichnet.
Die entblößte Mikrokapseln 86M' ist im wesentlichen identisch mit der in dem
zweiten Ausführungsbeispiel nach Fig. 11 verwendeten Magenta-Mikrokapsel
68M. Der in jeder Magenta-Mikrokapsel 86M enthaltene Magenta-Farbstoff wird
als Ölfarbstoff zubereitet, der aus dem durchsichtigen Öl KMC-113 besteht, das
etwa 6 Gew.-% des Magenta erzeugenden Leuko-Pigments Red-3 enthält. Die
entblößten Mikrokapseln 86M' haben einen mittleren Durchmesser von etwa 6 µ
bis 7 µ und die Dicke ihrer inneren Wand IS ist so bemessen, dass die entblößte
Magenta-Mikrokapsel 86M' gequetscht und gebrochen wird, wenn sie einem
Druck von mehr als 0,2 MPa ausgesetzt wird, der durch eine Schubkraft verur
sacht wird.
Die Magenta-Mikrokapsel 86M kann gefertigt werden, indem die in Fig. 11 ge
zeigte Mikrokapsel 68M unter Anwendung eines Sprühtrocknungsverfahrens oder
eines Phasentrennungsverfahrens mit dem Olefinwachs HIWAX 405MP überzo
gen wird. Obgleich die entblößte Mikrokapsel 86M' gequetscht und gebrochen
wird, wenn sie mit der Schubkraft einem über dem kritischen Brechdruck von 0,2 MPa
liegenden den Druck ausgesetzt wird, hält die mit der äußeren Wand OS
überzogene Mikrokapsel 86M bei Raumtemperatur einem weit höherem Druck als
2,0 MPa stand.
Die Hüllenwand jeder Gelb-Mikrokapsel 86Y besteht aus einem geeigneten
Aminoharz, und der in jeder Gelb-Mikrokapsel 86Y enthaltene Gelb-Farbstoff ist
als Ölfarbstoff zubereitet, der aus einem gemischten durchsichtigen Öl besteht,
das etwa 6 Gew.-% des Gelb erzeugenden Leuko-Pigments I-3R enthält. Die
Gelb-Mikrokapseln 86Y können nach dem oben genannten Polymerisationsver
fahren hergestellt werden. Sie haben einen mittleren Durchmesser von etwa 1 µ
bis 3 µ.
Das gemischte durchsichtige Öl besteht aus 70% KMC-113, das einen Siede
punkt von etwa 300°C hat, und 30% niedrigsiedenden Silikonöls, das als KF96L-
065 von SHINETSU SILICONE K. K. erhältlich ist, und hat dadurch einen primären
Azeotroppunkt von etwa 150°C. Die Dicke der Hüllenwand jeder Mikrokapsel 86Y
ist so bemessen, dass die Mikrokapsel 86Y einem Druck von mehr als 2,0 MPa
bei einer Temperatur standhält, die unter dem primären Azeotroppunkt von 150°C
liegt, jedoch in Folge eines abrupten Anstiegs ihres Innendrucks aufbricht, wenn
sie auf eine Temperatur erhitzt wird, die über dem primären Azeotroppunkt von
150°C liegt.
Das niedersiedende Silikonöl KF96L-065 kann durch Xylen, n-Heptan, Benzol,
Naphthalen und dergleichen ersetzt werden.
Die Abstandsteilchen 88 sind im wesentlichen identisch mit den Abstandsteilchen
76, die in dem ersten Schichtbereich 66C des zweiten Ausführungsbeispiels nach
Fig. 11 verwendet werden. Sie bestehen aus Hydroxylapatit und haben einen
mittleren Durchmesser von etwa 5 µ bis 6 µ, der damit größer als der mittlere
Durchmesser der Mikrokapseln 86C ist. Die Funktion der Abstandsteilchen 88 ist
im wesentlichen dieselbe wie die der Abstandsteilchen 76, die in dem ersten
Schichtbereich 66C des zweiten Ausführungsbeispiels nach Fig. 11 verwendet
werden.
Die Entwicklerteilchen 90 sind im wesentlichen identisch mit den Entwicklerteil
chen 78, die in dem ersten Schichtbereich 66C des zweiten Ausführungsbeispiels
nach Fig. 11 verwendet werden. Als Entwicklerteilchen 90 wird das Phenol
mischpulver verwendet, das einen Schmelzpunkt von etwa 93°C und einen mittle
ren Durchmesser von etwa 1 µ bis 3 µ hat.
Die Mikrokapseleinzelschicht 84 mit ihrer porösen Struktur wird in folgenden
Prozessen hergestellt:
- 1. 10 g Phenolmischpulver 90, 2,5 g Cyan-Mikrokapseln 86C, 2,5 g Magenta- Mikrokapseln 86M, 3,0 g Gelb-Mikrokapseln 86Y und 2,5 g Abstandsteilchen 88 werden mit 100 g 3 gew.-%-iger wässriger Lösung von Polyvinylalkohol (PVA) (Polymerisationsgrad: 2000) gemischt, die eine geringe Menge an Dispergiermit tel, z. B. Dodecylbenzolsulfonnatrium oder dergleichen, enthält. Diese Mischung wird dann zu einer Suspension gerührt.
- 2. Das Papierblatt 82 wird mittels einer Spritzpistole mit der Suspension mit etwa 8 g bis 9 g pro m2 überzogen. Das die aufgebrachte Schicht tragende Papierblatt 82 wird dann auf natürlichem Wege getrocknet, wodurch sich die Mikrokapselein zelschicht 84 mit ihrer in Fig. 19 gezeigten porösen Struktur ausbildet.
Wie in Fig. 19 übertrieben dargestellt, verbleiben in der porösen Struktur der
Mikrokapseleinzelschicht 84 zwischen den Entwicklerteilchen (Phenolmischpulver)
90 feine Zwischenräume oder Poren.
Falls erforderlich, kann das die Mikrokapseleinzelschicht 84 tragende Papierblatt
82 in dem Ofen für 15 Minuten bei einer Temperatur von etwa 88°C, die etwas
unter dem Schmelzpunkt von 93°C des Phenolmischpulvers 90 liegt, erhitzt wer
den, so dass die Entwicklerteilchen 90 mit ihren Außenflächen miteinander ver
schmelzen und so die poröse Struktur der Mikrokapseleinzelschicht 84 stärken.
So lange sich die Entwicklerteilchen 90 in der festen Phase befinden, d. h. die
Mikrokapseleinzelschicht 84 nicht einer über dem Schmelzpunkt (93°C) des
Phenolmischpulvers 90 liegenden Temperatur ausgesetzt wird, sind die Cyan-, die
Magenta- und die Gelb-Mikrokapseln 86C, 86M und 86Y selbst dann, wenn mit
einer Schubkraft ein Brechdruck von mehr als 2,0 MPa auf die Mikrokapseleinzel
schicht 84 ausgeübt wird, diesem Brechdruck nicht direkt ausgesetzt, da die
poröse Struktur der Entwicklerteilchen 90 vorhanden ist.
Wird aber die Mikrokapseleinzelschicht 84 einer Temperatur ausgesetzt, die über
dem Schmelzpunkt (93°C) des Phenolmischpulvers 90 liegt, so werden die Ent
wicklerteilchen 90 thermisch geschmolzen, was zum Zusammenbruch ihrer porö
sen Struktur führt. Liegt zu diesem Zeitpunkt die Heiztemperatur unter dem
Schmelzpunkt (121°C) der äußeren Wand OS der Magenta-Mikrokapsel 86M, und
wird die mit der Schubkraft ein Brechdruck von mehr als 2,0 MPa auf die Mikro
kapseleinzelschicht 84 ausgeübt, so werden lediglich die Cyan-Mikrokapseln 86C
gequetscht und gebrochen, da die Magenta- und die Gelb-Mikrokapseln 86M und
86Y dem Brechdruck von mehr als 2,0 MPa standhalten, wenn die Temperatur
unter dem Schmelzpunkt (121°C) der äußeren Wand OS der Magenta-
Mikrokapseln 86M liegt.
Liegt die Heiztemperatur unter dem primären Azeotroppunkt (150°C) des in der
Gelb-Mikrokapsel 86Y enthaltenen gemischten Öls (Gelb-Farbstoff), und wird auf
die Mikrokapseleinzelschicht 84 mit der Schubkraft ein Brechdruck von weniger
als 2,0 MPa ausgeübt, so werden lediglich die Magenta-Mikrokapseln 86M ge
quetscht und gebrochen, da die Cyan- und Gelb-Mikrokapseln 86C und 86Y
einem Brechdruck von weniger als 2,0 MPa standhalten, wenn die Temperatur
unter den primären Azeotroppunkt von 150°C des in der Gelb-Mikrokapsel 86Y
enthaltenen gemischten Öls (Gelb-Farbstoff) liegt.
Liegt die Heiztemperatur über dem primären Azeotroppunkt (150°C) des in der
Gelb-Mikrokapsel 86Y enthaltenen gemischten Öls (Gelb-Farbstoff), und wird auf
die Mikrokapseleinzelschicht 84 mit der Schubkraft ein Brechdruck von weniger
als 0,2 MPa ausgeübt, so brechen lediglich die Gelb-Mikrokapseln 86Y in Folge
des abrupten Anstiegs des Innendrucks der erhitzten Mikrokapseln 86Y auf. Die
Cyan- und Magenta-Mikrokapseln 86C und 86M können einem Brechdruck von
weniger als 0,2 MPa standhalten, wenn die Temperatur über dem primären
Azeotroppunkt (150°C) des in der Gelb-Mikrokapsel 86Y enthaltenen gemischten
Öls liegt.
Wie in dem Graphen nach Fig. 22 gezeigt, sind für die Mikrokapseleinzelschicht
84 des Bilderzeugungsmediums 80 ein schraffierter Cyan-Entwicklungsbereich
C3, ein schraffierter Magenta-Entwicklungsbereich M3 und ein schraffierter Gelb-
Entwicklungsbereich Y3 definiert.
Der Cyan-Entwicklungsbereich C3 ist durch eine kritische Brechdruckkurve PC3
der Cyan-Mikrokapseln 86C, den Schmelzpunkt (93°C) des Phenolmischpulvers
90 und den Schmelzpunkt (121°C) der äußeren Wand OS der Magenta-
Mikrokapseln 86M festgelegt. Der Magenta-Entwicklungsbereich M3 ist durch eine
kritische Brechdruckkurve PM3 der Magenta-Mikrokapseln 86M, den Schmelz
punkt (121°C) der äußeren Wand OS der Magenta-Mikrokapseln 86M und den
primären Azeotroppunkt (150°C) des in den Gelb-Mikrokapseln 86Y enthaltenen
gemischten Öls (Gelb-Farbstoff) festgelegt. Schließlich ist der Gelb-
Entwicklungsbereich Y3 durch eine kritische Brechdruckkurve PY3 und den primä
ren Azeotroppunkt (150°C) des in den Gelb-Mikrokapseln 86Y enthaltenen ge
mischten Öls festgelegt.
Wie oben erläutert, können die Gelb-Mikrokapseln 86Y einem Druck von mehr als
2,0 MPa standhalten, wenn die Temperatur unter dem primären Azeotroppunkt
von 150°C liegt, so dass sie durch den auf sie einwirkenden Druck nicht ge
quetscht und gebrochen werden. Trotzdem brechen die Gelb-Mikrokapseln 86Y in
Folge des abrupten Anstiegs ihres Innendrucks von selbst auf, wenn sie unge
achtet des auf sie einwirkenden Drucks auf eine über dem primären
Azeotroppunkt (150°C) liegende Temperatur erhitzt werden.
Durch geeignete Wahl einer Temperatur und/oder eines Drucks, die lokal auf die
Mikrokapselschicht 84 des Bilderzeugungsmediums 80 einwirken sollen, ist es so
möglich, die Cyan-, Magenta- und Gelb-Mikrokapseln in dem lokalen Bereich des
Bilderzeugungsmediums, auf den die Heiztemperatur und/oder der Brechdruck
einwirken, selektiv zu brechen bzw. von selbst aufbrechen zu lassen.
Entsprechend dem zweiten Ausführungsbeispiel sind in dem Graphen nach Fig.
22 die Heiztemperaturen T1', T2' und T3' auf 100°C, 130°C bzw. 170°C und die
Brechdrücke P1', P2' und P3' auf 0,05 MPa, 0,5 MPa bzw. 3,0 MPa eingestellt.
Es ist so möglich, mittels des Druckers (vgl. Fig. 6 und 7), der für das Bilderzeu
gungsmedium 60 des zweiten Ausführungsbeispiels abgewandelt ist, ein vollstän
diges Farbbild auf dem Bilderzeugungsmedium 80 zu erzeugen.
Entsprechend den vorstehend erläuterten Ausführungsbeispielen wird das Bilder
zeugungsmedium 80 während des Druckvorgangs so in die Eintrittsöffnung 32
eingeführt, dass sich ihre Mikrokapseleinzelschicht 84 in direktem Kontakt mit den
Thermoköpfen 40C, 40M und 40Y befindet.
Während das Bilderzeugungsmedium 80 zwischen dem ersten Thermokopf 40C
und der ersten Druckwalze 42C hindurchläuft, ohne dass eines der Widerstand
selemente Rc1 bis Rcn elektrisch gespeist wird, ist die Mikrokapseleinzelschicht 84
des Bilderzeugungsmediums 80 dem Brechdruck P3' (3,0 MPa) ausgesetzt, der
durch die von jedem Widerstandselement Rc1, . . ., Rcn des ersten Thermokopfs
40C ausgeübte Schubkraft verursacht wird. Trotzdem kann der Brechdruck P3'
über die Schubkraft nicht direkt auf die Cyan-, Magenta- und Gelb-Mikrokapseln
86C, 86M und 86Y ausgeübt werden, da die poröse Struktur der Mikrokapselein
zelschicht 84 vorhanden ist.
Wird jedoch eines der elektrischen Widerstandselemente Rc1 bis Rcn elektrisch
gespeist und so auf die über dem Schmelzpunkt (93°C) des Phenolmischpulvers
90 liegende Temperatur T1' (100°C) erhitzt, so dringt dieses erhitzte Widerstand
selement in die Mikrokapseleinzelschicht 84 ein, wie beispielhaft in Fig. 23 gezeigt
ist, da der Teil der porösen Struktur der Mikrokapseleinzelschicht 84, auf den das
erhitzte Widerstandselement einwirkt, thermisch geschmolzen wird und so kolla
biert, d. h. zusammenfällt. Auf die Cyan-, Magenta- und Gelb-Mikrokapseln 86C,
86M und 86Y, die in dem zusammengefallenen Teil der porösen Struktur enthal
ten sind, wirkt so der Brechdruck P3' direkt ein, der von der von dem erhitzten
Widerstandselement erzeugten Schubkraft verursacht wird.
Zu diesem Zeitpunkt können die Magenta- und Gelb-Mikrokapseln 86M und 86Y
dem Brechdruck P3' standhalten, die Cyan-Mikrokapseln 86C jedoch nicht. So
werden lediglich die Cyan-Mikrokapseln 86C gequetscht und gebrochen, so dass
aus ihnen der Cyan-Farbstoff austritt. Der auf dem Cyan erzeugenden Leuko-
Pigment Blue200 basierende Cyan-Farbstoff reagiert mit dem geschmolzenen
Farbentwickler (Phenolmischung), wodurch das erhitzte Widerstandselement auf
der Mikrokapseleinzelschicht 84 des Bilderzeugungsmediums 80 einen Cyan-
Punkt erzeugt.
In Fig. 23 ist der geschmolzene Farbentwickler nicht dargestellt. Er wird in den
feinen Zwischenräumen oder Poren der porösen Struktur der Mikrokapseleinzel
schicht 84 und in dem Papierblatt 82 absorbiert.
Während das Bilderzeugungsmedium 80 zwischen dem zweiten Thermokopf 40M
und der zweiten Druckwalze 42M hindurchläuft, ohne dass eines der Widerstand
selemente Rm1 bis Rmn elektrisch gespeist wird, ist die Mikrokapselschicht 84 des
Bilderzeugungsmediums 80 dem Brechdruck P2' (0,5 MPa) ausgesetzt, der von
der von jedem Widerstandselement des zweiten Thermokopfs 40M ausgeübten
Schubkraft verursacht wird. Trotzdem wirkt der Brechdruck P2' nicht direkt auf die
Cyan-, die Magenta- und die Gelb-Mikrokapseln 86C, 86M und 86Y ein, da die
poröse Struktur der Mikrokapseleinzelschicht 84 vorhanden ist.
Wird aber eines der Widerstandselemente Rm1 bis Rmn elektrisch gespeist und so
auf die über dem Schmelzpunkt (121°C) der äußeren Wand OS der Magenta-
Mikrokapseln 86M liegende Temperatur erhitzt, so dringt dieses erhitzte Wider
standselement in die Mikrokapseleinzelschicht nach Fig. 23 ein, da der Teil der
porösen Struktur der Mikrokapseleinzelschicht 84, auf den das erhitzte Wider
standselement einwirkt, thermisch geschmolzen wird und kollabiert, d. h. zusam
menfällt. Die in dem zusammengefallenen Teil der porösen Struktur enthaltenen
Cyan-, Magenta- und Gelb-Mikrokapseln 86C, 86M und 86Y sind so direkt dem
Brechdruck P2' (0,5 MPa) ausgesetzt, der durch die von dem erhitzten Wider
standselement ausgeübte Schubkraft verursacht wird.
Zu diesem Zeitpunkt können die Cyan- und die Gelb-Mikrokapseln 86C und 86Y
dem Brechdruck P2' standhalten, die Magenta-Mikrokapseln 86M jedoch nicht. So
werden lediglich die Magenta-Mikrokapseln 86M gequetscht und gebrochen, so
dass aus ihnen der Magenta-Farbstoff austritt. Der ausgetretene, auf dem Ma
genta erzeugenden Leuko-Pigment Red-3 basierende Magenta-Farbstoff reagiert
mit dem geschmolzenen Farbentwickler, wodurch das erhitzte Widerstandsele
ment auf der Mikrokapseleinzelschicht 84 des Bilderzeugungsmediums 80 einen
Magenta-Punkt erzeugt.
Während das Bilderzeugungsmedium 80 zwischen dem dritten Thermokopf 40Y
und der dritten Druckwalze 42Y hindurchläuft, ohne dass eines der Widerstand
selemente Ry1 bis Ryn elektrisch gespeist wird, ist die Mikrokapselschicht 84 des
Bilderzeugungsmediums 80 dem Brechdruck P1' (0,05 MPa) ausgesetzt, der
durch die von jedem Widerstandselement Ry1, . . ., Ryn des zweiten Thermokopfes
40M ausgeübte Schubkraft verursacht wird. Trotzdem wirkt der Brechdruck P1'
nicht direkt auf die Cyan-, Magenta- und Gelb-Mikrokapseln 86C, 86M und 86Y
ein, da die poröse Struktur der Mikrokapseleinzelschicht 84 vorhanden ist.
Wird aber eines der Widerstandselemente Ry1 bis Ryn elektrisch gespeist und so
auf die Temperatur T3' (170°C) erhitzt, die über dem primären Azeotroppunkt
(150°C) des in den Gelb-Mikrokapseln 86Y enthaltenen gemischten Öls (Gelb-
Farbstoff) liegt, so dringt das erhitzte Widerstandselement in die Mikrokapsel
schicht 84 ein, da der Teil der porösen Struktur der Mikrokapseleinzelschicht 84,
auf den das erhitzte Widerstandselement einwirkt, thermisch geschmolzen wird
und kollabiert, d. h. zusammenfällt. Die in dem zusammengefallenen Teil der
porösen Struktur enthaltenen Cyan-, Magenta- und Gelb-Mikrokapseln 86C, 86M
und 86Y sind so direkt dem Brechdruck P1' (0,05 MPa) ausgesetzt, der von der
von dem erhitzten Heizelement ausgeübten Schubkraft verursacht wird.
Zu diesem Zeitpunkt können die Cyan- und die Magenta-Mikrokapseln 86C und
86M dem Brechdruck P1' standhalten, während die Gelb-Mikrokapseln 86Y in
Folge des abrupten Anstiegs ihres Innendrucks von selbst thermisch aufreißen, so
dass aus ihnen der Gelb-Farbstoff austritt. Der auf dem Gelb erzeugenden Leuko-
Pigment I-3R basierende Gelb-Farbstoff reagiert mit dem geschmolzenen Far
bentwickler, wodurch das erhitzte Widerstandselement auf der Mikrokapseleinzel
schicht 84 des Bilderzeugungsmediums 80 einen Gelb-Punkt erzeugt.
Die in der Mikrokapseleinzelschicht 84 enthaltenen Abstandselemente 88 haben
im wesentlichen dieselbe Funktion wie die Abstandsteilchen 76, die in dem
Schichtbereich 66C des oben erläuterten Bilderzeugungsmediums 60 enthalten
sind. Die übergroßen Cyan-Mikrokapseln, die möglicherweise in der Mikrokapse
leinzelschicht enthalten sind, sind durch die Abstandsteilchen 88 davor geschützt,
konzentrisch dem mit der Schubkraft erzeugten Brechdruck P2' oder P1' ausgesetzt
zu sein, so dass sie nicht in unkontrollierter und unerwünschter Weise gequetscht
und gebrochen werden.
Wie auch das zweite Ausführungsbeispiel ist die Mikrokapseleinzelschicht 84 des
Bilderzeugungsmediums 80 nicht anfällig für Störstellen. Wird eine in der Mikro
kapseleinzelschicht 84 enthaltene Mikrokapsel zufällig auf mechanischen Wege
gebrochen, so dass aus ihr der auf dem Leuko-Pigment basierende Farbstoff
austritt, so kann dieser Farbstoff so lange nicht mit dem Farbentwickler reagieren,
bis das Bilderzeugungsmedium 80 auf den Schmelzpunkt (93°C) des Farbent
wicklers erhitzt worden ist.
In dem dritten Ausführungsbeispiel besteht die äußere Wand OS der Magenta-
Mikrokapseln 86M aus einem geeigneten Farbentwickler, der einen vorgegebenen
thermischen Schmelzpunkt hat. Beispielsweise kann für die äußere Wand OS der
Magenta-Mikrokapseln 86M oxybenzoehaltiger Ether mit einem thermischen
Schmelzpunkt von etwa 110°C bis 118°C verwendet werden. In diesem Fall kann
durch den geschmolzenen oxybenzoehaltigen Ether, der die gebrochene Magen
ta-Mikrokapsel 86M umgibt, die Farbentwicklungsreaktion des aus der gebroche
nen Magenta-Mikrokapsel ausgetretenen Magenta-Farbstoffs erleichtert werden.
In dem dritten Ausführungsbeispiel können die innere und die äußere Wand der
Magenta-Mikrokapseln 86M an die Stelle des jeweils anderen Wand treten. So
kann die äußere Wand OS aus dem Aminoharz und die innere Wand IS aus dem
Olefinwachs bestehen, das einen thermischen Schmelzpunkt von etwa 121°C hat.
Die für das erste und das zweite Ausführungsbeispiel genannten Änderungen und
Abwandlungen sind auch für das dritte Ausführungsbeispiel nach Fig. 19 möglich.
Claims (40)
1. Bilderzeugungsmedium mit einem Substrat und einer auf das Substrat
aufgebrachten Mikrokapselschicht, die aus einem Bindermaterial und mehre
ren Mikrokapseln besteht, die mit einem Farbstoff gefüllt und in dem Binder
material gleichmäßig verteilt sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Bin
dermaterial einen vorbestimmten thermischen Schmelzpunkt hat und die Mi
krokapseln eine derartige Brechdruck-Charakteristik haben, dass sie bei
thermischer Erweichung oder Schmelzung des Bindermaterials unter einem
vorbestimmten Druck gequetscht und gebrochen werden.
2. Bilderzeugungsmedium nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
das Bindermaterial ein Wachsmaterial enthält, das den vorbestimmten ther
mischen Schmelzpunkt hat.
3. Bilderzeugungsmedium nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
das Bindermaterial ein niederschmelzendes thermoplastisches Material ent
hält, das den vorbestimmten thermischen Schmelzpunkt hat.
4. Bilderzeugungsmedium nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, dass das Bindermaterial mehrere Binderteilchen
enthält, die derart aneinander haften, dass die Mikrokapselschicht eine porö
se Struktur hat.
5. Bilderzeugungsmedium nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, dass der Farbstoff ein Beförderungsmittel und ein in
diesem dispergiertes oder gelöstes Pigment enthält.
6. Bilderzeugungsmedium nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass
das Pigment ein Leuko-Pigment und das Bindermaterial einen Farbentwick
ler für dieses Leuko-Pigment enthält.
7. Bilderzeugungsmedium nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, dass die Mikrokapseln jeweils eine Hüllenwand aus
einem wärmebeständigen Kunstharz haben.
8. Bilderzeugungsmedium nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass
das wärmebeständige Kunstharz ein wärmehärtendes Kunstharz enthält.
9. Bilderzeugungsmedium nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass
das wärmebeständige Kunstharz ein hochschmelzendes thermoplastisches
Kunstharz enthält.
10. Bilderzeugungsmedium nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, dass der Farbstoff einen auf einem Leuko-Pigment
basierenden Farbstoff und das Bindermaterial einen Farbentwickler für den
auf dem Leuko-Pigment basierenden Farbstoff enthält.
11. Bilderzeugungsmedium nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass
der Farbentwickler mehrere Farbentwicklerteilchen enthält, die derart anein
ander haften, dass die Mikrokapselschicht eine poröse Struktur hat.
12. Bilderzeugungsmedium nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeich
net, dass die Mikrokapselschicht ein Sensibilisierungsmittel enthält, das eine
Farbentwicklungsreaktion des auf dem Leuko-Pigment basierenden Farb
stoffs mit dem Farbentwickler erleichtert.
13. Bilderzeugungsmedium nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch
gekennzeichnet, dass die Mikrokapseln jeweils eine Hüllenwand aus einem
wärmebeständigen Kunstharz haben.
14. Bilderzeugungsmedium nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass
das wärmebeständige Kunstharz ein wärmehärtendes Kunstharz enthält.
15. Bilderzeugungsmedium nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass
das wärmebeständige Kunstharz ein hochschmelzendes thermoplastisches
Kunstharz enthält.
16. Bilderzeugungsmedium mit einem Substrat und einer auf dem Substrat
aufgebrachten Mikrokapselschicht mit einem ersten und mindestens einem
zweiten Schichtbereich, wobei der zweite Schichtbereich auf dem Substrat
und der erste Schichtbereich auf dem zweiten Schichtbereich ausgebildet ist,
dadurch gekennzeichnet, dass der erste Schichtbereich aus einem ersten
Bindermaterial und Mikrokapseln erster Art, die mit einem ersten Farbstoff
gefüllt und in dem Bindermaterial gleichmäßig verteilt sind, und der zweite
Schichtbereich aus einem zweiten Bindermaterial und Mikrokapseln zweiter
Art, die mit einem zweiten Farbstoff gefüllt und in dem zweiten Bindermateri
al gleichmäßig verteilt sind, enthält, dass das erste Bindermaterial einen er
sten vorbestimmten thermischen Schmelzpunkt hat und die Mikrokapseln er
ster Art eine erste Brechdruck-Charakteristik derart haben, dass sie bei
thermischer Erweichung oder Schmelzung des ersten Bindermaterials unter
einem ersten vorbestimmten Druck gequetscht und gebrochen werden, und
dass das zweite Bindermaterial einen über dem ersten thermischen
Schmelzpunkt liegenden zweiten vorbestimmten thermischen Schmelzpunkt
hat und die Mikrokapseln zweiter Art eine zweite Brechdruck-Charakteristik
derart haben, dass sie unter thermischer Erweichung oder Schmelzung des
zweiten Bindermaterials unter einem unter dem ersten vorbestimmten Druck
liegenden zweiten vorbestimmten Druck gequetscht und gebrochen werden.
17. Bilderzeugungsmedium nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass
die Mikrokapseln erster Art einen mittleren Durchmesser haben, der kleiner
als der mittlere Durchmesser der Mikrokapseln zweiter Art ist.
18. Bilderzeugungsmedium nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeich
net, dass in dem ersten Schichtbereich Abstandsteilchen gleichmäßig verteilt
sind, deren mittlerer Durchmesser größer als der mittlere Durchmesser der
Mikrokapseln erster Art ist.
19. Bilderzeugungsmedium nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass
die Abstandsteilchen aus einem anorganischen Material bestehen.
20. Bilderzeugungsmedium nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass
die Abstandsteilchen aus einem hochschmelzenden Kunstharz bestehen.
21. Bilderzeugungsmedium nach einem der Ansprüche 16 bis 20, dadurch
gekennzeichnet, dass das erste und das zweite Bindermaterial jeweils meh
rere Binderteilchen enthalten, die so aneinander haften, dass der entspre
chende Schichtbereich eine poröse Struktur hat.
22. Bilderzeugungsmedium nach einem der Ansprüche 16 bis 21, dadurch
gekennzeichnet, dass der erste und der zweite Farbstoff jeweils ein Beför
derungsmittel und ein in diesem dispergiertes oder gelöstes Pigment ent
halten.
23. Bilderzeugungsmedium nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass
das Pigment ein Leuko-Pigment enthält und ein Farbentwickler für dieses
Leuko-Pigment in dem entsprechenden Schichtbereich enthalten ist.
24. Bilderzeugungsmedium nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass
der erste Farbstoff einen ersten auf einem Leuko-Pigment basierenden
Farbstoff und der zweite Farbstoff einen zweiten auf einem Leuko-Pigment
basierenden Farbstoff enthält und dass das erste Bindermaterial einen er
sten Farbentwickler für den auf dem Leuko-Pigment basierenden ersten
Farbstoff und das zweite Bindermaterial einen zweiten Farbentwickler für
den auf dem Leuko-Pigment basierenden zweiten Farbstoff enthält.
25. Bilderzeugungsmedium nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass
der erste und der zweite Farbentwickler jeweils mehrere Farbentwicklerteil
chen enthalten, die so aneinander haften, dass der entsprechende Schicht
bereich eine poröse Struktur hat.
26. Bilderzeugungsmedium nach Anspruch 24 oder 25, dadurch gekennzeich
net, dass der erste und der zweite Schichtbereich jeweils ein Sensibilisie
rungsmittel enthalten, die eine Farbentwicklungsreaktion des entsprechen
den, auf dem Leuko-Pigment basierenden Farbstoffs mit dem entsprechen
den Farbentwickler erleichtert.
27. Bilderzeugungsmedium nach einem der Ansprüche 16 bis 26, dadurch
gekennzeichnet, dass die Mikrokapselschicht zwischen dem Substrat und
dem zweiten Schichtbereich einen dritten Schichtbereich enthält, der aus ei
nem dritten Bindermaterial und Mikrokapseln dritter Art besteht, die mit ei
nem dritten Farbstoff gefüllt und gleichmäßig in dem dritten Bindermaterial
verteilt sind, dass das dritte Bindermaterial einen über dem zweiten thermi
schen Schmelzpunkt liegenden dritten vorbestimmten thermischen Schmelz
punkt hat und dass die Mikrokapseln dritter Art eine dritte Brechdruck-
Charakteristik derart haben, dass sie bei thermischer Erweichung oder
Schmelzung des dritten Bindermaterials unter einem unter dem zweiten vor
bestimmten Druck liegenden dritten vorbestimmten Druck gequetscht und
gebrochen werden.
28. Bilderzeugungsmedium nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass
die Mikrokapseln zweiter Art einen mittleren Durchmesser haben, der kleiner
als der mittlere Durchmesser der Mikrokapseln dritter Art ist.
29. Bilderzeugungsmedium nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass
in dem ersten Schichtbereich Abstandsteilchen erster Art, deren mittlerer
Durchmesser größer als der mittlere Durchmesser der Mikrokapseln erster
Art ist, gleichmäßig verteilt sind und dass in dem zweiten Schichtbereich Ab
standsteilchen zweiter Art, deren mittlerer Durchmesser größer als der mittle
re Durchmesser der Mikrokapseln zweiter Art ist, gleichmäßig verteilt sind.
30. Bilderzeugungsmedium nach einem der Ansprüche 27 bis 29, dadurch
gekennzeichnet, dass der dritte Farbentwickler mehrere Farbentwicklerteilchen
enthält, die so aneinander haften, dass der dritte Schichtbereich eine
poröse Struktur hat.
31. Bilderzeugungsmedium nach einem der Ansprüche 27 bis 30, dadurch
gekennzeichnet, dass der erste, der zweite und der dritte Farbstoff jeweils
ein Beförderungsmittel und ein in diesem dispergiertes oder gelöstes Pig
ment enthalten.
32. Bilderzeugungsmedium nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, dass
das Pigment ein Leuko-Pigment ist und in dem entsprechenden Schichtbe
reich ein Farbentwickler für dieses Leuko-Pigment enthalten ist.
33. Bilderzeugungsmedium nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass
der erste Farbstoff einen auf einem Leuko-Pigment basierenden ersten
Farbstoff, der zweite Farbstoff einen auf einem Leuko-Pigment basierenden
zweiten Farbstoff und der dritte Farbstoff einen auf einem Leuko-Pigment
basierenden dritten Farbstoff enthält und dass das erste Bindermaterial ei
nen ersten Farbentwickler für den ersten Farbstoff, das zweite Bindermateri
al einen zweiten Farbentwickler für den zweiten Farbstoff und das dritte Bin
dermaterial einen dritten Farbentwickler für den dritten Farbstoff enthält.
34. Bilderzeugungsmedium nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, dass
der erste, der zweite und der dritte Farbentwickler jeweils mehrere Farbent
wicklerteilchen enthalten, die so aneinander haften, dass der entsprechende
Schichtbereich eine poröse Struktur hat.
35. Bilderzeugungsmedium nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, dass
der erste, der zweite und der dritte Schichtbereich jeweils ein Sensibilisie
rungsmittel enthalten, das eine Farbentwicklungsreaktion des entsprechen
den, auf dem Leuko-Pigment basierenden Farbstoffs mit dem entsprechen
den Farbentwickler erleichtert.
36. Bilderzeugungsmedium mit einem Substrat und einer auf dem Substrat
aufgebrachten Mikrokapselschicht, die aus einem Farbentwickler mit einem
vorbestimmten thermischen Schmelzpunkt, Mikrokapseln erster Art, die mit
einem auf einem Leuko-Pigment basierenden ersten Farbstoff gefüllt und
gleichmäßig in dem Farbentwickler verteilt sind, und Mikrokapseln zweiter Art
besteht, die mit einem auf einem Leuko-Pigment basierenden zweiten Farb
stoff gefüllt und gleichmäßig in dem Farbentwickler verteilt sind, wobei die
Mikrokapseln erster Art eine erste Brechdruck-Charakteristik derart haben,
dass sie bei einer über dem vorbestimmten thermischen Schmelzpunkt lie
genden ersten vorbestimmten Temperatur und unter einem ersten vorbe
stimmten Druck gequetscht und gebrochen werden, wenn der Farbentwickler
thermisch erweicht oder geschmolzen wird, und die Mikrokapseln zweiter Art
eine zweite Brechdruck-Charakteristik derart haben, dass sie bei einer über
der ersten vorbestimmten Temperatur liegenden zweiten vorbestimmten
Temperatur und unter einem unter dem ersten vorbestimmten Druck liegen
den zweiten vorbestimmten Druck gequetscht und gebrochen werden, wenn
der Farbentwickler thermisch erweicht oder geschmolzen wird.
37. Bilderzeugungsmedium nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, dass
die Mikrokapseln zweiter Art einen doppelwandigen Aufbau mit einer inneren
Hüllenwand und einer äußeren Hüllenwand haben, wobei eine der Hüllen
wände bei der zweiten vorbestimmten Temperatur thermisch erweicht oder
geschmolzen wird.
38. Bilderzeugungsmedium nach Anspruch 36 oder 37, dadurch gekennzeich
net, dass der mittlere Durchmesser der Mikrokapseln erster Art kleiner als
der mittlere Durchmesser der Mikrokapseln zweiter Art ist und die Mikrokap
selschicht mehrere Abstandsteilchen enthält, deren mittlerer Durchmesser
größer als der mittlere Durchmesser der Mikrokapseln erster Art, jedoch klei
ner als der mittlere Durchmesser der Mikrokapseln zweiter Art ist.
39. Bilderzeugungsmedium nach einem der Ansprüche 36 bis 38, dadurch
gekennzeichnet, dass der Farbentwickler mehrere Farbentwicklerteilchen
enthält, die so aneinander haften, dass die Mikrokapselschicht eine poröse
Struktur hat.
40. Bilderzeugungsmedium nach einem der Ansprüche 36 bis 39, dadurch
gekennzeichnet, dass die Mikrokapselschicht ein Sensibilisierungsmittel
enthält, das eine Farbentwicklungsreaktion jedes auf dem Leuko-Pigment
basierenden Farbstoffs mit dem Farbentwickler erleichtert.
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