DE2560409C2

DE2560409C2 - Thermisches Druckfarbenübertragungselement für elektrothermische Drucker

Info

Publication number: DE2560409C2
Application number: DE2560409A
Authority: DE
Inventors: Franco Pavone Turin/Torino Knirsch; Lucio Cascinette Turin/Torino Montanari; Giorgio Banchette Turin/Torino Rossi
Original assignee: Ing C Olivetti and C SpA
Current assignee: Telecom Italia SpA
Priority date: 1974-02-18
Filing date: 1975-02-12
Publication date: 1985-05-15
Also published as: FR2261135B1; DE2506892A1; DE2506892C2; JPS50130454A; US3989131A; GB1473870A; FR2261135A1; CA1035410A; JPS6012945B2

Description

2. Element nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel ein Styrolharz und der Plastifizierer ein Gemisch aus Kohlenwasserstoffwachsen und thermoplastischen Harzen im Verhältiris von 3/17 zu dem Styrolharz ist

3. Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel ein Styrolharz ist. wobei der Plastifizierer ein plastifizierendes Styrolharz ist. das in Flüssigkeit bei Raumtemperatur im Verhältnis von 1/7 zu dem Bindemittel steht

4 Element nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel aus Terpenharzen besteht, wobei der Plastifizierer aus Mischpolymeren aus Vinylchlorid-Viny'.isobutyläther im Verhältnis von 1 :1 zu dem Bindemittel besteht.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein thermisches Druckfarbenübertragungselement für elektrothermische Drucker mit einer Basisunterlage, die eine zwischen 7 und 20 μΐη liegende Dicke hat und die auf einer Seite mit einer dünnen Schicht aus einem Färbgemisch überzogen ist. das eine zwischen 2 und 4 μπι liegende Dicke hat und auf einen Aufzeichnungsträger übertragbar ist. wenn das Element unter Druck erwärmt wird, wobei dieses Gemisch ein Pigment oder einen Farbstoff und ein Bindemittel enthält, das aus wärmeübertragbaren Kohlenwasserstoffharzen besteht, die einen verhältnismäßig niedrigen Erweichungspunkt haben.

Es ist ein Band für thermische Drucker der vorerwähnten Art bekannt, bei dem das Pigment mit einem Harz vermischt ist, das zwar keine Klebefestigkeit bei Raumtemperatur aufweist, aber bei einer zwischen 80⁰C und 100⁰C liegenden Temperatur schmelzen kann (DE-OS 23 15 226). Solch ein Gemisch bildet eine verhältnismäßig dicke Schicht auf dem Trägerfilm und bietet eine niedrige Haftfähigkeit dar und hat daher eine

ziemlich starke Rissigkeit der Schicht zur Folge.

Die durch die vorliegende Erfindung zu lösende technische Aufgabe ist darin zu sehen, daß ein thermisches Druckfarbenübertragungselement geschaffen werden soll, bei dem die Dicke der Gemischschicht auf einen Bruchteil der Dicke der Unterlage reduziert werden kann und bei dem das Gemisch hohe Haft- und Plastifizierfähigkeiten besitzt, so daß es ziemlich weich ist und geeignet, vom Element auf den Aufzeichnungsträger bei ic einer verhältnismäßig niedrigen Temperasur übertragen zu werden.

Diese Aufgabe wird bei einem thermischen Druckfarbenübertragungselement der eingangs erwähnten Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Struktur und Zusammensetzung des Druckfarbenübertragungselements, die Form der Heizelemente und ihre Anordnung sowie schließlich die Art der Walzen beeinflussen den Abdruck des thermisch abdruckbaren Gemisches auf den Aufzeichnungsträger und damit die Qualität des Schreibens.

Ein mit der Schicht aus thermisch aodruckbarem Gemisch versehenes, in einem elektrothermischen Drucker verwendetes Band muß extrem begrenzte Eigenschaften haben, die in einem Band bekannter Art nicht gefunden werden können.

Vor allem muß die Basisunterlage der thermisch abdruckbaren Schicht extrem gute wärmeleitende Eigenschaften haben, und diese müssen gleichmäßig sein, so daß das thermische, durch die wahlweise Erregung der Heizelemente auf der thermisch abdruckbaren Schicht erzeugte Bild nicht verzerrt wird. Daher muß der Bandträger so dünn sein, wie es nur bei den verlangten Eigenschaften mechanischer Stärke und Widerstandsfähigkeit gegen Verbiegung möglich ist. die für die Zufuhr und das Umgehen mit dem Band wesentlich sind, so daß es möglich ist, den Abdruck des thermischen Bildes mit einem minimalen Verlust an Klarheit und Verschmieren selbst bei hoher Geschwindigkeit zu gewährleisten.

Das Erfordernis geringer thermischer Trägheit ist besonders wichtig, wenn der Kopf sich während der Druckvorgänge entlang der Drucklinie bewegt, und daher ist die zum Schreiben eines jeden Schriftzeichens erforderliche Zeit streng fixiert und hängt von der Geschwindigkeit des Druckkopfes ab. Die von den erregten Heizelementen erzeugte Wärme muß daher die Beschichtung auf dem thermisch abdruckten Gemisch in geringerer Zeit erweichen, damit eine gute Druckgescü Bindigkeit erreicht wird.

Von diesem Gesichtspunkt aus betrachtet haben theoretische Überlegungen und Versuche gezeigt, daß bei Gebrauch des gleichen Gemisches der Bandträger sich in gleicher Weise verhält wie eine RC Übertragungsleitung, deren äquivalente Zeikonstante dem Quadrat ihrer Dicke proportional ist, und daher hängt die Schreibgeschwindigkeit völlig von dieser Dicke ab.

Der Träger des Bandes muß auch hohe Temperaturen aushalten, die sogar höher liegen können als die, bei denen die Beschichtung erweicht, da die in Berührung mit dem Druckkopf'stehende Fläche sogar'höheren. Temperaturen ausgesetzt ist als denen, bei denen die Beschichtung von thermisch abdruckbarem Gemisch zu erweichen beginnt.

Die Beschichtung von Färbgemisch muß oberhalb eines bestimmten Temperatur-Schwellenwertes erweichen, der sehr klar sein muß, da dies bei der Auswahl des

45

3 4

Abdrucks hilft, und unter diesen Umständen muß sie auf Die Zusammensetzung der thermisch abdruckbaren

dem Aufzeichnungsträger mit einem Adhäsionsgrad Beschichtung umfaßt drei wesentliche Elemente: Pig-

haften bleiben, der gleich wie oder höher als der ist, mit mente und/oder Farben, Bindemittel und Plastifizieren,

dem sie an dem Träger haftet und bei Berührungsdrük- Aufgabe der Pigmente und/oder Farben ist es, die

ken, die so gering wie möglich sind. 5 Zusammensetzung auf die erforderliche Farbe emzufar-

Unterhalb der SchweUenwerttemperatur darf die Ge- ben. Es kann sich dabei um jegliche Art von Pigmenten

mischschicht nicht einmal teüweise infolge ausgeübten und/oder Farben handeln, die gewöhnlich zum Farben

Drucks abgedruckt werden, damit oben erwähnte Strei- verwendet wurden,

fen und Verschmierungen nicht entstehen. Aufgabe des Bindemittels ist es, die verschiedenen

Darüber hinaus muß die Adhäsion der Beschichtung, io Bestandteile, insbesondere die Pigmentteilchen, zu verdie erweicht worden ist und sich dann auf dem Aufzeich- binden. Es spielt eine besondere Rolle bei der therminungsträger wieder abgesetzt hat, viel höher sein als die sehen Reaktion der Beschichtung und bei ihrem AbAdhäsion auf dem Trägerband, so daß ein vollständiger druck auf dem Aufzeichnungsträger. Das Bindemittel Abdruck erhalten wird, wenn das Band und der Aufzei- besteht aus reversiblen thermoplastischen Harzen, die chungsträger sich voneinander trennen. 15 ze^:*stabil sind, und seine Hauptaufgabe ist es, den Er-

Infolgedessen müssen das Band und der Aufzei- weichungspunkt der Beschichtung festzusetzen,

chungsträger völlig ruhig gehalten werden, bis die Ge- Der Plastifizierer soll die Adhäsion an der Unterlage

mischschicht sich vollkommen abgesetzt hat. gewährleisten und sicherstellen, daß die Beschichtung

Im folgenden wird die Beschreibung eines Druckfar- nicht während der Handhabung des Bandes, d. h. z. B.

benübertragungäüements mit einer Schicht aus ther- 20 bei der Zufuhr, Aufrollung und Auswechslung des Ban-

iiiisch sbdruckbüfsm Gemisch gegeben, das alle vorer- des bricht

wähnten Eigenschaften hat. Bei der Abstimmung der Einfärbschicht werden vor-

Im Hinblick auf ihre Verwendung als Träger wurden zugsweise die nachfolgend in der Reihenfolge ihrer Beverschiedene Arten von Kunststoff geprüft, und ihre deutung genannten Bindemittel verwendet, da diese bezufriedenstellende Funktion wurde bei Dicken zwischen 25 quem bei der Herstellung der thermisch abdruckbaren 7 bis 20 μπι erreicht Sehr gute Resultate wurden bei Schichten verwendet werden können; Styrolharze und/ einer Unterlage aus Polyäthylenglycol-Terephthalat oderTerpenharze und Epoxyharze allein oder miteinan- oder aus Polyäthylen mit einer bevorzugten Dicke zwi- der vermischt; Ketonharze sind ebenfalls geeignet, weischen 7 bis 12 μπι erzielt. terhin Kolophoniumäther und nicht trocknende Alkyd-

Insbesondere für die Polyäthylen-Unterlage wurde 30 harze.

festgestellt, daß o' »rhalb dieser Werte für die Dicke der Die besten Erfolge wurden bei einem Pigment- Binde-Schicht, d. h. bei Werten, die zu denen gehören, die für mittel-Gewichtsverhältnis von 1 :4 bis 1 :8 erzielt bekannte Wegwerfbänder verwent<;t werden, die Poly- Als wesentliche Plastifizieren die immer nut den oben äthylen-Unterlage mit einer thermischen Trägheit be- genannten Harzen zusammen verwendet werden müshaftet ist die zu hoch ist, um die Wänie mit ausreichen- 35 sen, wurden einige Wachse und hochschmelzende Mider Intensität und Geschwindigkeit auf die thermisch schungen als geeignet gefunden, und sie trugen dazu bei, abdruckbare Beschichtung zu übertragen, während sich die Eigenschaften der Plastizität und Adhäsion der die die Polyäthylen-Unterlage bei niedrigeren Werten un- genannten bevorzugten Bindemittel enthaltenden Miter der Heizwirkung der Heizelemente verwirft und so schungen, auf ein Optimum zu steigern. Auf diese Weise die gleichmäßige Zufuhr und Handhabung des Bandes 40 reagieren z. B. die hochschmelzenden Verbindungen auf _stört hydrocarbonischer Wachs- und thermoplastischer

Andere Kunststoffsubstanzen wie Polyvinyl-Chlorid, Harzbasis günstig in Gegenwart der bevorzugten Sty-

Zellulose-Ester-Polyurethan, Polycarbonate und Poly- ro- und Terpenharze und auch in Gegenwart der Epoxy-

propylen wurden ebenfalls ausprobiert, ergaben aber harze, die ebenfalls verwendet werden können,

keine zufriedenstellenden Ergebnisse. 45 Unter den Styrolharzen wurden diejenigen thermo-

Hinsichtlich der thermisch abdruckbaren Beschich- plastischen Harze als die geeignetsten befunden, die bei tung wurde festgestellt daß die meisten der erforderten genau bestimmten Erweichungspunkten, die sich entEigenschaften nicht nur von der Zusammensetzung, sprechend dem Harztyp unterscheiden, zeitstabil sind, sondern auch von der Dicke dieser Schicht abhingen. so daß eine weitreichende Auswahl für die geeignete Insbesondere wurde festgestellt, daß es bei einer Dicke 50 Zusammensetzung der anderen Bestandteile der therzwischen 2 und 4 μπι und bei einer Zusammensetzung, misch abdruckbaren Schicht entsprechend dem Verdie im einzelnen unten beschrieben werden wird, nicht wendungszweck des Bandes zur Verfügung steht erforderlich war. eine Unterlagebeschichtung zu ver- Insbesondere ist es möglich, den Erweichungspunkt wenden, um die Adhäsionsqualitäten der Beschichtung der Beschichtung den Erfordernissen oder den Arbeitszu verbessern, wie es allerdings bei Bändern bekannter 55 temperaturen des Druckkopfes entsprechend zu erhö-Art tier Fall ist wobei die derart erhaltene Adhäsion hen oder zu senken.

sich als mit den erforderlichen Qualitäten ausgestattet Darüber hinaus ermöglicht es der unterschiedliche

erwiesen hat Das bedeutet daß bei Erwärmung unter Grad an Plastizität der Bestandteile der verschiedenen

Druck die Haftung auf der Unterlage verringert und Gruppen, die beste Abstimmung zu erhalten, um jedes

übertroffen wird von der Adhäsion am empfangenden 60 Reißen der Farbschicht zu vermeiden.

'Aufzeichnungsträger, selbst wenn der letztere aus nicht- ;■ Soweit hoehsehmeizende Zusammensetzungen be-

izellulosemMaterial wie Polyäthylen, Wachspdpier usw. troffen sind, so wurde festgestellt daß die auf hpchraffi-

besteht wodurch es möglich wird, einen klären Abdruck nierten Kohlenwasserstoff-Wachsen und thermoplasti-

des gesamten Bereichs der beheizten Beschichtung zu sehen Harzen basierenden vorteilhaft zur Erreichung

gewährleisten. 65 des Bestwertes für die Plastizitätseigenschsiten und

Darüber hinaus ist es innerhalb des oben genannten Hafteigenschaften der auf Styrol- und/oder Terpenbin-

Dickenbereiches möglich, dem: Abdruck von Teilen der demittelbasis basierenden Verbindungen beitragen, daß

Beschichtung neben dem erwärmten Teil zu vermeiden. sie jedoch auch mit Epoxyharzen verwendet werden

können.

Aus den Eigenschaften der oben erwähntes Bestandteile kann deutlich entnommen werden, daß nur eine sehr sorgfältige Auswahl dieser es ermöglicht, eine genaue Abstimmung der jeweiligen Größen in den verschiedenen Verbindungen zu erhalten und auf diese Weise thermisch abdruckbare Beschichtungen zu erhalten, die ein hohes Maß an Plastizität und Adhäsion mit ausgezeichneten Betriebsmerkmalen haben, d.h. die durch gemeinsame Einwirkung von Wärme und Druck mit klären und abgegrenzten Punkten abgedruckt werden können, ohne irgendwelches Verwischen oder Schmieren, das normalerweise auftritt, wenn die thermisch abdruckbare Beschichtung zu zerbrechlich ist oder zu haftend oder nicht genau abgegrenzte Erweichungspunkte hat

Die unten aufgeführten Beispiele zeigen einige der Wege, wie die Farbverbindungen erhalten wurden, jedoch ohne eine Beschränkung auf diese zu bedeuten.

Beispiel 1

170 g Styrolharz mit einem derartigen Molekulargewicht, daß der Erweichungspunkt bei ungefähr 75° C liegt;

30 g eines Gemisches aus hochraffinierten Kohlenwasserstoff-Wachsen und thermoplastischen Harzen mit einer hohen Viskosität;
25 g Rußschwarz;

500 cm³ Toluol;

300 cm³ Methylisobutylketon und

100 cm³ Methylethylketon

wurden in ein 1750 cm³ fassendes Stahlgefäß gefüllt. Die Mischung wurde 48 Stunden lang gemahlen, dann gefiltert und auf einen 8 um dicken Film aus Polyäthylenglycol-Terephthalat aufgetragen, wobei die Dicke der aufgebrachten Beschichtung etwa 2 bis 4 μΐη betrug. Nach Austrocknung wurde festgestellt, daß das Druckfarbenübertragungselement einen Erweichungspunkt bei etwa 60⁰C hatte und bei Verwendung in einem Drucker der oben beschriebenen Art und bei thermischem Abdruck gut abgegrenzte schwarze Punkte erzeugte, die ohne jedes Verwischen und Verschmieren sehr gut hervortra

Beispiel 2

175 g Styrolharz mit einem derartigen Molekulargewicht, daß der Erweichungspunkt bei ungefähr 75° C liegt;
25 g Styrolharz, das bei Zimmertemperatur flüssig

wird und eine plastifizierende Wirkung hat;
25 g Rußschwarz;

500 cm³ Toluol· 300 cm³ Methylisobutylketon und
100 cm³ Methyläthylketon.

Nach 48stündigem Mahlen wurde die Mischung gefiltert und auf einen 8 μπι dicken Film aus PolyäthylenglycoHerephthalat aufgetragen. Die praktischen Ergebnisse des Endproduktes,Wareniguuidie^Beschichtung hatte einen Erweichungspunkt bei 60°, C.

Beispiel 3

Die gleiche Mischung wurde verwendet und das gleiche Verfahren angewandt, statt Rußschwarz wurden 50 g des aus 2 Aminoidantron gebildeten Blaupigments verwendet wobei ein zufriedenstellendes Produkt erhalten wurde.

Beispiel 4

100 g Plastifizierer von Co-Polymeren aus Vinylchlorid/Vinylisobutyläther;

50 g eines Gemisches aus Polymeren des Terpens mit ίο einem Schmelzpunkt von ungefähr 70°C;

50 g eines Gemisches aus Polymeren des Terpens mit

einem Schmelzpunkt von ungefähr 55° C;
25 g Rußschwarz;
150 cm³ Methylisobutylketon und
100 cm³ Methyläthylketon
750 cm³ Toluol

wurden in ein Stahlgefäß gefüllt Die Mischung wurde 48 Stunden lang gemahlen, dann gefiltert und auf einen 8 μπι dicken Film aus Polyäthylenglycol-Terephthalat aufgetragen. Nach dem Austrocknen hatte das daraus erhaltene Druckfarbenübertragungselernent einen Erweichungspunkt bei etwa 8G°C und erzeugte bei thermischem Abdruck gut abgegrenzte schwarze Punkte, die sehr gut hervortraten.

Das auf diese Weise erzeugte Druckfarbenübertragungselement kann nur einmal verwendet werden und kann dazu benutzt werden, eine Darstellung eines thermisch abgedruckten Textes im Ursprung zu erstellen, die sichtbar durch gegen das Licht halten geprüft werden kann oder die als photographisches Negativ oder durch Verwendung anderer bekannter Systeme reproduziert werden kann.
Für besondere Verwendungen kann das Druckfarbenübertragungselement auch mit zweifarbiger Farbschicht hergestellt werden.

Ein Band der beschriebenen Art wurde auf einer gewöhnlichen Schreibmaschine verwendet bei der der Schreibdruck pro Schriftzeichen ungefähr 10 kg beträgt; es wurde jedoch kein Abdruck auf dem Aufzeichnungsträger hinterlassen.

Andererseits ergab das auf einem Drucker bei einer Betriebstemperatur der Heizelemente zwischen 120 und 180° C verwendete Band bei entsprechenden Erweichungstemperaturen der Beschichtung zwischen 65° und 70°C und mit einer Kraft zwischen 250 g und 1,2 kg ausübenden Feder zufriedenstellende Ergebnisse, wobei der Text bei einer Schreibgeschwindigkeit von 40 Schriftzeichen pro Sekunde ohne jegliches Verwischen oder Verschmieren klar und vollständig abgedruckt wurde.

Claims

Patentansprüche:

1. Thermisches Druckfarbenübertragungselement für elektrothermische Drucker mit einer Basisunterlage, die eine zwischen 7 und 20 μπι liegende Dicke hat und die auf einer Seite mit einer dünnen Schicht aus einem Färbgemisch überzogen ist, das eine zwischen 2 und 4 μπι liegende Dicke hat und auf einen Aufzeichnungsträger übertragbar ist, wenn das Element unter Druck erwärmt wird, wobei dieses Gemisch ein Pigment oder einen Farbstoff und ein Bindemittel enthält, das aus wärmeübertragbaren Kohlenwasserstoffharzen besteht, die einen verhältnismäßig niedrigen Erweichungspunkt haben, dadurch gekennzeichnet, daß die Kohtenwasserstoffharze des Bindemittels unter den Styrolharzen und Terpenharzen ausgewählt sind, wobei das Gemisch einen Plastifizierer mit hohem Schmelzpunkt zum Erhöhen der Plastizität und der Haftfähigkeit des Gemisches enthält und wobei Plastifizierer unter den Kohlenwasserstoffwachsen, Polymerwachsen und plastifizierenden, flüssigen Styrolharzen in einem Gewichtsverhältnis zu dem Bindemittel ausgewählt ist, das im Bereich von 1 :7 bis 1:1 liegt, um ein Gemisch zu erhalten, das bei einer zwischen 60⁰C und 80° C liegenden Temperatur erweichbar