DE3625592A1 - Waermeuebertragungsaufzeichnungsverfahren - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Wärmeübertragungsaufzeichungsverfahren, das mit geringeren Kosten verbunden ist, da die Notwendigkeit der Verwendung eines herkömmlich eingesetzten Wärmeübertragungsmaterials entfällt.

Ein derartiges Wärmeübertragungsaufzeichnungsverfahren hat den Vorteil, daß eine Aufzeichnung auf Normalpapier möglich ist und daß hierfür erforderliche Vorrichtung ein geringes Gewicht besitzt und keine Geräusche erzeugt. Aus diesen Gründen haben in neuerer Zeit Wärmeübertragungsmaterialien eine breite Anwendung gefunden.

Bei einem solchen Wärmeübertragungsaufzeichnungsverfahren findet ein Wärmeübertragungsmaterial Verwendung, das üblicherweise eine zur Wärmeübertragung geeignete Tinte umfaßt, die einen Farbstoff enthält, der in einem heißschmelzbaren Bindemittel dispergiert ist, welches auf einen Träger aufgebracht ist, der normalerweise die Form eines Bogens besitzt. Das Wärmeübertragungsmaterial ist so auf das Aufzeichnungsmedium aufgebracht, daß die zur Wärmeübertragung geeignete Tintenschicht mit dem Aufzeichnungsmedium in Kontakt treten kann. Die Tintenschicht wird durch Aufbringung von Wärme von einem äußeren Wärmeerzeugungselement, beispielsweise einem Thermokopf, oder durch Anlegen einer Spannung an einen elektrisch leitenden Träger oder die Tintenschicht zur Erzeugung von Joule'scher Wärme im elektrisch leitenden Träger oder in der Tintenschicht selbst (offengelegte japanische Patentanmeldung 2 20 795/1983 und 12 790/1983 etc.) aufgeschmolzen, und das geschmolzene Tintenmuster wird auf ein Aufzeichnungsmedium übertragen, so daß ein übertragenes Tintenbild erzeugt wird, das dem Muster der im Aufzeichnungsmedium zugeführten Wärmeenergie entspricht.

Bei einem herkömmlichen Wärmeübertragungsaufzeichnungsverfahren findet jedoch ein Wärmeübertragungsmaterial Verwendung, das durch Ausbildung einer zur Wärmeübertragung geeigneten Tintenschicht auf einem relativ teuren wärmefesten Kunststofffilm über komplizierte Schritte erhalten worden ist, und das Wärmeübertragungsmaterial wird nach einem einzigen Gebrauch im wesentlichen verworfen, so daß die Kosten der Wärmeübertragungsaufzeichnung ansteigen. Da darüberhinaus die zur Wärmeübertragung geeignete Tintenschicht des Wärmeübertragungsmateriales über ihren Träger mit einem Wärmemuster beaufschlagt wird, geht ein Teil der Wärmeenergie ungenutzt verloren.

Um die Aufzeichnungskosten bei einem solchen Wärmeübertragungsaufzeichnungsverfahren herabzusetzen, kann man einen Träger in der Form eines endlosen Bandes oder eine Trommel verwenden, die in wiederholter Weise einsetzbar ist, und darauf in situ durch Aufbringung der Tinte eine zur Wärmeübertragung geeignete Tintenschicht ausbilden, wobei diese Tintenschicht als solche zur Wärmeübertragungsaufzeichnung verwendet wird. In diesem Fall ist es jeoch erforderlich, die Wärmeübertragungsvorrichtung mit einer Tintenaufbringungseinrichtung zu versehen, so daß die Vorrichtung kompliziert und groß wird und zusätzliche Energie zur Schmelzaufbringung der Tinte erforderlich wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorstehend genannten Probleme des herkömmlichen Wärmeübertragungsaufzeichnungsverfahrens zu beseitigen und ein solches Verfahren zu schaffen, mit dem diverse Wärmeübertragungsfunktionen mit niedrigen Kosten und einer wirksamen Ausnutzung von Wärmeenergie unter Zuhilfenahme einer kompakt ausgebildeten Vorrichtung ausgeführt werden können.

Die vorstehend genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren gelöst, bei dem eine zur Wärmeübertragung geeignete Tinte als solche in der Form einer Walze ausgebildet wird, die Umfangsfläche der Walze mit Wärmeenergie oder einer Spannung direkt beaufschlagt wird, um ein dickflüssiges Tintenmuster auszubilden, und die zur Wärmeübertragung geeignete Tintenwalze auf ein Aufzeichnungsmedium gepreßt wird, während das dickflüssige Tintenmuster aufrechterhalten wird, um eine entsprechende Übertragungsaufzeichnung zu erreichen. Mit einem solchen Verfahren lassen sich die Kosten beträchtlich reduzieren, da eine kompakte Wärmeübertragungsvorrichtung Verwendung finden kann, ein in herkömmlicher Weise verwendetes teures Wärmeübertragungsmaterial nicht erforderlich ist und ein Verlust von Wärmeenergie der auf einer Wärmebeaufschlagung in einem Muster über einen Träger basiert, wie dies herkömmlich der Fall ist, vermieden wird.

Das erfindungsgemäß ausgebildete Wärmeübertragungsaufzeichnungsverfahren basiert auf den vorstehend wiedergegebenen Kenntnissen und umfaßt genauer gesagt die folgenden Schritte: Aufbringen von Wärmeenergie oder elektrischer Energie in einem Muster auf eine Umfangsfläche einer Tintenwalze, deren Umfangsfläche aus einer zur Wärmeübertragung geeigneten Tinte besteht, um auf diese Weise ein geschmolzenes oder erweichtes Muster der zur Wärmeübertragung geeigenten Tinte auszubilden, Bringen der Umfangsfläche der Tintenwalze in Kontakt mit einem Aufzeichnungsmedium, um das geschmolzene oder erweichte Tintenmuster auf das Aufzeichnungsmedium zu übertragen, und Glätten der Umfangsfläche der Tintenwalze.

Weiterbildungen des Erfindungsgegenstandes gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung im einzelnen erläutert. Hierbei stellen die Angaben "%" und "Teile" Gewichtsprozent und Gewichtsteile dar, sofern nicht anders angegeben. Es zeigen:

die Fig. 1 bis 3 jeweils eine schematische Seitenansicht, teilweise im Schnitt, einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäß ausgebildeten Wärmeübertragungsaufzeichnungsverfahrens.

Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch eine Vorrichtung zur Ausführung des erfidungsgemäßen Verfahrens in Dickenrichtung eines Aufzeichnungsmediums, bei der Wärmeenergie zum Aufschmelzen oder Erweichen einer zur Wärmeübertragung geeigneten Tinte von einem Thermokopf (hiernach als "Thermokopfverfahren" bezeichnet) zugeführt wird.

Wie man aus Fig. 1 ersehen kann, ist eine Tintenwalze 1, die eine Umfangsfläche aufweist, die aus einer zur Wärmeübertragung geeigneten Tinte besteht, so angeordnet, daß ihr Mittelpunkt 11 durch eine Feder 2 a gehalten wird und daß sie kontinuierlich oder intermittierend in Richtung des Pfeiles A rotiert.

Ein Thermokopf 3 ist an einem Punkt in der Nähe der Umfangsfläche der rotierenden Tintenwalze 1 so angeordnet, daß er in der Lage ist, durch die Wirkung einer Feder 2 b mit der Umfangsfläche in Kontakt zu treten. Wenn Wärme in einem gewünschten Übertragungsmuster der die Umfangsfläche bildenden, zur Wärmeübertragung geeigneten Tinte zugeführt wird, schmilzt die Tinte oder wird entsprechend erweicht, so daß sie eine dem Kopfmuster entsprechende Viskosität erhält und auf ein Aufzeichnungsmedium übertragbar ist. Das viskose bzw. dickflüssige Tintenmuster bewegt sich in der Figur nach oben und folgt der Drehung der Tintenwalze 1.

Während das dickflüssige Muster aus der zur Wärmeübertragung geeigneten Tinte entsprechend dem vorstehend erwähnten Wärmezuführungsmuster aufrechterhalten wird, tritt die Umfangsfläche der Tintenwalze 1 mit einem Aufzeichnungsmedium 4 in Kontakt, das sich in der Figur nach links in eine vorgegebene Übertragungsposition bewegt. In dieser Lage wird mit Hilfe eines druckausübenden Elementes, beispielsweise einer Druckwalze 5, die der Tintenwalze 1 gegenüberliegt, über das Aufzeichnungsmedium 4 ein Druck ausgeübt. Unter der Wirkung dieses Drucks wird das dickflüssige übertragbare Tintenmuster auf das Aufzeichnungsmedium 4 übertragen, so daß ein aufgezeichnetes Bild 6 entsteht.

Nach dem vorstehend erwähnten Übertragungsschritt dreht sich die Tintenwalze 1 von der Übertragungsposition in Richtung des Pfeiles A weiter, und die aufgerauhte Umfangsfläche wird über ein Blatt 7, das aufstromseitig des Thermokopfes 3 anordnet und mit einer Feder 2 C verbunden ist, geglättet, so daß die abgeschabte Tinte in einem Tintenbehälter 8 gesammelt wird.

Es werden nunmehr die in der Figur dargestellten Elemente oder Teile im einzelnen erläutert.

Die Tintenwalze 1 besitzt die Form eines Rotationskörpers, beispielsweise eines Zylinders oder Kegelstumpfes, wobei mindestens ihre Umfangsfläche aus einer für eine Wärmeübertragung geeigneten Tinte besteht. Soweit er um die Mittelachse 11 drehbar und in der Lage ist, erforderlichen Druck von der mit der Achse 11 verbundenen Feder 2 a aufzunehmen, kann im wesentlichen der gesamte Körper der Tintenwalze 11 aus einer zur Wärmeübertragung geeigneten Tinte bestehen, die zu einem Rotationskörper ausgebildet ist, oder die Tintenwalze 1 kann so aufgebaut sein, daß eine Überzugsschicht der zur Wärmeübertragung geeigneten Tinte um einen aus Metall, Harz etc. bestehenden Kern herum ausgebildet ist.

Es ist erforderlich, daß das Tintenmuster, das durch Wärmeaufbringung vom Thermokopf aufgeschmolzen oder erweicht wird, sein Übertragungsvermögen behält, bis es an der Übertragungsposition mit dem Aufzeichnungsmedium 4 in Kontakt tritt. Hierzu ist es möglich, eine übliche, zur Wärmeübertragung geeignete Tinte zum Aufbau des Umfangs der Tintenwalze 1 zu verwenden, indem die Strecke zwischen der Stelle zum Kontakt mit dem Thermokopf 3 und der Übertragungsposition zum Kontakt mit dem Aufzeichnungsmedium 4 minimiert wird, so daß das dickflüssige Muster nach der Wärmeaufbringung aufrechterhalten werden kann. Bei der vorliegenden Erfindung wird es jedoch vorgezogen, eine zur Wärmeübertragung geeignete Tinte die Unterkühlungseigenschaften (hiernach als "unterkühlbare wärmeübertragbare Tinte" bezeichnet) besitzt, zur Ausbildung der Umfangsfläche der Tintenwalze 1 zu verwenden.

Die unterkühlbare, zur Wärmeübertragung geeignete Tinte wird hier als Tinte definiert, die bei einer Kühlung nach einer Erhitzung in einen geschmolzenen oder erweichten Zustand den geschmolzenen oder erweichten dickflüssigen Zustand erhalten kann, so daß sie unter einer Temperatur unter ihrem primären Schmelz- oder Erweichungspunkt über eine bestimmte Zeitdauer auf ein Aufzeichnungsmedium übertragen werden kann.

Eine solche Tinte kann hergestellt werden, indem man einen Farbgeber, beispielsweise einen Farbstoff oder ein Pigment, in ein heißschmelzbares Bindemittel, das Unterkühlungseigenschaften besitzt (hiernach als "unterkühlbares heißschmelzbares Bindemittel" bezeichnet), dispergiert. Bei diesem Bindemittel handelt es sich um ein solches, das bei einer Kühlung nach Erhitzung in den geschmolzenen Zustand diesen geschmolzenen Zustand über eine bestimmte Zeitdauer unter einer Temperatur seines ursprünglichen Schmelzpunktes aufrechterhalten kann. Einige unterkühlbare heißschmelzbare Bindemittel sind bereits bekannt. Die vorstehende Definition eines unterkühlbaren heißschmelzbaren Bindemittels trifft ebenfalls auf ein Bindemittel zu, das keinen bestimmten Schmelzpunkt besitzt, wobei hier der Schmelzpunkt durch den Erweichungspunkt, gemessen durch das Ring- und Kugel-Verfahren, und der geschmolzene Zustand durch den erweichten Zustand ersetzt wird.

Solche unterkühlbaren heißschmelzbaren Bindemittel können erhalten werden, indem man eine, zwei oder mehrere Arten von bekannten unterkühlbaren Substanzen, wie beispielsweise Weichmacher wie N-cyclohexyl-p-Toluolsulfomid, N-äthyl-p-Toluolsulfomid, wie N-cyclohexyl-p-Toluolfulfonamid, N-äthyl-p-Toluolsulfonamid, Benzotriazol, Acetanilid und Derivate dieser Substanzen, in einem herkömmlichen wärmeschmelzbaren Bindemittel, das bei einer herkömmlichen zur Wärmeübertragung geeignete Tinte verwendet wird, wie beispielsweise ein Thermoplastharz wie ein Polyamidharz, ein Acrylharz, ein Polyvinylacetatharz oder ein Copolymerisat dieser Harze mit einem Erweichungspunkt, gemessen durch das Ring- und Kugel- Verfahren, von vorzugsweise 40-230°C, bevorzugter 50- 200°C, oder Naturwachs oder synthetischem Wachs verschiedener Arten, vermischt.

Ein unterkühlbares heißschmelzbares Bindemittel, das erfindungsgemäß verwendbar ist, kann erhalten werden, indem man 20 bis 90 Teile einer unterkühlbaren Substanz der vorstehend beschriebenen Art mit 10 bis 80 Teilen eines herkömmlichen wärmeschmelzbaren Bindemittels der vorstehend beschriebenen Art vermischt.

Desweiteren kann ein Amidharz mit Unterkühlungseigenschaften in geeigneter Weise als unterkühlbares heißschmelzendes Bindemittel verwendet werden. In diesem Fall gehen die Unterkühlungseigenschaften des sich ergebenden unterkühlbaren heißschmelzenden Bindemittels auf die Eigenschaften des Amidharzes als solches zurück.

Wenn ein derartiges unterkühlbares Amidharz als unterkühlbares heißschmelzendes Bindemittel verwendet wird, kann die Unterkühlungszeit, d. h. die Viskositätshaltezeit, in geeigneter Weise eingestellt werden, so daß ein wirksamer Aufzeichnungsvorgang durchgeführt werden kann.

Bei dem Unterkühlungseigenschaften aufweisenden Amidharz, das erfindungsgemäß verwendet werden kann, kann es sich um eines, zwei oder mehr handeln, die durch die folgende allgemeine Formel (I) charakterisiert werden können:

Bei der obigen Formel kann es sich bei R₁ um eine Kohlenwasserstoffgruppe handeln, wie beispielsweise eine gesättigte aliphatische Gruppe, eine ungesättigte aliphatische Gruppe, eine aromatische Gruppe oder eine Gruppe, die eine aromatische Gruppe in ihrer Kohlenstoffkette enthält. Besonders bevorzugt wird eine gesättigte aliphatische Kohlenwasserstoffgruppe. Die Anzahl der Kohlenstoffatome in der Gruppe R₁ kann 1 bis 30, vorzugsweise 10 bis 20 betragen. Die beiden R₁-Gruppen, die an beiden Enden der obigen Formel (I) auftreten, können gleiche oder verschiedene Kohlenwasserstoffgruppen sein. Bei R₂ handelt es sich um eine zweiwertige Kohlenwasserstoffgruppe, die vorzugsweise eine solche ist, welche zwei Bindungen an unterschiedliche C-Atome aufweist. Es kann sich jedoch auch um eine solche handeln, die zwei Bindungen an ein einziges C-Atom besitzt. Bei der Gruppe R₂ kann es sich beispielsweise um eine gesättigte aliphatische Gruppe, eine ungesättigte aliphatische Gruppe, eine Phenylen- Gruppe oder um eine Gruppe handeln, die einen aromatischen Ring in ihrer Kohlenstoffkette aufweist. Von diesen Gruppen werden eine aliphatische gesättigte Gruppe oder Phenylengruppe besonders bevorzugt. Die Anzahl der Kohlenstoffatome in der Gruppe R₂ kann 1 bis 12, vorzugsweise 5 bis 10, betragen.

Das unterkühlbare Amidharz, das durch die vorstehende Formel (I) charakterisiert wird, kann vorzugsweise in einem Anteil von 50% oder mehr der gesamten zur Wärmeübertragung geeigneten Tinte der Tintenwalze im Hinblick auf die Unterkühlungszeit der resultierenden Tinte (eine Zeitdauer, in der die einmal über den Schmelzpunkt oder Erweichungspunkt in einen geschmolzenen oder erweichten Zustand erhitzte Tinte beginnt, sich zu verfestigen, wenn sie unter Raumtemperatur stehengelassen wird) verwendet werden. Wenn der Anteil des durch die vorstehende Formel (I) charakterisierten Amidharze zu gering ist, wird kein ausreichender Effekt erreicht. Es ist möglich, daß das Gesamtbindemittel, das die zur Übertragung dienende Tintenwalze bildet, aus einem, zwei oder mehr Amidharzen der durch die vorstehend aufgeführte Formel (I) bezeichneten Art besteht.

Das unterkühlbare Amidharz dieser Formel kann durch das folgende Reaktionsschema hergestellt werden:

Beispiele des Diamins (H₂NR₂NH₂), das bei der vorstehend genannten Reaktion verwendet wird, umfassen aliphatische Diamine, wie beispielsweise Methylendiamin, Äthylendiamin und Propylendiamin sowie Phenylendiamin.

Beispiele der Monokarbonsäure (R₁CO₂H), die bei der vorstehend genannten Reaktion Verwendung findet, umfassen Stearinsäure und Laurinsäure.

Das unterkühlbare Amidharz kann synthetisiert werden, indem eine oder mehrere Arten des vorstehend erwähnten Diamins und der Monokarbonsäure vermischt und unter Erhitzen einer Kondensation unterzogen werden. Das erfindungsgemäße eingesetzte Amidharz kann ferner in der Form eines Gemisches von zwei oder mehreren Arten des Amidharzes vorliegen.

Die Schmelzviskosität und das Haftungsvermögen der unterkühlbaren wärmeübertragbaren Tinte können eingestellt werden, indem man dem unterkühlbaren heißschmelzenden Bindemittel eine ölige Substanz zusetzt, um die Unterkühlungseigenschaften zu regeln, und/oder indem man ein Elastomer etc. zugibt.

Der die Farbgeber, der unterkühlbare wärmeübertragbare Tinte in Verbindung mit dem vorstehend erwähnten unterkühlbaren heißschmelzenden Bindemittel bildet, kann aus irgendeinem bekannten Farbstoff oder Pigment bestehen, beispielsweise aus Ruß, der beim Drucken und anderen Aufzeichnungsverfahren Verwendung findet. Diese Farbstoffe oder Pigmente können einzeln oder im Gemisch von zwei oder mehr Arten verwendet werden. Der Farbgeber kann vorzugsweise in der in der Tinte in einem Anteil von 1 bis 40% vorhanden sein.

Die unterkühlbare wärmeübertragbare Tinte, die das unterkühlbare heißschmelzende Bindemittel, den Farbgeber und andere Additive umfaßt, sollte vorzugsweise so zusammengesetzt sein, daß sie einen Schmelzpunkt oder einen Erweichungspunkt von 40-200°C, insbesondere 50-180°C, und eine Unterkühlungszeit von 0,1 sec/100 min., insbesondere 0,1 sec./50 min.. besitzt. Wenn die Tinte einen Schmelz- oder Erweichungspunkt unter 40°C aufweist, wird die Lagerfähigkeit der Tintenwalze 1 reduziert, und der bildfreie Teil des Aufzeichnungsmediums wird verschmutzt. Wenn andererseits der Schmelz- oder Erweichungspunkt über 200°C liegt, wird zuviel Energie für das Schmelzen oder Erweichen der Tinte benötigt.

Wenn die Unterkühlungszeit zu kurz ist, wird es darüberhinaus schwierig, den geschmolzenen oder erweichten Zustand der Tinte nach dem Wärmeaufbringungsschritt bis zum Schritt der Übertragung auf das Aufzeichnungsmedium zu erhalten. Wenn andererseits die Unterkühlungszeit zu lang ist, geht die Stabilität des aufgezeichneten Bildes unmittelbar nach der Übertragung auf das Aufzeichnungsmedium verloren. Aus diesen Gründen sollte die Unterkühlungszeit für die Praxis vorzugsweise 0,1-100 sec., insbesondere 0,1-50 sec., am bevorzugsten 0,1-10 sec., betragen.

Die Unterkühlungszeit kann eingestellt werden, indem man in geeigneter Weise das zu verwendende unterkühlbare heißschmelzende Bindemittel auswählt oder eine Vielzahl dieser Bindemittel miteinander vermischt. Bei Verwendung eines unterkühlbaren Amidharzes kann man desweiteren die entsprechenden Arten und das Mischungsverhältnis der Monokarbonsäure und des Diamines als Ausgangsmaterialien in geeigneter Weise auswählen oder eine Vielzahl der Amidharze der vorstehend genannten allgemeinen Formel (I) miteinander vermischen.

Die erfindungsgemäß eingesetzte Tintenwalze 1 kann hergestellt werden, indem man ein unterkühlbares heißschmelzendes Bindemittel der vorstehend beschriebenen Art oder ein übliches heißschmelzendes Bindemittel, einen Farbgeber und Additive mit Hilfe einer Dispersionsvorrichtung, beispielsweise einer Reibungsmühle (Attritor), schmelzvermischt, um eine zur Wärmeübertragung geeignete Tinte zu erhalten, und indem man diese zusammen mit einem wahlweise verwendeten Kernelement in die gewünschte Form eines Drehkörpers bringt.

Um ein Anhaften der geschmolzenen oder erweichten Tinte der Tintenwalze am Thermokopf 3 zu verhindern, können der Tintenwalze 1 ein Trennmittel, beispielsweise ein Amid einer aliphatischen Säure oder eine metallische Seife, oder Partikel eines Filmmittels, beispielsweise eines Wachses mit hohem Schmelzpunkt oder eines Harzes, zugesetzt werden.

Es ist desweiteren möglich, eine Vielzahl von Tintenwalzen 1 für eine Farbaufzeichnung zu verwenden.

Bei dem Thermokopf 3 handelt es sich um ein Element zur Zuführung von Wärmeenergie mit einem gewünschten Aufzeichnungsmuster auf die Umfangsfläche der Tintenwalze 1, wie vorstehend erläutert.

Für diesen Thermokopf 3 kann ein herkömmlich ausgebildeter Thermokopf Verwendung finden. Er kann auch beispielsweise mit einem Silikonharz beschichtet sein, um das Anhaften von geschmolzener oder erweichter Tinte von der damit in direktem Kontakt stehenden Tintenwalze zu verhindern.

Bei der Wärmeaufbringung vom Thermokopf 3 kann der aufgebrachte Druck 2 µg/cm² oder darunter betragen, solange die Umfangsfläche der Tintenwalze 1 und der Thermokopf in ausreichender Weise zur Wärmeaufbringung in einem gewünschten Muster miteinander in Kontakt treten können. Die Impulsdauer hinsichtlich der Aufbringung kann in geeigneter Weise 0,5 bis 5 msec betragen.

Es ist ferner möglich, eine Aufzeichnung in einem Zwischenton zu erhalten, indem man die dem Thermokopf 3 zugeführte Wärmemenge verändert, um auf diese Weise die Menge der auf das Aufzeichnungsmedium 4 übertragenen Tinte zu verändern.

Bei der Anpreßwalze 5 kann es sich entweder um eine aus einem elastomeren Material bestehende Rolle handeln, die mit verschiedenen Gummiarten oder Harzen beschichtet ist, oder um eine starre Walze, die einen Überzug aus Metall oder einem keramischen Material aufweist.

Der auf das Aufzeichnungsmedium 4 zwischen der Anpreßwalze 5 und der Tintenwalze 1 aufgebrachte Druck kann vorzugsweise 0,5-10 kg/cm, insbesondere 1-5 kg/cm, gemessen als linearer Druck, betragen. Um eine ausreichende Haftung der Wärmeübertragungstinte in Hohlräumen eines Aufzeichnungsmediums zu erreichen, das eine schlechte Oberflächenglätte besitzt, sollte der vorstehend genannte Druck vorzugsweise groß sein.

Der Abstand zwischen der Übertragungsposition, in der die Anpreßwalze 5 in gegenüberliegender Lage zur Tintenwalze 1 angeordnet ist, und der Position des vorstehend erwähnten Thermokopfes 3 ist eingestellt, daß die die Umfangsfläche der Tintenwalze 1 bildende Wärmeübertragungstinte einen geschmolzenen oder erweichten Zustand in einem gewünschten Muster beibehalten kann.

Bei dem Blatt 7 handelt es sich um ein Element zum Glätten bzw. Abkratzen der Umfangsfläche der Tintenwalze 1, die im Übertragungsschritt aufgerauht worden ist. Das Blatt kann erhitzt werden, falls dies gewünscht wird. Es ist auch möglich, ein Glätten mit Hilfe eines Elementes, beispielsweise einer Heizrolle, zum Erhitzen der Umfangsfläche zu erreichen, um dadurch ein Wiederaufschmelzen oder Wiedererweichen der Oberfläche zu erreichen, wie dies nachfolgend erläutert wird. Ferner kann die Glättungseinrichtung eine Einrichtung zum Bestrahlen sein, wie beispielsweise Blitzlicht oder eine Infrarotstrahlungsquelle.

Die Abstände 2 a, 2 b und 2 c in bezug auf die Tintenwalze 1, den Thermokopf 3 und das Blatt 7 werden so eingehalten, daß die Umfangsfläche der Tintenwalze, deren Durchmesser durch den Glättvorgang mit Hilfe des Blatts 7 allmählich abnimmt, Kontakt mit dem Aufzeichnungsmedium 4 und den anderen Elementen hält, wie das für die Fortsetzung des Aufzeichnungsvorganges erforderlich ist.

Vorstehend wurde eine Ausführungsform eines Thermokopfes erläutert, bei der ein Thermokopf als Wärmequelle im Wärmeaufbringungsschritt verwendet wurde. Es versteht sich jedoch, daß die vorliegende Erfindung in gleicher Weise Anwendung finden kann, wenn eine andere Wärmequelle, beispielsweise ein Laserstrahl, anstelle des vorstehend beschriebenen Thermokopfes eingesetzt wird.

Wie bei der Ausführungsform der Fig. 2 gezeigt, können auch anstelle des Thermokopfes 3 als Einrichtungen zur Wärmezuführung in einem Muster in Verbindung mit einer elektrisch leitenden Trommel 9 auch eine einzige Aufzeichnungselektrode 3 a oder eine Vielzahl von derartigen Elektroden eingesetzt werden.

Gemäß Fig. 2 ist auf einer Schicht 91 mit niedrigem Widerstand (volumetrischer Widerstand 10-10⁴ Ω cm) eine elektrisch leitende metallische Schicht 92 angeordnet, die ein höheres elektrisches Leitvermögen besitzt, um eine elektrisch leitende Trommel 9 zu bilden. Die Aufzeichnungselektrode 3 a ist gegenüber der Tintenwalze 1 angeordnet, wobei sich die elektrisch leitende Trommel 9 dazwischen befindet, so daß ein Kontakt mit der Schicht 91 mit niedrigem Widerstand hergestellt werden kann. Die Aufzeichnungselektrode 3 a ist an eine Stromversorgung 10 und über die Schicht 91 mit niedrigem Widerstand an die elektrisch leitende Schicht 92 angeschlossen, die wiederum an eine Rückführelektrode 12 angeschlossen ist.

Bei der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform erzeugt die Schicht 91 mit niedrigem Widerstand, die mit der Aufzeichnungselektrode in direktem Kontakt steht, Joule'sche Wärme in einem Muster, das auf die Umfangsfläche der Tintenwalze 1 aufgebracht wird. In diesem Fall steht die Aufzeichnungselektrode 3 a nicht in direktem Kontakt mit der Tintenwalze 1, so daß die Elektrode 3 a wenig verschmutzt wird und die Oberfläche der elektrisch leitenden Metallschicht 92 sofort gereinigt wird. Die anderen Elemente entsprechen denen der Fig. 1, mit der Ausnahme, daß eine vorstehend beschriebene Heizwalze 7 a anstelle des Blattes 7 verwendet wird.

Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform, bei der eine Aufzeichnungselektrode 3 a Verwendung findet.

Fig. 3 zeigt eine Tintenwalze 1 a, die elektrisch leitend gemacht worden ist, indem in ihr elektrisch leitende Partikel (nicht gezeigt) dispergiert worden sind. Ferner sind eine Aufzeichnungselektrode 3 a und eine Rückführelektrode 12 a großer Fläche vorgesehen. Diese Ausführungsform entspricht im wesentlichen der der Fig. 2, mit der Ausnahme, daß der Abschnitt der Umfangsfläche der elektrisch leitenden Tintenwalze 1 a, der mit der Aufzeichnungselektrode 3 a in Kontakt steht, als solcher Joule'sche Wärme erzeugt, so daß ein Aufschmelzen oder Erwärmen in einem Muster möglich ist.

Erfindungsgemäß wird daher ein Wärmeübertragungsverfahren vorgeschlagen, bei dem Wärmeenergie oder elektrische Energie direkt in einem Muster auf eine glatte Umfangsfläche einer Tintenwalze aufgebracht wird, die aus einer zur Wärmeübertragung geeigneten Tinte besteht, und bei dem entsprechend dem Muster aufgeschmolzene oder erweichte Tinte unter Kontakt auf ein Aufzeichnungsmedium übertragen wird.

Bei dem erfindungsgemäßen Aufzeichnungsverfahren kann eine kompakte Wärmeübertragungsvorrichtung Verwendung finden, und es wird der Einstz eines teuren Wärmeübertragungsmateriales vermieden, das bei herkömmlichen Verfahren Anwendung findet. Desweiteren wird ein Wärmemuster direkt (ohne das Medium eines Trägers) auf eine zur Wärmeübertragung geeignete Tinte übertragen. Die Aufzeichnungskosten können daher sowohl in bezug auf Materialien als auch in bezug auf Energie merklich herabgesetzt werden. Desweiteren können mit dem erfindungsgemäßen Verfahren aufgezeichnete Bilder guter Qualität erhalten werden, und zwar sogar auf einem Aufzeichnungsmedium mit einer schlechten Oberflächenglätte. Auch können Bilder einer Zwischentönung erhalten werden.

Die Erfindung wird nunmehr anhand von Ausführungsbeispielen im einzelnen erläutert.

Beispiel 1

Eine unterkühlbare wärmeübertragbare Tinte wurde mit der folgenden Zusammensetzung hergestellt:
Ruß 5 Teile
(Printex L, mfd. von Degussa, Inc.)
Polyamidharz 80 Teile
(Sanmide 55, mfd. von Sanwa Kagaku K.K.)
N-Äthyl-p-Toluolsulfonamid 15 Teile.

Die vorstehend aufgeführten Bestandteile wurden unter Erhitzen auf 110°C dispersionsgemischt, um eine unterkühlbare wärmeübertragbare Tinte (Schmelzpunkt 62°C, Unterkühlungszeit 10 sec.) herzustellen. Die Tinte wurde dann in eine zylindrische Form mit einem Durchmesser von 60 mm und einem Harzkern eines Durchmessers von 10 mm gebracht.

Die auf diese Weise hergestellte Tintenwalze 1 wurde in eine kompakte Wärmeübertragungsvorrichtung der in Fig. 1 gezeigten Art eingebaut, wobei der Abstand zwischen der Position der Tintenwalze 1, die mit dem Thermokopf 3 in Kontakt stand, und der Übertragungsposition, wo die Anpreßrolle 5 gegenüber der Tintenwalze 1 angeordnet wurde, auf 1 cm eingestellt wurde. Wärmeenergie wurde mit Hilfe eines Thermokopfes und einer Impulsdauer von 1,1 msec direkt auf die Umfangsfläche der Tintenwalze 1 aufgebracht. Das entstandene erweichte Tintenmuster wurde auf ein Aufzeichnungspapier hoher Glätte (mit einer Glätte von 120 sec nach einem Ohken-Glättetester) unter einem linearen Druck von 1 kg/cm übertragen, um Aufzeichnungsbilder herzustellen.

Die erhaltenen Aufzeichnungsbilder besaßen gute Druckqualität, wie beispielsweise Dichte, Übertragungseigenschaften und Klarheit, was mit dem bloßen Auge festgestellt werden konnte. Im Vergleich zu einem herkömmlichen Wärmeübertragungsverfahren unter Verwendung eines herkömmlichen Wärmeübertragungsmateriales wurden diese Bilder mit niedrigeren Aufzeichnungskosten und einem niedrigeren Energieverbrauch erhalten.

Danach wurde der vorstehend beschriebene Aufzeichnungsvorgang auf einem Banknotenpapier niedriger Glätte (mit einer Glätte von 3-4 sec nach dem Ohken-Glättetester) wiederholt, mit der Ausnahme, daß der Druck zwischen der Tintenwalze 1 und der Anpreßwalze 5 auf 5 kg/cm linearen Drucks erhöht wurde, wodurch auf dem Papier Aufzeichnungsbilder hergestellt wurden.

Die Aufzeichnungsbilder besaßen eine gute Druckqualität, wie beispielsweise Dichte, Übertragungseigenschaften und Klarheit, was mit bloßem Auge festgestellt werden konnte. Die Qualität der einzelnen Buchstaben entsprach nahezu der der Aufzeichnungsbilder auf dem Papier hoher Glätte, wie vorstehend erläutert.

Desweiteren wurde die Menge der übertragenen Tinte verändert, indem die Wärmeaufbringungsimpulse verändert wurden, so daß Aufzeichnungsbilder einer Zwischentönung auf dem vorstehend erwähnten Aufzeichnungspapier hoher Glätte und dem Banknotenpapier erhalten werden konnten.

Beispiel 2

Die Amidharze A-C wurden gemäß den in der folgenden Tabelle 1 aufgeführten Formulierungen synthetisiert.

Tabelle 1

(Die Zahlen geben Molverhältnisse wieder)

Die Synthese wurde in der folgenden Weise durchgeführt. Eine Monokarbonsäure und ein Diamin der in Tabelle 1 aufgeführten Art wurden in einen Vierhalskolben mit rundem Boden, der mit einem Thermometer, einem mechanischen Rührer, einem Wasserentfernungsrohr und einem Stickstoffzuführrohr versehen war, eingegeben. Der Inhalt wurde 5 Stungen lang auf 180°C gehalten und dann 1,5 Stunden lang einem reduzierenden Druck von 100 mm Hg ausgesetzt, um die Amidharze A, B und C zu synthetisieren. Die Erweichungspunkte dieser Amidharze sind in der folgenden Tabelle 2 aufgeführt.

Danach wurde jedes Amidharz in einer Menge von 100 Teilen mit 10 Teilen Nigrosin-Farbstoff für Dispersionen bei 110°C vermischt. Die auf diese Weise hergestellten wärmeübertragbaren Tinten wurden zu einem Zylinder mit einem Durchmesser von 60 mm und einem Harzkern von 10 mm geformt, um eine Tintenwalze 1 herzustellen.

Jede Tintenwalze 1 wurde in eine kompakte Wärmeübertragungsvorrichtung der in Fig. 1 gezeigten Art eingebaut, wobei der Abstand zwischen der Position der Tintenwalze 1 in Kontakt mit dem Thermokopf 3 und der Übertragungsposition, in der die Anpreßrolle 5 gegenüber der Tintenwalze 1 angeordnet war, auf 1,5 cm eingestellt wurde. Mit Hilfe eines Thermokopfes wurde Wärmeenergie direkt auf die Umfangsfläche der Tintenwalze 1 aufgebracht. Das entstandene erweichte Tintenmuster der unterkühlbaren wärmeübertragbaren Tinte wurde auf holzfreies Papier übertragen, um Aufzeichnungsbilder herzustellen. Die Länge der Impulse der Wärmeaufbringung vom Thermokopf auf die Tintenwalzen wurde in Abhängigkeit von den Amidharzen, die die Tintenwalzen bildeten, verändert, wie in der Tabelle 2 aufgeführt.

Tabelle 2

Die auf diese Weise hergestellten Aufzeichnungsbilder besaßen gute Druckqualitäten, wie Dichte, Übertragungseigenschaften und Klarheit, was mit bloßem Auge festgestellt werden konnte. Sie wurden mit niedrigeren Aufzeichnungskosten und niedrigerem Energieverbrauch im Vergleich zu herkömmlich ausgebildeten Wärmeübertragungsverfahren unter Verwendung einers herkömmlichen Wärmeübertragungsmateriales hergestellt.

Erfindungsgemäß wird somit ein Wärmeübertragungsverfahren vorgeschlagen, das die folgenden Schritte aufweist: Aufbringen von Wärmeenergie oder elektrischer Energie in einem Muster auf eine Umfangsfläche einer Tintenwalze, deren Umfangsfläche aus einer wärmeübertragbaren Tinte besteht, um auf diese Weise ein geschmolzenes oder erweichtes Muster der wärmeübertragbaren Tinte auszubilden, Bringen der Umfangsfläche der Tintenwalze in Kontakt mit einem Aufzeichnungsmedium, um das geschmolzene oder erweichte Tintenmuster auf das Aufzeichnungsmedium zu übertragen, und Glätten der Umfangsfläche der Tintenwalze.

Claims (17)

1. Wärmeübertragungsverfahren, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:
Aufbringen von Wärmeenergie oder elektrischer Energie in einem Muster auf eine Umfangsfläche einer Tintenwalze, deren Umfangfläche aus einer zur Wärmeübertragung geeigneten Tinte besteht, um auf diese Weise ein geschmolzenes oder erweichtes Muster der Tinte auszubilden; Inkontaktbringen der Umfangsfläche der Tintenwalze mit einem Aufzeichnungsmedium, um das geschmolzene oder erweichte Tintenmuster auf das Aufzeichnungsmedium zu übertragen; und
Glätten der Umfangsfläche der Tintenwalze.

2. Aufzeichnungsmaterial für ein Wärmeübertragungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Wärmeübertragung geeignete Tinte eine Unterkühlungszeit (supercooling time) von 0,1-100 sec. besitzt.

3. Aufzeichnungsmaterial für ein Wärmeübertragungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Wärmeübertragung geeignete Tinte eine Unterkühlungszeit von 0,1-50 sec. besitzt.

4. Aufzeichnungsmaterial für ein Wärmeübertragungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Wärmeübertragung geeignete Tinte eine Unterkühlungszeit von 0,1-10 sec. besitzt.

5. Aufzeichnungsmaterial für ein Wärmeübertragungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Wärmeübertragung geeignete Tinte einen Schmelz- oder Erweichungspunkt von 40-200°C aufweist.

6. Aufzeichnungsmaterial für ein Wärmeübertragungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Wärmeübertragung geeignete Tinte einen Schmelz- oder Erweichungspunkt von 50-180°C besitzt.

7. Aufzeichnungsmaterial für ein Wärmeübertragungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daa die zur Wärmeübertragung geeignete Tinte als Bindemittel ein Aminharz der folgenden allgemeinen Formel R₁CONHR₂NHCOR₁aufweist, wobei R₁ eine Kohlenstoffwasserstoffgruppe mit l - 30 C-Atomen und R₂ eine zweiwertige Kohlenwasserstoffgruppe mit 1-12 C-Atomen bedeuten.

8. Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kohlenwasserstoffgruppe R₁ 10- 20 C-Atome besitzt.

9. Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kohlenwasserstoffgruppe R₂ 5- 10 C-Atome besitzt.

10. Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kohlenwasserstoffgruppe R₂ eine gesättigte aliphatische Gruppe ist.

11. Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kohlenwasserstoffgruppe R₂ eine Phenylengruppe ist.

12. Wärmeübertragungsvorrichtung, gekennzeichnet durch: eine drehbare Tintenwalze (1) mit einer Umfangsfläche, die aus einer zur Wärmeübertragung geeigneten Tinte besteht; ein Anpresselement (5), das gegenüber der Umfangsfläche der Tintenwalze (1) angeordnet ist; eine Heizeinrichtung zum wahlweisen Aufschmelzen oder Erweichen der Umfangsfläche der Tintenwalze (1); und eine Glättungseinrichtung zum Glätten der Umfangsfläche der Tintenwalze (1).

13. Wärmeübertragungsvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei der Heizeinrichtung um einen Thermokopf (3) handelt.

14. Wärmeübertragungsvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizeinrichtung eine Laminattrommel (9) mit einer äußeren elektrisch leitenden Schicht (92) und einer inneren Widerstandsschicht (91) und eine Aufzeichnungselektrode (3 a) umfaßt, die mit der inneren Widerstandsschicht in elektrischem Kontakt steht.

15. Wärmeübertragungsvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Wärmeübertragung geeignete Tinte elektrisch leitende Partikel enthält und daß es sich bei der Heizeinrichtung um eine Aufzeichnungselektrode (3 a) handelt, die mit der Umfangsfläche der Tintenwalze (1) in Kontakt steht.

16. Wärmeübertragungsvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Glättungseinrichtung ein Blatt (7) umfaßt.

17. Wärmeübertragungsvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Glättungseinrichtung eine Heizwalze (7 a) aufweist.