DE3788284T2

DE3788284T2 - Thermisches aufzeichnungsmittel.

Info

Publication number: DE3788284T2
Application number: DE88900435T
Authority: DE
Inventors: Mark Etzel
Original assignee: Polaroid Corp
Current assignee: Polaroid Corp
Priority date: 1986-12-09
Filing date: 1987-12-07
Publication date: 1994-03-31
Anticipated expiration: 2007-12-08
Also published as: FI94108B; KR950008182B1; EP0349532B2; DK442488A; DK442488D0; FI883863A; EP0349532B1; US6245479B1; JP2694928B2; NO302222B1; KR897000476A; EP0349532A1; JPH02501552A; FI883863A0; FI94108C; DE3788284D1; NO883378L; ATE97613T1; WO1988004237A1; DE3788284T3

Description

Technisches Gebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf ein thermisches Aufzeichnungsmaterial, und insbesondere auf ein thermisches Aufzeichnungsmaterial hoher Auflösung, welches eine Wärmeempfindliche Schicht aufweist, die bei einer bildweisen Wärmeanwendung mit einer Bilderzeugungssubstanz zusammenwirkt, um Bilder sehr hoher Auflösung zu erzeugen.

Beschreibung des Standes der Technik

Im Unterschied zur Bildverarbeitung herkömmlicher photographischer Materialien, die Silberhalogenemulsionen benutzen, erfordern thermische Bilderzeugungsverfahren weder eine Dunkelkammer noch irgendeinen anderen Schutz gegenüber Umgebungslicht. Statt dessen können die Bilder mit thermischen Bilderzeugungsmedien durch die Anwendung von Hitzemustern erzeugt werden, die dem zu erzeugenden Bild entsprechen, und da diese Materialien die Bilder durch einen schnelleren und einfacheren Prozeß als bei Verwendung von Silberhalogenmaterialien herstellen können, sind sie geeigneter und wirtschaftlicher als herkömmliche photographische Bilderzeugungsmaterialien. Ein weiterer Umstand, der dazu beiträgt, daß diese Bilderzeugung erwünscht ist, besteht darin, daß die thermischen Bilderzeugungsmedien im Unterschied zu Silberhalogenmaterialien einen Trockenbildentwicklungsprozeß erfordern, und sie können unbeeinträchtigt eine längere Zeit lang erhöhten Temperaturen ausgesetzt werden. Außerdem ermöglichen die thermischen Bilderzeugungsmedien die Herstellung von stabileren Bildern mit höherer Qualität, weil sie nicht unter der Bildqualitätsdrift leiden, die von den Naßverfahren und Temperatureffekten von Silberhalogenmaterialien herrühren.
Da thermische Abbildungsmedien relativ einfach durchführbar sind und in einem weiten Bereich angewendet werden können, fehlt es nicht an Vorschlägen für die Herstellung und Benutzung. Eine Wärmequelle, die in letzter Zeit üblich geworden ist, um thermische Bildmedien zu entwickeln, sind Laser mit einem genügenden Leistungsausgang, die in geeigneter Weise moduliert werden, während ein Medium in einem Bilderzeugungsmuster abgetastet wird. Die Zeit, die erforderlich ist, um das Medium auf diese Weise abzutasten, ist relativ kurz. Andere Materialien benutzen herkömmliche Wärmequellen, beispielsweise Xenon-Blitzröhren.
So beschreibt beispielsweise die US-Patentschrift 4.123.309 ein Verbundstreifenmaterial mit einem Aufnahmeband, das aus einer Schicht aus latentem Klebematerial besteht, die eine Schicht vollflächig berührt, die aus einem Mikrogranulat besteht, das leicht an einem Donatorenband anhaftet. Wenigstens eine der Schichten trägt ein strahlungsabsorbierendes Pigment, beispielsweise Kohlenstoff oder Eisenoxid, die selektiv gemäß einem Strahlungsmuster erhitzt werden können, wobei augenblicklich benachbarte Abschnitte des Klebematerials so weit erweichen, daß diese vollständig durch das Pigment eindringen können. Nach Trennen des Aufnahmebandes von dem Donatorband hat sich das Mikrogranulat nur auf den bestrahlten Bereichen auf das Aufnahmeband übertragen.
Ein ähnliches Material ist in der US-PS 4.123.578 beschrieben.
Die US-PS 4.157.412 beschreibt ein Verbundmaterial zur Erzeugung von Graphiken, welches eine Schicht aus einem latenten Klebematerial, eine Monoschicht mit Granulaten, die leicht an einem Donatorband anhaften, und eine dünne Schicht aus Bindematerial aufweisen, das vollflächig mit den Schichten von Granulat und Klebemittel in Verbindung steht. Die Schicht aus Bindematerial hält die Klebeschicht und die Granulatschicht unmittelbar benachbart zusammen und schließt die Luft dazwischen aus. Wenn das Verbundmaterial selektiv in einem graphischen Muster erhitzt wird, dann schmelzen entsprechende Teile der Bindeschicht, und entsprechende Teile des Klebematerials und der Granulatschicht erweichen und absorbieren die geschmolzenen Abschnitte der Bindeschicht und haften zusammen. Bei der folgenden Trennung der Klebeschicht und des Donatorbandes trennen sich die übrigen Teile der Schicht des Verbindungsmaterials, wobei das Granulat auf das Aufnahmeband in den erhitzten Bereichen übertragen wird, um die Graphik zu erzeugen.
In der US-PS 4.547.456 ist ein Wärmeaufzeichnungsmaterial beschrieben, welches einen Träger und eine wärmeempfindliche Schicht auf dem Träger aufweist, wobei die wärmeempfindliche Schicht ein ionomeres Kunstharz aufweist, das durch ionische Kreuzverbindung mit wenigstens einem Metall-Ion hergestellt ist, und außerdem ist ein Mischpolymerisat vorgesehen, welches ein alpha-Olefin und eine alpha-Methylenaliphatmonocarboxylsäure und einen hydrophobischen Binder aufweist.
Es sind andere Materialien bekannt, die anstelle der Benutzung einer Wärmequelle zur Erzeugung eines Bildes, das von einer Schicht auf eine andere Schicht durch lokale Änderung der Adhäsion von photohärtbaren Bilderzeugungssubstanzen relativ zu den Schichten übertragen wird, darauf beruhen, daß die aktinische Strahlung Bilder erzeugt. Ein Beispiel eines solchen Materials ist in der US-PS 4.247.619 beschrieben.
Keines der bekannten thermischen Bilderzeugungsmaterialien scheint eine weite Aufnahme gefunden zu haben, möglicherweise wegen des relativ komplizierten Mechanismus der bildweisen Übertragung einer Bilderzeugungssubstanz von einer Donatorschicht nach einer Aufnahmeschicht als Ergebnis des aufgebrachten Wärmemusters. Weitere Probleme können sich ergeben durch die Kohärenz der Bilderzeugungssubstanzen, die nicht mit genügender reproduzierbarer Genauigkeit Bilder mit einer Auflösung erzeugen, die genügend fein ist, um vom Verbraucher angenommen zu werden. Weitere Probleme können von der Schwierigkeit herrühren, die mikroskopischen Unregelmäßigkeiten und die Luftspalte zu beseitigen, wenn zwei getrennte Donatorbänder und Empfängerbänder benutzt werden. Es scheint, daß keines der gegenwärtig verfügbaren thermischen Bilderzeugungsmaterialien in der Lage ist, die Forderung nach hoher photographischer Qualität oder hoher Auflösung zu befriedigen, die von der Industrie gestellt wird.
Es ist daher erwünscht, ein thermisches Bildaufzeichnungsmedium zu schaffen, welches im Hinblick auf die Erzeugung von Bildern hoher Auflösung überlegen ist und mit einem vereinfachten Mechanismus der Bilderzeugung verarbeitet werden kann.

Ziele und Zusammenfassung der Erfindung

Es ist ein Ziel der Erfindung, ein verbessertes thermisches Bildaufzeichnungsmaterial hoher Auflösung zu schaffen.
Es ist ein weiteres Ziel der Erfindung, ein neuartiges Bilderzeugungsmedium mit hoher Auflösung zu schaffen, das keine Übertragung der Bilderzeugungssubstanzen von einem Donatorblatt nach einem Empfangsblatt erfordert.
Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, ein thermisches Bildaufzeichnungsmedium zu schaffen, welches Bilder verbesserter Dichte liefert.
Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, ein thermisches Bildaufzeichnungsmaterial verbesserter Empfindlichkeit zu schaffen.
Außerdem ist es ein Ziel der Erfindung, ein thermisches Aufzeichnungsmedium zu schaffen, welches einer Wärmequelle ausgesetzt werden kann, die auf binäre Weise gesteuert wird.
Schließlich besteht ein weiteres Ziel der Erfindung darin, ein thermisches Bilderzeugungsmedium zu schaffen, welches einen verbesserten Abriebwiderstand besitzt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein thermisches Bilderzeugungsmedium zur Erzeugung von Bildern gemäß der Intensität einer Bilderzeugungsstrahlung geschaffen, welches die kombinierten Merkmale des Anspruchs 1 aufweist.
Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist das Material der Bilderzeugungsoberfläche derart, daß es einen schmaleren Temperaturbereich zwischen Verflüssigung und Erstarrung aufweist.

Kurzbeschreibung der Zeichnung

Fig. 1 ist eine Querschnittsansicht eines thermischen Bilderzeugungsmediums gemäß der Erfindung, in seiner einfachsten Form mit einer schematischen Veranschaulichung des Bilderzeugungsmechanismus,
Fig. 2 ist eine Schnittansicht des thermischen Aufzeichnungsmaterials gemäß Fig. 1, wobei schematisch die Behandlung des Bildes in seinen sichtbaren Zustand veranschaulicht wird,
Fig. 3 ist eine Schnittansicht einer bevorzugten Ausführungsform des thermischen Aufzeichnungsmaterials gemäß der Erfindung vor einer Belichtung,
Fig. 3a ist eine schematische Darstellung der Farbpartikel, die auf der ein Bild erzeugenden Oberfläche angeordnet sind, und zwar vor der Belichtung, d. h. vor der Erhitzung,
Fig. 4 ist eine Schnittansicht des thermischen Aufzeichnungsmaterials gemäß Fig. 3 nach der Belichtung,
Fig. 4a ist eine der Fig. 3a entsprechende Ansicht, welche die Partikel in bezug auf die das Bild erzeugende Oberfläche nach der Belichtung zeigt, d. h. nach der Erhitzung,
Fig. 5 ist eine Schnittansicht einer abgewandelten Ausführungsform des thermischen Aufzeichnungsmaterials gemäß der Erfindung,
Fig. 6 ist eine Schnittansicht des thermischen Aufzeichnungsmaterials gemäß der Erfindung, wobei die Wirkung eines Lasers dargestellt ist,
Fig. 7 ist eine Schnittansicht des Mediums nach Fig. 6 nach der Belichtung, wobei die Bilderzeugungsschicht und die Behandlungsschicht teilweise getrennt sind,
Fig. 8 bis 10 sind Schnittansichten weiterer Ausführungsbeispiele von thermischen Aufzeichnungsmaterialien gemäß der Erfindung,
Fig. 11 ist ein Diagramm, welches die Beziehung zwischen Belichtungszeit und Temperatur für verschiedene Tiefen in der Bilderzeugungsoberfläche des gemäß der Erfindung ausgebildeten Elementes zeigt,
Fig. 12 ist ein Diagramm, welches die Wirkung der Temperatur an der Bilderzeugungsoberfläche des thermischen Aufzeichnungsmaterials gemäß der Erfindung veranschaulicht.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele

Der Ausdruck "thermische Bilderzeugung", wie er in dieser Beschreibung benutzt wird, soll sich auf die Erzeugung eines Bildes eines Gegenstandes durch Belichtung eines Aufzeichnungsmediums oder Aufzeichnungsmaterials mit bildweiser Verteilung thermischer Energie beziehen. Ein Verfahren, welches zur Erzeugung der bildweisen Verteilung besonders geeignet ist, benutzt einen Laser, der in der Lage ist, einen genügend feinen Strahl zu erzeugen, um ein Bild mit einer feinen Auflösung von eintausend (1000) Punkten pro cm zu erzeugen.
Wie weiter unten im einzelnen beschrieben wird, sind zwei Schritte erforderlich, um ein Bild in dem thermischen Aufzeichnungsmaterial gemäß der vorliegenden Erfindung zu erzeugen: Der eine Schritt ist eine ordnungsgemäße Wärmebelichtung, und der andere Schritt ist die Behandlung des latenten Bildes durch ein Verfahren, durch das von dem Medium jene Teile einer Bilderzeugungssubstanz entfernt werden, die nicht belichtet wurden. Die Qualität des so erhaltenen Bildes ist eine Funktion der betriebssicher voraussehbaren Zusammenwirkung zwischen diesen beiden Variablen.
Für praktische Zwecke und gemäß einem bevorzugten Verfahren der Belichtung des Mediums gemäß der Erfindung ist die benutzte Wärmequelle ein Laser. Demgemäß wird angenommen, daß im Rahmen dieser Erfindung die benutzte Wärmequelle zur Erzeugung eines latenten Bildes in dem Aufzeichnungsmaterial ein Laser ist; jedoch soll klargestellt werden, daß die Erfindung nicht auf diese Laser-Bilderzeugung beschränkt wird.
Laserbelichtungen verursachen die Erzeugung sehr hoher Temperaturen in dem Medium an der Zwischenfläche zwischen der Bilderzeugungsoberfläche und einer Bilderzeugungssubstanz, die auf der Bilderzeugungsoberfläche als teilchenförmige oder poröse gleichförmige Schicht aufgetragen ist und die im folgenden als Farb/Binder-Schicht bezeichnet wird. Die Temperatur kann bis zu 400ºC betragen, jedoch wird diese Temperatur nur über eine sehr geringe Zeitdauer, d. h. über 0,1 Mikrosekunde, aufgebracht. Es ist diese hohe Temperatur, welche die Teilchenschicht oder die poröse Schicht veranlaßt, an der Bilderzeugungsoberfläche des Mediums anzuhaften. Nachdem die belichtete teilchenförmige Schicht an der Bilderzeugungsoberfläche angeheftet ist, kann ein Bild dadurch erzeugt werden, daß von der Bilderzeugungsoberfläche jene Bereiche der Farb/Binder-Schicht entfernt werden, die nicht belichtet worden sind. Gemäß bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung führt dies zu komplementären negativen und positiven Bildern.
Modelle des Mechanismus, welcher die belichteten Abschnitte der Farb/Binder-Schicht mit der Bilderzeugungsoberfläche verbindet, und die Mechanismen des Entfernens der unbelichteten Abschnitte können empirisch als Führungsgrößen zur Optimierung der Chemie der Schichten benutzt werden, um die Belichtungs- und Behandlungsschritte zu vervollkommnen. Obgleich sich keine definitiven Gründe ergeben haben, die die Überlegenheit des thermischen Bildaufzeichnungsmaterials der vorliegenden Erfindung erklären, scheinen elektronenmikroskopische Messungen die weiter unten ausgeführten Vermutungen zu beweisen.
Es wird angenommen, daß die Verbindung der Farb/Binder- Schicht mit der Bilderzeugungsoberfläche qualitativ mit der Washburn-Gleichung für die Eindringgeschwindigkeit einer Flüssigkeit in eine Kapillare erklärt werden kann. Einerseits können die Poren einer teilchenförmigen Farb/Binder- Schicht als Mehrfachkapillaren betrachtet werden; andererseits kann man die Bilderzeugungsoberfläche, wenn sie durch den Laser erhitzt wird, als eine Art Flüssigkeit für die Polymermaterialien jener Art ansehen, die hier betrachtet werden, wenn eine Erhitzung auf etwa 400ºC stattfindet, so daß diese eine gleiche Viskosität wie Wasser bei Raumtemperatur haben.
Die Washburn-Gleichung lautet:
V = a G&sub1; v cos R/(4vL) (1)
wobei V die Geschwindigkeit ist, mit der die Flüssigkeit in eine isothermische Kapillare mit dem Radius a eindringt; G&sub1; und v sind Oberflächenspannung und Viskosität der Flüssigkeit; e ist der Berührungswinkel der Flüssigkeit mit dem teilchenförmigen Material; und L ist der Abstand, den der Flüssigkeitsmeniskus längs der Kapillare durchlaufen hat. Die Washburn-Gleichung wurde für isothermische Systeme abgeleitet. Das erfindungsgemäße Aufzeichnungsmaterial ist jedoch, wenn es von einem Laser behandelt wird, ein anisothermisches System. Deshalb müssen zusätzliche Faktoren in Betracht gezogen werden, um ein quantitatives Modell für dieses Verhalten zu erzeugen. Trotzdem wird angenommen, daß die Washburn-Gleichung nützlich ist, um qualitativ das Verhalten des Bilderzeugungssystems gemäß der vorliegenden Erfindung zu erklären.
Die Farb/Binder-Schicht haftet nicht an der Bilderzeugungsoberfläche, bevor eine Lasererhitzung stattfindet, weil die Viskosität der nicht erhitzten Bilderzeugungsoberfläche größer ist als 10¹³ Pa·s (10¹&sup4; poise). Während der Lasererhitzung fällt die Viskosität auf etwa 0,001 Pa·s (0,01 poise) ab. Demgemäß ist die Geschwindigkeit, mit der sich der Kapillarmeniskus in die Teilchenschicht hinein bewegt, um sechzehn Größenordnungen höher während der Lasererhitzung als bei Raumtemperatur.
Aus praktischen Gründen kann angenommen werden, daß sich die Oberflächenspannung der meisten Flüssigkeiten linear mit ansteigender Temperatur vermindert. Wenn das Aufzeichnungsmaterial gemäß der Erfindung wenigstens an der Zwischenfläche zwischen der Farb/Binder-Schicht und der Bilderzeugungsschicht einer Temperatur von etwa 400ºC unterworfen wird, dann wird die resultierende Oberflächenspannung der verflüssigten Bilderzeugungsoberfläche vermutlich etwa Null.
Da der Berührungswinkel normalerweise mit ansteigender Temperatur abnimmt, kann angenommen werden, daß die Erhöhung der Temperatur im Material den Berührungswinkel der verflüssigten Bilderzeugungsoberfläche mit der Teilchenschicht beträchtlich vermindert.
Eine kapillare Anziehung tritt auf, wenn die Adhäsionsspannung G&sub1; v Cos R Null überschreitet. Dies ist wichtig. Da die Adhäsionsspannung bestimmt, ob die Bilderzeugungsoberfläche eine kapillare Anziehung gegenüber der Teilchenschicht oder der porösen Farb/Binder-Schicht erzeugt, wurde die Viskosität der Bilderzeugungsoberfläche unter dem Einfluß der Lasererhitzung abgesenkt. Es treten störende Effekte mit der Erhöhung der Temperatur insofern auf, als G&sub1; v Null erreicht und cos R Eins wird, und es ist nichtsdestoweniger möglich zu verwirklichen, daß (a) die Adhäsionsspannung nicht G&sub1; v überschreiten kann, und (b) wenn die Adhäsionsspannung kleiner als Null ist, eine kapillare Repulsion erfolgt. Wenn die Adhäsionsspannung des erfindungsgemäßen Aufzeichnungsmaterials zwischen 0 und 0,05 N/m liegt (0 und 50 dynes/cm), und wenn die Viskosität der Bilderzeugungsoberfläche sich zwischen weniger als 0,001 Pa·s (0,01 poise) und 10¹³ Pa·s (10¹&sup4; poise) ändert, kann aus der Washburn-Gleichung abgeleitet werden, daß der enorme Abfall in der Viskosität einen ziemlich viel größeren Einfluß auf die Kapillarwirkung der verflüssigten Bilderzeugungsoberfläche in die Teilchenschicht hat als durch die Adhäsionsspannung.
Nachdem ein latentes Bild auf der Bilderzeugungsoberfläche durch kapillares Eindringen in die "belichteten" Abschnitte der Schicht der Bilderzeugungssubstanzen erzeugt ist, ist eine weitere Behandlung erforderlich, um das Bild sichtbar zu machen. Diese Behandlung erfordert die Entfernung jener Abschnitte der Teilchenschicht oder der porösen Farb/Binder-Schicht von der Bilderzeugungsoberfläche, d. h. die Entfernung jener Teile, die nicht durch Laser belichtet wurden. Die Entfernung der nicht belichteten Abschnitte ist im Hinblick auf das erfindungsgemäße Konzept unwesentlich aus Gründen, die noch erläutert werden, jedoch wird gegenwärtig die Entfernung durch Abziehen bevorzugt.
Das Abziehverfahren kann qualitativ durch eine "Plunger"- Analogie modelliert werden. Der Ausgleich zwischen der Kraft, die wirksam wird, um einen unbelichteten Punkt in der Farb/Binder-Schicht von der Bilderzeugungsoberfläche abzuziehen, und die Summe der kohäsiven und adhäsiven Kräfte der Farb/Binder-Schicht bestimmen, ob ein Punkt entfernt wird oder nicht. Das heißt, ein isolierter nicht belichteter Punkt in einer belichteten Fläche wird aus der Bilderzeugungsoberfläche nicht entfernt, wenn
Fp < Fb+(2L/r)Fc
wobei Fp, Fb und Fc jeweils die Kräfte sind, die auf das Abziehen der Schicht der Bilderzeugungsoberfläche einwirken, bzw. die Adhäsionskraft der Schicht gegenüber der Bilderzeugungsoberfläche bzw. die kohäsive Kraft der Schicht. L ist die Dicke der Farb/Binder-Schicht, und r ist der Radius des Punktes.
Zur Erzeugung von Bildern hoher Auflösung oder photographischer Qualität muß der Radius (r) des Punktes sehr klein sein. Dies erzeugt eine Kohäsivkraft ((2L/r)Fc), die sehr groß ist, und dies kann die Entfernung kleiner unbelichteter Punkte aus der Bilderzeugungsoberfläche verhindern. Eine Farb/Binder-Schicht mit geringerer Kohäsion (Fc) und einer geringen Dicke (L) vermindert die Kohäsivkraft und ermöglicht die Entfernung kleiner unbelichteter Punkte. Jedoch führt eine geringe Kohäsion zu einer Aufspaltung der Teilchenschicht und nicht zu einer sauberen Übertragung während des Abschälens. Dies verhindert die Erzeugung von klaren positiven oder negativen Bildern, und die Dichte des erlangbaren Bildes wird nicht vorhersehbar. Deshalb muß zur Erzeugung von Bildern hoher Auflösung ohne Aufspaltung der Teilchenschicht die Kohäsion dieser Schicht entweder die Adhäsionskraft oder die Abschälkraft übersteigen (Fc > Fb oder Fp). Jedoch darf die Kohäsion und/oder die Dicke dieser Schicht spezielle Werte nicht überschreiten, die durch die gewünschte Auflösung des fertigen Bildes bestimmt werden.
Die Abziehkraft ist abhängig von der Abziehtemperatur und der Geschwindigkeit des Abziehens. Es kann zwar eine ideale Temperatur, bezogen auf eine ideale Abziehgeschwindigkeit, geben, jedoch sollten den Medien Parameter angeboten werden, die die Erzeugung befriedigender Bilder auch bei nicht idealen Umständen ermöglichen.
Dadurch, daß das Medium einem Laser ausgesetzt wird, ergibt sich vermutlich ein Ansteigen von Fb und/oder ein Abfallen von Fs. Wenn die Farb/Binder-Schicht des Aufzeichnungsmaterials beispielsweise mit einer durch Wärme aktivierten Freigabeschicht bedeckt ist, dann senkt die durch die Laserbelichtung erzeugte Hitze den Wert Fp, oder wenn die Bilderzeugungsoberfläche durch Hitze aktiviert wird, dann erhöht die Hitze des Lasers den Wert Fb.
Materialien, die Bilderzeugungsoberflächen und Farb/Binder- Schichten bilden, können auf der Basis der oben erwähnten Kriterien gewählt werden. In diesem Zusammenhang erfordert die große Wichtigkeit der Viskosität eine Wahl von Materialien, die einen katastrophalen Abfall in der Viskosität zeigen, wenn sich die Temperatur bei Hochfrequenz oder kurzen Perioden erhöht.
Die Frequenzabhängigkeit der Viskosität bei einer gegebenen Temperatur ist von größter Wichtigkeit, da die Wärme des Lasers nur für etwa 10&supmin;&sup7; s (10&sup7; Hz) angelegt wird.
Ein thermisches Bilderzeugungsmaterial, welches als "Medium" bezeichnet werden soll und das zur Durchführung der Erfindung geeignet und in Fig. 1 durch das Bezugszeichen 10 gekennzeichnet ist, weist ein erstes Band 12 aus Polymermaterial auf, welches für die Bilderzeugungsstrahlung durchlässig ist und eine im wesentlichen kontinuierliche glatte Bilderzeugungsoberfläche 14 aufweist, auf der gleichförmig eine gleichförmig dünne Teilchenschicht oder poröse Farb/Binder-Schicht 16 abgelagert ist, um Bilder in der Oberfläche des Bandes 12 zu erzeugen.
Das Band 12 kann in Form einer integralen Einheit angeordnet werden mit einer Dicke von etwa 1 bis etwa 1000 um, oder das Band kann entweder dauerhaft oder zeitweise auf einem Träger, beispielsweise Papier oder aus einem anderen Polymermaterial, als gleichförmige Schicht mit einer Dicke aufgebracht sein, die für die beschriebenen Zwecke ausreichend ist. Obgleich nicht dargestellt, wird der Fachmann erkennen, daß infolge der Natur des Materials ein solcher Unterträger auf dem Band 12 an seiner Oberfläche anzubringen ist, die der Bilderzeugungsoberfläche 14 gegenüberliegt. Das Band 12 besteht vorzugsweise aus einem Material, das dann, wenn es einer intensiven Hitze innerhalb eines definierten Bereiches erhöhter Temperaturen von etwa 400ºC ausgesetzt wird, einer weitgehenden Viskositätsänderung unterworfen wird, die beispielsweise von 10¹³ Pa·s (10¹&sup4; poise) bei Raumtemperatur auf etwa 10&supmin;³ Pa·s (10&supmin;² poise) bei der erhöhten Temperatur absinken kann. Außerdem sollte das Band 12, damit das erzeugte Bild nicht verzerrt wird, wenn es zwecks Verflüssigung der Bilderzeugungsoberfläche 14 einer Strahlung unterworfen wird, der keine schnelle Abkühlung folgt, um die Verfestigung der Oberfläche zu bewirken, dimensionssteif in dem Sinne sein, daß das Band sich in keiner Dimension infolge dieser schnellen Temperaturänderungen ausdehnt oder zusammenzieht.
Materialien, die als Band 12 geeignet sind, sind Polystyrol, Polyäthylenterephthalat, Polyäthylen, Polypropylen, Mischpolymerisate von Styrol und Acrylnitril, Polyvinylchlorid, Polycarbonat und Vinylidenchlorid. Gegenwärtig sind zu bevorzugen Polyäthylenterephthalat, wie dieses von E. I. du Pont de Nemours & Co. unter dem Warenzeichen Mylar vertrieben wird, oder von Eastman Kodak Company unter dem Warenzeichen Kodel.
Die Schicht 16 weist eine Bilderzeugungssubstanz auf, die auf der Bilderzeugungsoberfläche 14 als poröser Überzug oder als teilchenförmiger Überzug aufgebracht ist. Die Schicht 16 kann vorzugsweise aus einem Farbstoff bestehen, der in einem Binder dispergiert ist. Der Farbstoff ist ein Pigment irgendeiner gewünschten Farbe, das im wesentlichen inert gegenüber den erhöhten Temperaturen ist, die zur Bilderzeugung notwendig sind. Als besonders vorteilhaft hat sich Kohlenstoff erwiesen. Es kann zweckmäßig sein, Partikel 18 mit einem durchschnittlichen Durchmesser von etwa 0,1 bis 10 Mikrometer zu benutzen. Obgleich die Beschreibung sich auf die Benutzung von Kohlenstoff beschränkt, können auch andere optisch dichte Substanzen, beispielsweise Graphit, Phthalocynidpigmente und andere Farbpigmente, mit gleichem Vorteil benutzt werden. Es kann sogar möglich sein, Substanzen zu benutzen, die ihre optische Dichte ändern, wenn sie Temperaturen ausgesetzt werden, wie dies im folgenden beschrieben ist.
Der Binder schafft eine Matrix, um die Pigmentpartikel in eine kohäsive Masse einzubetten, und er dient anfänglich dazu, die Pigment/Binder-Schicht 16 in ihrem trockenen Zustand auf der Bilderzeugungsoberfläche 14 des Bandes 12 anzuheften. Das Verhältnis von Pigment zu Binder kann in dem Bereich zwischen etwa 40 : 1 bis 1 : 2 Gewichtsprozenten liegen. Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel beträgt das Verhältnis etwa 5 : 1. Zweckmäßigerweise können die Kohlenstoffpartikel 18, damit sie einen gleichförmigen Überzug der Bilderzeugungsoberfläche 14 mit der Schicht 16 bewirken, anfänglich in einer vorzugsweise inerten Flüssigkeit suspendiert sein, um sie in ihrem suspendierten Zustand über der Bilderzeugungsoberfläche 14 auszubreiten. Danach kann die Schicht 16 getrocknet werden, um an der Oberfläche 14 anzuhaften. Um die Ausbreitungscharakteristiken zu verbessern, kann der Kohlenstoff mit oberflächenaktiven Mitteln behandelt sein, beispielsweise mit Ammoniumperfluoralkylsulfonat. Andere Substanzen, beispielsweise Emulgierungsmittel, können benutzt oder zugesetzt werden, um die Gleichförmigkeit der Verteilung des Kohlenstoffs in dem suspendierten Zustand und danach in dem ausgebreiteten Trockenzustand zu verbessern. Die Schicht kann in der Dicke etwa 0,1 bis etwa 10 Mikrometer betragen. Dünnere Schichten sind zu bevorzugen, weil sie dazu neigen, Bilder höherer Auflösung zu erzeugen.
Gelatine, Polyvinylalkohol, Hydroxyäthylcellulose, Gummiarabicum, Methylcellulose, Polyvinylpyrrolidon, Polyäthyloxazolin und Polystyrollatex sind Beispiele von Bindematerialien, die zur Benutzung in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung geeignet sind.
Falls erforderlich, können submikroskopische Partikel, beispielsweise Chitin und/oder Polyamid der Farb/Binder- Schicht 16 zugesetzt werden, um dem fertigen Bild einen Abriebwiderstand zu verleihen. Die Partikel können in einer Menge von etwa 1 : 2 bis etwa 1 : 20 Partikel den Schichtfeststoffen auf Gewichtsbasis zugesetzt werden. Insbesondere sind Polytetrafluoräthylen-Partikel zweckmäßig.
Für eine thermische Bilderzeugung muß das Medium in der Lage sein, Energie mit einer Wellenlänge der Belichtungsquelle an der Zwischenfläche des Bandes 12 oder in der Nähe zu absorbieren, d. h. eine Zwischenfläche zwischen Bilderzeugungsoberfläche 14 und Schicht 16. Die Energieabsorptionscharakteristik kann den Materialien entweder des Bandes 12 oder der Schicht 16 innewohnen, oder es kann eine getrennte Wärmeabsorptionsschicht vorgesehen werden.
Um ein Bild in der Bilderzeugungsoberfläche 14 des Bandes 12 zu erzeugen, wird ein Laserstrahl, der schematisch durch den Pfeil 20 gekennzeichnet ist, mit einer Feinheit, die der gewünschten hohen Auflösung des Bildes entspricht, auf die Zwischenfläche zwischen der Farb/Binder-Schicht 16 und der Bilderzeugungsoberfläche 14 durch das Band 12 gerichtet. Der Strahl 20 tritt aus einem Laser aus, der schematisch bei 22 dargestellt ist, und dieser Laserstrahl tastet die Bilderzeugungsoberfläche 14 in einem Muster ab, das dem zu erzeugenden Bild entspricht. Der Strahl 20 wird an der Zwischenfläche absorbiert und in Wärme umgewandelt, die etwa 400ºC beträgt, obgleich je nach den Charakteristiken der Bilderzeugungsoberfläche 14 auch niedrigere Temperaturen für die Erzeugung eines Bildes wirksam sein können. Für den Fachmann ist es klar, daß die bildweise Abtastung durch lineare Abtastung der Bilderzeugungsoberfläche 14 und Modulation des Lasers 22 vorzugsweise auf binäre Weise bewirkt werden kann, um das Bild durch sehr feine Punkte zu erzeugen, nicht unähnlich dem, wie dies beim Halbtondruck geschieht.
Wenn auch andere Laser zur Belichtung des Mediums gemäß der Erfindung Anwendung finden können, so ist der Laser 22 vorzugsweise entweder ein Halbleiterdiodenlaser oder ein YAG-Laser, und er kann einen Leistungsausgang aufweisen, der ausreicht, um innerhalb oberer und unterer Belichtungsschwellwertpegel des Bilderzeugungsmediums 10 zu bleiben. Der Laser 22 kann einen Leistungsausgang im Bereich zwischen etwa 40 und etwa 1000 mW besitzen. Der Belichtungsschwellwert, der hierbei benutzt wird, kann einerseits die minimale Leistung aufweisen, die zur Belichtung erforderlich ist, und andererseits den maximalen Leistungsausgang, der für das Bilderzeugungsmedium 10 zulässig ist, bevor ein Ausbrennen auftritt. Außerdem ist der Laser 22 mit einer Fokussierungsvorrichtung (nicht dargestellt) versehen, um den Laserstrahl präzise zu fokussieren.
Laser sind insbesondere geeignet, um das erfindungsgemäße Medium zu belichten, weil dieses Medium ein solches sein soll, das gewöhnlich als "Schwellwertfilm" bezeichnet wird. Das heißt, es besitzt einen hohen Kontrast, und wenn es über einen gewissen Schwellwert belichtet wird, dann erzielt man eine maximale Dichte, während unter diesem Schwellwert überhaupt keine Dichte erlangt wird.
Die Intensität eines fokussierten Gaußschen Laserstrahls nimmt graduell von einem Maximum in der Mitte des Strahles ab. Wenn das Medium nicht in der Lage wäre, einen Schwellwert darzubieten, oder wenn es ein binäres Verhalten hat, würden Punkte, die mit einem Gaußschen Laserstrahl geschrieben werden, ein graduelles Absinken in der Intensität von ihrer Mitte nach dem Rand aufweisen. Die Rate des Abfalls in der Dichte ist ähnlich dem, was man als "Gamma"-Wert des Mediums bezeichnet. Ein Medium mit geringem Gamma-Wert würde Punkte mit weichen oder graduellen Rändern zeigen. Im Gegensatz dazu würde ein hoher Gamma-Wert scharfe Punkte mit scharfen Rändern liefern. Das Medium gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Medium mit einem so hohen Gamma-Wert, daß die Ränder, die erlangt werden, schärfer sind als jene des belichtenden Laserstrahls. In anderen Worten ausgedrückt: Die geschriebenen Punkte können moduliert werden, damit sie entweder vollständig dunkel oder vollständig klar sind, so daß die Dichte eines in der Bilderzeugungsoberfläche des Mediums gemäß der Erfindung erzeugten Bildes durch eine Halbtontechnik geändert werden kann, wobei eine sich vergrößernde Fläche und/oder sich vergrößernde Zahl von dunklen Punkten die Dichte jenes Bereiches erhöht. Es können daher Bilder mit dem erfindungsgemäßen Medium erzeugt werden, die in ihrer Qualität an Photographien erinnern.
Wie oben erwähnt, können fokussierte Laserstrahlen nicht einen gleichförmig intensiven Punkt erzeugen, so daß nach Art des allgemeinen Gaußschen Strahlpunktes einige Bereiche des Films, d. h. des Mediums, weit unter und andere weit über dem Belichtungspegel liegen. Bei dem Gaußschen Strahlpunkt ergibt sich die Intensitätsverteilung durch eine exponentielle Abnahme:
Intensität = I = I&sub0; exp(-2(r/r&sub0;)²) (2)
wobei r&sub0; der Radius des Strahles ist, wo die Intensität auf 1/e² des Spitzenwertes abgesunken ist, und I&sub0; die Strahlintensität bei r = 0 ist. Wenn die Intensität des Filmbelichtungsschwellwertes bei I- liegt, dann ist der Bereich eines geschriebenen Punktes, vorausgesetzt daß keine Bewegung zwischen dem Medium und dem Laserstrahl auftritt, gleich:
πr² = 0,5πr&sub0;² ln(I&sub0;/If) (3)
Demgemäß wird eine optimale Ausnutzung der Laserenergie für einen stationären Gaußschen Laser dann erreicht, wenn IZ0/If = e = 2,72, was erlangt wird durch Maximierung der Wirksamkeit der Laserleistung:
(If/I&sub0;)ln(I&sub0;/If) (4)
Wenn die Intensität des Belichtungsschwellwertes des Mediums kleiner oder gleich I&sub0; ist, d. h. I&sub0;/If < 1, dann ist der Bereich des Punktes gleich Null. Das heißt, es wird kein Punkt geschrieben. Wenn jedoch I&sub0;/If = e, dann ist der Bereich des Punktes gleich 0,5πr&sub0;², d. h. der optimale Wert. Deshalb kann ein Punkt nur auf dem Medium geschrieben werden, wenn der Mittelpunkt des fokussierten Gaußschen Laserstrahls über dem Belichtungsschwellwert des Mediums liegt. Da für fokussierte Laserstrahlen allgemein gilt, daß Punkte innerhalb eines geschriebenen Punktes eine Belichtungsdichte empfangen, die über der Belichtungsschwellwertdichte liegt, ist es wichtig, daß das Medium sich nicht zersetzt, nicht ausbrennt oder auf andere Weise verschlechtert wird, wenn es Intensitäten ausgesetzt wird, die höher sind als der minimale Schwellwert.
Wenn die Laserleistung geringer als die optimale Leistung ist, dann können Bilder hoher Qualität nichtsdestoweniger erlangt werden, vorausgesetzt, daß der Mittelpunkt des geschriebenen Punktes einer Belichtungsintensität standhält, die größer ist als die Filmbelichtungsschwellwert-Intensität.
Um ein Bild in der Oberfläche 14 des Mediums 10 gemäß Fig. 1 zu erzeugen, ist es notwendig, daß das Band 12 für die Wellenlänge des Lasers im wesentlichen nicht-absorptiv ist, so daß der Strahl auf die Zwischenfläche auftreffen kann. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die Energie des Laser 22 durch das Band 12 gerichtet und tritt durch dieses hindurch. Es ist für den Fachmann klar, daß eine Doppelbrechung des Trägerbandes 12 und der Bilderzeugungsoberfläche 14 in Betracht gezogen werden muß, wenn Laser auf kleine Punkte fokussiert werden. Wenn der Punkt zu klein ist, d. h. wenn er kleiner als 5 um ist, kann der Träger für die Materialien dieser Elemente eine Verzerrung der Punktgestalt herbeiführen und die Auflösung und Empfindlichkeit vermindern. Um die Wärme zu erzeugen, die an der Zwischenfläche augenblicklich erforderlich ist, um die Bilderzeugungsoberfläche 14 des Bandes 12 anzuschmelzen, muß entweder die Oberflächenzone 14 oder die Teilchenschicht 16 Wärme absorbieren oder ein Wärmeabsorptionsmaterial enthalten. Beispielsweise kann eine Infrarotabsorptionsschicht benutzt werden, die sich in dieser Hinsicht als zweckmäßig erwiesen hat. Jedoch ist Kohlenstoff selbst ein ausgezeichnetes Wärmeabsorptionsmaterial, und es ist nicht notwendig oder nicht wirtschaftlich, eine spezielle Schicht hierfür vorzusehen.
Die intensive (etwa 400ºC) und örtlich aufgebrachte Hitze auf der Zwischenfläche zwischen der Bilderzeugungsoberfläche 14 und der Teilchenschicht 16 bewirkt, daß die Oberfläche 14, wenn sie der Wärme ausgesetzt wird, anschmilzt, d. h. es erfolgt ein erheblicher Abfall der Viskosität von etwa 1013 Pa·s (10¹&sup4; poise) auf etwa 10&supmin;³ Pa·s (10&supmin;² poise). Wie aus Fig. 11 ersichtlich, wird die Wärme während einer extrem kurzen Zeitdauer aufgebracht, vorzugsweise in der Größenordnung von weniger als 0,5 Mikrosekunden, und es erfolgt eine Anschmelzung des Materials bis zu einer Tiefe von etwa 0,1 Mikrometer (vgl. Fig. 12).
Bei dieser geringen Viskosität zeigt das verflüssigte Material eine Kapillarwirkung gegenüber den Kohlenstoffpartikeln 18 der Schicht 16 in der Weise, daß ein Eindringen in Hohlräume zwischen den Partikeln 18 bewirkt wird, ohne daß eine totale Absorption auftritt. Es wird angenommen, daß das begrenzte Eindringen des verflüssigten Oberflächenmaterials in die Hohlräume zwischen den Kohlenstoffpartikeln 18 verantwortlich ist für die feine Auflösung der mit dem erfindungsgemäßen Medium erlangbaren Bilder.
Wenn nicht das zu erzeugende Bild die hohe Auflösung verlieren soll, weil eine übermäßige Strömung verflüssigten Oberflächenmaterials auftritt, muß eine Verflüssigung und nachfolgende Erstarrung der Bilderzeugungsoberfläche 14 innerhalb eines sehr kleinen Intervalls sowohl hinsichtlich Zeit als auch Temperatur erfolgen. Beispielsweise beträgt die Belichtungszeitspanne weniger als 1 msec, und die Temperaturspanne kann zwischen 100ºC und etwa 1000ºC liegen.
Nach Belichtung des Mediums in der beschriebenen Weise kann ein Blatt 24 mit einer Oberfläche 26, die mit einem druckempfindlichen Klebemittel versehen ist, über die Partikelschicht 16 gefügt und dann entfernt oder in der Weise abgeschält werden, wie dies durch einen Pfeil 28 in Fig. 2 dargestellt ist. Wenn das Blatt 24 entfernt wird, führt es mit sich jene Abschnitte (vgl. 16cu in Fig. 7) der Teilchenschicht 16, die nicht der Hitze des Lasers 22 unterworfen wurden. Wie in Fig. 7 dargestellt, verbleiben die mit 16ct bezeichneten Teile, die dem Laserstrahl 22 ausgesetzt wurden, fest auf der Oberfläche 14c haften, und zwar in einer Form, die gemäß herkömmlicher Ausdrucksweise als Negativbild bezeichnet werden kann. Die Teile 16cu, die mit dem Blatt 24c entfernt wurden, bilden ein komplementäres oder positives Bild. Um scharfe Bilder zu erhalten, ist es zweckmäßig, daß die Teilchenschicht 16 eine Kohäsion aufweist, die größer ist als ihre Adhäsion zu dem Abstreifblatt 24 und dem Band 12.
Die Teilchenschicht 16, die auf der Oberfläche 14 des Bandes 12 ausgebreitet ist, haftet vorzugsweise daran, wenigstens anfänglich, in der Weise, daß eine zufällige Versetzung ausgeschlossen ist. Wie oben erwähnt, kann die Teilchenschicht 16 mit einer Matrix versehen sein, es hat sich jedoch gezeigt, daß Kohlenstoff, der in Pulverform auf die Oberfläche 14 gefügt wurde, ohne jedes Bindemittel die Oberfläche 14 erfindungsgemäß nach der Behandlung mit der Wärmequelle verbinden kann. Der unbehandelte Kohlenstoff kann dann durch Reiben oder Waschen oder dergleichen entfernt werden, statt, wie bei dem obigen Ausführungsbeispiel, ein mit einem Kleber versehenes Abstreifblatt 24 zu benutzen.
Wie in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 dargestellt, kann das Medium 10a einen Schichtenaufbau bestehend aus einem Band 12a mit einer Bilderzeugungsoberfläche 14a, mit einer teilchenförmigen Bilderzeugungsschicht 16a auf der Oberfläche 14a, einem Abstreif- oder Abschälblatt 24a und einer Freigabeschicht 24a' aufweisen, die in Berührung mit der Teilchenschicht 16a steht und auf dem Abstreifblatt 24a abgelagert ist.
In Fig. 3a ist das teilchenförmige Material 18a, welches die Farb/Binder-Schicht bildet, auf der Bilderzeugungsoberfläche 14a angeordnet und dringt in diese nicht ein. Das thermische Bildaufzeichnungsmedium 10a kann einem Laserstrahl 20a (vgl. Fig. 3) in der oben beschriebenen Weise ausgesetzt werden. Danach kann das Abstreifblatt 24a entfernt werden, welches mit sich jene Abschnitte 16a der Teilchenfarbschicht 16a mitnimmt, die nicht durch den Laserstrahl 20a behandelt wurden. Die behandelten Abschnitte 16a verbleiben fest verbunden auf der Bilderzeugungsoberfläche 14a auf dem Band 12a. Wie in Fig. 4a dargestellt, ist nunmehr das teilchenförmige Material 18a etwas in die Bilderzeugungsoberfläche 14a infolge der Kapillaranziehung zwischen dem verflüssigten Oberflächenmaterial und der Farb/Binder-Schicht 16a eingedrungen, und zwar in der Weise, wie dies oben erläutert wurde.
Ein Ausführungsbeispiel mit einem bevorzugten thermischen Bildaufzeichnungsmaterial 10b ist in Fig. 5 dargestellt. Das Medium 10b besteht aus einem Band 12b, welches vorzugsweise aus Polyäthylenterephthalat (Mylar) besteht, wobei ein Überzug 12b' aus Polystyrol oder Styrolacrylnitril (SAN) hergestellt wurde. Auf dem Überzug 12b' und in Berührung mit der Bilderzeugungsoberfläche 14b hiervon befindet sich eine teilchenförmige oder poröse Farb/Binder-Schicht 16b, die aus Kohlenstoff und Polyvinylalkohol besteht. Ein Freigabeüberzug 24b' aus mikrokristalliner Wachsemulsion (Michelman 160) wird über die Farb/Binder-Schicht 16b gefügt. Der Freigabeüberzug 24b' wird seinerseits mit einem Abstreifblatt 24b aus carboxyliertem Äthylenvinylacetat und Polyvinylacetat (Airflex 416 und Daratak 61L) überzogen. Schließlich wird ein Band 24b'' aus Papier, das mit einer Emulsion von Äthylenvinylacetat (Airflex 400) überzogen ist, über das Abstreifblatt 24b gefügt. Das Medium 10b wird vorzugsweise durch einen Laserstrahl 20b belichtet, der durch das Band 12b gerichtet wird, um Wärme an der Zwischenfläche zwischen der Farb/Binder-Schicht 16b und der Oberfläche 14b des Bandes 12b zu erzeugen. Eine Wärmeabsorptionsschicht, beispielsweise ein nicht dargestellter Infrarotabsorber, kann zusätzlich vorgesehen werden, um die Wirkung des Laserstrahls an eine vorbestimmte Stelle des Schichtenaufbaus des Mediums 10b zu leiten.
Die relative Klebefestigkeit zwischen den verschiedenen Schichten des Laminatmediums 10b ist derart, daß vor der Belichtung eine Trennung zwischen dem Überzug 12b' und der Farb/Binder-Schicht 16b auftreten würde, während nach der Belichtung die Trennung zwischen der Freigabeschicht 24b' und dem Abstreifblatt 24b oder innerhalb der Abstreifschicht 24b' erfolgen würde.
Dieses Ausführungsbeispiel liefert verschiedene spezielle Vorteile:
a) Der mikrokristalline Wachsfreigabeüberzug 24b' liefert einen wirksamen Schutz gegen einen Abrieb des in der Oberfläche 14b erzeugten Bildes;
b) die Wachsfreigabeschicht 24b' scheint die Empfindlichkeit des Mediums wegen der hydrophoben Natur zu verbessern, wodurch die Notwendigkeit vermieden wird, daß die Laserenergie Wasser von dem Überzug abkocht. Ferner ermöglicht die Benutzung eines heißschmelzenden Klebemittels in dem Abstreifblatt 24b einen Schichtenaufbau, der ein verbessertes automatisches Abschälen durch eine Vorrichtung ermöglicht, die in den Laserprinter integriert ist.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel des Mediums 10c ist in Fig. 6 dargestellt. Dieses Ausführungsbeispiel umfaßt ein Band 12c, welches durch eine Farb/Binder-Schicht 16c überzogen ist, die ihrerseits durch ein Abstreifblatt 24c bedeckt ist. Die Belichtung des Mediums 10c wird durch einen Laserstrahl 20c vervollständigt, der durch das Band 12c geschickt wird, um Wärme in der Weise zu erzeugen, wie dies oben erwähnt wurde, und zwar eine Wärmeerzeugung an der Zwischenfläche zwischen der Farb/Binder-Schicht 16c und der Bandoberfläche 14c, und zwar gemäß dem bevorzugten Verfahren durch das Band 12c, welches auf dem Abstreifblatt 24c vorgesehen ist.
Fig. 7 ist ein Querschnitt einer Ausführungsform von Fig. 6, und die Zeichnung zeigt die Trennung des Abstreifblattes 24c einschließlich der nicht belichteten Abschnitte 16cu der Farb/Binder-Schicht 16c vom Band 12c und der belichteten Abschnitte 16ct.
Fig. 8 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei welchem das Abstreifblatt 24d auf seiner der Teilchenschicht bzw. Farb/Binder-Schicht 16d gegenüberliegenden Seite mit einer Trägerschicht 24d', beispielsweise aus Papier, versehen ist. Der Papierträger 24d' kann zweckmäßig sein, um einen Reflexionsdruck zu erzeugen, der das Bild vervollständigt, das auf der Bilderzeugungsoberfläche 14d des Bandes 12d hergestellt wurde, d. h. es kann ein positives Bild oder ein negatives Bild auf der Bilderzeugungsoberfläche 14d oder umgekehrt hergestellt werden.
Fig. 9 ist eine Wiedergabe des Mediums 10e ähnlich der Fig. 6 mit dem Unterschied, daß eine Klebeschicht 24e' auf dem Abstreifblatt 24e vorgesehen ist. Die Klebeschicht 24e' besteht vorzugsweise aus einem druckempfindlichen Kleber und kann für eine automatische Entfernung des Abstreifblattes mittels einer sich drehenden (nicht dargestellten) Trommel zweckmäßig sein, die mit der Klebeschicht 24e' in Verbindung gebracht wurde.
Fig. 10 zeigt ein Ausführungsbeispiel mit einer Infrarotstrahlung absorbierenden Schicht 34, die zwischen das Band 12f und die teilchenförmige Farb/Binder-Schicht 16f aus den oben erwähnten Gründen eingefügt ist.
Die folgenden Beispiele veranschaulichen das thermische Bilderzeugungsmedium gemäß vorliegender Erfindung.

Beispiel I

Es wurde eine schwarze Kohlenstofflösung aus folgenden Bestandteilen hergestellt:
4,25 g Kohlenstofflösung (43% Festteile) (die unter dem Handelsnamen Flexiverse Black CFD-4343 von der Sun Chemical Co. vertrieben wird)
21,84 g Wasser
3,66 g Polyäthyloxazolin (10-%ige wäßrige Lösung) (vertrieben unter dem Handelsnamen PEOX von der Firma Dow Chemical Co.)
0,24 g fluorchemisches Tensid (25% Festteilchen) (vertrieben unter dem Handelsnamen FLUORAD FC-120 von 3M Co.)
Diese Lösung wurde auf einem Polystyrolterephthalat(Mylar)- Band von 0,1 mm Dicke mit einem mit Draht umwickelten Stab aufgetragen und getrocknet, um eine Trockenbedeckung von etwa 0,7 g/m² herzustellen. Dieser Aufbau wurde durch das Band hindurch mittels eines Laserstrahls mit 0,1 J/cm² eine Mikrosekunde lang belichtet. Nach der Belichtung (die Verzögerung bis zum nächsten Schritt kann jede Zeitdauer sein) wurde die Schicht mit einer Lösung überzogen, die aus folgenden Bestandteilen bestand:
60,0 g Gelatine (15% Festkörperteilchen)
29,3 g Wasser
0,72 g FLUORAD-Tensid
Hieraus ergab sich eine Trockenschicht von etwa 7 g/m². Auf die Gelatineschicht wurde ein druckempfindliches Klebeband aufgebracht. Das druckempfindliche Klebeband wurde von dem Element abgezogen, so daß ein negatives Kohlenstoffbild entstand, welches fest mit der Oberfläche des Bandes im Bereich der Laserbelichtung verbunden war.

Beispiel II

Eine Kohlenstofflösung, die keinen Polymerbinder oder FLUORAD-Tensid enthielt, wurde hergestellt aus:
4,07 g Kohlenstofflösung (45% Festkörper) (die unter dem Handelsnamen Sunsperse Black LHD-6018 von der Sun Chemical Co. vertrieben wird)
23,93 g Wasser
Diese Lösung wurde auf dem Mylar-Band wie bei dem Beispiel I aufgetragen, um eine Trockenbedeckung von etwa 0,7 g/m² zu erhalten. Der Aufbau wurde durch das Band belichtet und wie in Beispiel I entwickelt. Das Beispiel veranschaulicht, daß der Polymerbinder und das oberflächenaktive Mittel, die bei dem Beispiel I benutzt wurden, nicht notwendig sind, um die belichteten Kohlenstoffteilchen fest auf der Oberfläche des Bandes anzuheften.

Beispiel III

Das unbelichtete, mit Kohlenstoff überzogene Band des Beispiels I wurde mit einer Trennschicht überzogen, die aus einer Lösung folgender Zusammensetzung bestand:
2,00 g Wachsemulsion (25% Festkörper) (die unter dem Handelsnamen Michemlube 160 von Michelman Chemicals, Inc. vertrieben wird)
7,92 g Wasser
0,08 g FLUORAD als oberflächenaktives Mittel
Das Auftragen erfolgte mittels einer drahtbewickelten Stange, um eine Trockenschichtbedeckung von etwa 0,04 g/m² zu erhalten. Dieser Aufbau wurde mit einer Abstreifschicht aus einer Lösung überzogen, die folgende Bestandteile aufwies:
60,00 g carboxylierte Äthylenvinylacetat-Mischpolymeremulsion (52% Festkörper) (die unter dem Handelsnamen Airflex 416 von Air Products and Chemicals, Inc. vertrieben wird)
40,00 g Polyvinylacetat-Emulsion (55% Festkörper) (die unter dem Handelsnamen Daratak 61L von W. R. Grace & Co. vertrieben wird)
wodurch sich eine Trockenbedeckung von etwa 20 g/m² ergab. Der Aufbau wurde durch das Band mittels eines Laserstrahls mit 0,1 J/cm² eine Mikrosekunde lang belichtet. Die Abstreifschicht wurde von dem Element abgezogen, wobei ein Kohlenstoff-Negativbild verblieb, das fest auf der Oberfläche des Bandes in jenen Bereichen anhaftete, die der Laserbelichtung ausgesetzt waren. Die Abstreifschicht enthielt ein umgekehrtes Bild, d. h. ein Bild, welches in den Bereichen der Laserbelichtung transparent war.
Ein weiterer Aufbau wurde wie bei dem Beispiel III hergestellt, doch wurde die Wachsemulsion durch eine wäßrige Polyäthylen-Wachsemulsion ersetzt (die unter dem Handelsnamen Jonwax 26 von S. C. Johnson and Son, Inc. hergestellt wird), wobei die gleiche Konzentration und Bedeckung benutzt wurde.
Dann wurde ein weiterer Aufbau in der Weise gemäß Beispiel III hergestellt, mit dem Unterschied, daß der Polyvinylalkohol durch gleiche Menge Polyäthyloxazolin ersetzt wurde.
Es wurde ein weiterer Aufbau wie bei dem Beispiel III hergestellt, jedoch wurde die Mylar-Oberfläche zunächst mit einem Mischpolymerisat aus Styrolacrylnitril mit 2 g/m² überzogen.

Beispiel IV

Das unbelichtete, mit Kohlenstoff überzogene Band des Beispiels III wurde bei etwa 75ºC auf ein zweites Mylar- Band von 0,1 mm Dicke aufgebracht. Dieser Schichtenaufbau wurde durch das mit Kohlenstoff überzogene Band nach Beispiel III durch einen Laserstrahl mit etwa 0,1 J/cm² eine Mikrosekunde lang belichtet. Nach der Belichtung wurde der Schichtenkörper getrennt, um ein Negativbild und ein Positivbild zu liefern. Das Negativbild bestand aus belichtetem Kohlenstoff, der fest auf der Oberfläche des Bandes gemäß dem Beispiel III anhaftete. Das Positivbild bestand aus unbelichtetem Kohlenstoff, der an der Oberfläche der Abstreifschicht anhaftete, und letztere wurde auf der Oberfläche des zweiten Mylar-Bandes aufgeklebt. Dann wurde die Abstreifschicht von dem zweiten Mylar-Band abgestreift, so daß letzteres wiederum für eine weitere Beschichtung und ein Abschälen zur Verfügung stand.

Beispiel V

Das zweite Mylar-Band des Beispiels IV wurde vor der Schichtenbildung mit einer Klebelösung überzogen, die aus einer Äthylenvinylacetat-Mischpolymeremulsion bestand (52% feste Teilchen) (die unter dem Handelsnamen Airflex 400 durch Air Products and Chemicals, Inc. hergestellt wird), um eine Trockenbedeckung von etwa 5 g/m² zu erhalten. Das unbelichtete, mit Kohlenstoff überzogene Band des Beispiels III wurde bei etwa 70ºC auf dieses zweite Mylar-Band aufgebracht, wobei der Klebeüberzug bei diesem Ausführungsbeispiel in flächenhafter Berührung mit der Abstreifschicht des Beispiels III stand. Der Schichtenkörper wurde belichtet und behandelt wie beim Beispiel IV.
Nach der Belichtung wurde das Laminat getrennt, um ein Negativbild und ein Positivbild zu erhalten. Wegen der Klebeschicht konnte bei diesem Beispiel die Abstreifschicht jedoch nicht von dem zweiten Mylar-Band abgezogen werden. Dieses Beispiel wurde wiederholt, wobei ein zweites Band aus Papier benutzt wurde, anstatt aus Mylar, um ein Reflexionsbild in diesem Band anstelle eines Transparentes zu erzeugen.
Das zweite Band wurde bei diesem Beispiel nach dem Abstreifen auf eine Temperatur über dem Schmelzpunkt der Wachsfreigabeschicht erhitzt (etwa 90ºC). Hierdurch wurde die Dauerhaftigkeit des Bildes verbessert, weil das geschmolzene Wachs in die poröse Kohlenstoffschicht einfließen konnte.
Die Beispiele wurden wie beim Beispiel IV und bei diesem Beispiel behandelt, jedoch wurde die Beschichtung durchgeführt, nachdem die Laserbelichtung stattgefunden hatte, statt diese Beschichtung vorher zu bewirken. Es ergab sich kein feststellbarer Unterschied in der Bildqualität.

Beispiel VI

Die Oberfläche der Abstreifschicht des unentwickelten Kohlenstoff enthaltenden Bandes aus dem Beispiel III wurde mit einer 40-%igen wäßrigen Lösung aus Polyäthyloxazolin überzogen (wie bei dem Beispiel I), um eine Trockenbedeckung von etwa 10 g/m² zu erhalten. Diese getrocknete Schicht wurde dann mit einer Lösung überzogen, die gleiche Mengen einer 20-%igen wäßrigen Lösung aus Polyäthyloxazolin und einer 27,5-%igen wäßrigen Lösung aus Titandioxid enthielt, um eine Trockenbedeckung von etwa 10 g/m² zu erhalten. Dieser Aufbau wurde dann belichtet und wie bei dem Beispiel III abgezogen, um zwei Bilder zu erzeugen, wobei das erste Bild ein Kohlenstoff-Negativbild war, das fest an der Oberfläche des Mylar-Bandes in den Bereichen der Laserbelichtung anhaftete. Das zweite Bild war ein positives Reflexionsbild, bestehend aus unbelichtetem Kohlenstoff, der an der Oberfläche der Abstreifschicht anhaftete.

Beispiel VII

Das unbelichtete, mit Kohlenstoff beschichtete Band des Beispiels III wurde mit einer Trennschicht aus einer Lösung überzogen, die folgende Bestandteile aufwies:
2,00 g Wachsemulsion (25% Festteilchen) (die unter dem Handelsnamen Michemlube 160 von Michelman Chemicals, Inc. hergestellt und vertrieben wird)
7,92 g Wasser
0,08 g FLUORAD oberflächenaktives Mittel
Das Auftragen erfolgte mit einem drahtbewickelten Stab, um eine Trockenschichtbedeckung von etwa 0,4 g/m² zu erhalten. Diese Schicht wurde dann unter Druck auf einem transparenten Klebeband aufgebracht (welches unter dem Handelsnamen Book Tape #845 von 3M Co. hergestellt wird). Der Schichtenaufbau wurde dann durch das mit Kohlenstoff überzogene Band mittels eines Laserstrahls mit 0,1 J/cm² eine Mikrosekunde lang belichtet. Nach der Belichtung wurde der Schichtenkörper getrennt, um ein Negativbild und ein Positivbild zu erzeugen. Das Negativbild bestand aus belichtetem Kohlenstoff, der fest an der Oberfläche des Bandes gemäß Beispiel III anhaftete. Das Positivbild bestand aus unbelichtetem Kohlenstoff, der an der Oberfläche des transparenten Klebebandes anhaftete.
Das Positivbild wurde dann mit einem Magenta-pigmentierten Toner abgerieben (der unter dem Handelsnamen Spectra Magenta Toner von Sage Co. vertrieben wird), derart daß dieser an dem Klebeband in den Bereichen anhaftete, die nicht mit dem unbelichteten Kohlenstoff bedeckt waren. Das getönte Positivbild wurde dann mit Seifenwasser ausgewaschen, um den unbelichteten Kohlenstoff zu entfernen und ein negatives Magenta-Bild auf dem transparenten Klebeband zu belassen.

Claims

1. Thermisches Bildaufzeichnungsmaterial (10) zur Erzeugung von Bildern gemäß einer intensiven Bilderzeugungsstrahlung (22) mit den folgenden Merkmalen: - es ist ein Trägerband (12) vorgesehen, welches aus einem Material besteht, das für die Strahlung transparent ist und eine Bilderzeugungsoberfläche (14) aufweist, wobei wenigstens eine Oberflächenzone hiervon verflüssigbar ist und in einem vorbestimmten erhöhten Temperaturbereich fließfähig wird; - es ist eine Schicht (16) aus porösem oder teilchenförmigem Bilderzeugungsmaterial (18) vorgesehen, das gleichförmig auf der Bilderzeugungsoberfläche (14) aufgetragen ist; - das thermische Bildaufzeichnungsmaterial (10) ist in der Lage, die Strahlung schnell an der Zwischenfläche von Bilderzeugungsoberfläche (14) und der Schicht (16) aus porösem oder teilchenförmigem Bilderzeugungsmaterial oder in der Nähe hiervon zu absorbieren, wobei das Bildaufzeichnungsmaterial in der Lage ist, die absorbierte Energie in thermische Energie genügender Intensität umzuwandeln, um die Oberflächenzone der Bilderzeugungsoberfläche (14) in dem vorbestimmten erhöhten Temperaturbereich zu verflüssigen; - die Oberflächenzone ergibt im flüssigen Zustand eine Kapillarströmung in benachbarte Abschnitte der Bilderzeugungssubstanz (18), wodurch im wesentlichen die Schicht (16) aus der Bilderzeugungssubstanz auf dem Trägerband (12) festgelegt wird, wenn die Oberflächenzone abkühlt, wobei die Oberflächenzone ein Polymermaterial jener Art aufweist, das sich in kurzer Zeit verflüssigt und das in kurzer Zeit erstarrt.

2. Thermisches Bildaufzeichnungsmaterial nach Anspruch 1, bei welchem die Schicht (16) aus porösen oder teilchenförmigen Bilderzeugungssubstanzen (18) eine Kohäsivfestigkeit aufweist, die größer ist als die Adhäsivfestigkeit zwischen der Bilderzeugungssubstanz (18) und der Bilderzeugungsoberfläche (14).

3. Thermisches Bildaufzeichnungsmaterial nach Anspruch 2, bei welchem das Trägerband (12) ein selbsttragendes Blatt mit einer Dicke von etwa 1 bis etwa 1000 um ist.

4. Thermisches Bildaufzeichnungsmaterial nach Anspruch 3, bei welchem das Trägerband (12) aus einem thermoplastischen Material besteht, das eine Oberflächenstruktur besitzt, die, wenn sie Temperaturen von etwa 400ºC ausgesetzt wird, einen erheblichen Viskositätsabfall von etwa 10&sub1;&sub3; Pa·s auf etwa 0,001 Pa·s unterworfen wird.

5. Thermisches Bildaufzeichnungsmaterial nach Anspruch 4, bei welchem das Trägerband (12) aus einem Material der Gruppe Polyäthylenterephthalat, Polystyrol, Polypropylen, Polyäthylen, einem Mischpolymerisat aus Styrol und Acrylnitril, Polyvinylchlorid, Polycarbonat und Vinylidenchlorid besteht.

6. Thermisches Bildaufzeichnungsmaterial nach Anspruch 4, bei welchem das Trägerband (12) auf seiner der Bilderzeugungsoberfläche (14) gegenüberliegenden Seite mit einer Papierschicht versehen ist.

7. Thermisches Bildaufzeichnungsmaterial nach Anspruch 4, bei welchem das Trägerband (12) mit einem Überzug (12b') aus einem Material der Gruppe von Polystyrol und Styrolacrylnitril besteht.

8. Thermisches Bildaufzeichnungsmaterial nach Anspruch 1, bei welchem die Schicht (16) der Bilderzeugungssubstanz (18) ein Pigment umfaßt.

9. Thermisches Bildaufzeichnungsmaterial nach Anspruch 8, bei welchem die Schicht (16) aus Bilderzeugungssubstanz (18) eine Dicke zwischen etwa 0,1 bis etwa 10 um aufweist.

10. Thermisches Bildaufzeichnungsmaterial nach Anspruch 9, bei welchem das Pigment Kohlenstoff mit einer Teilchengröße von etwa 0,1 bis etwa 10 um aufweist.

11. Thermisches Bildaufzeichnungsmaterial nach Anspruch 9, bei welchem das Pigment Graphit ist.

12. Thermisches Bildaufzeichnungsmaterial nach Anspruch 9, bei welchem das Pigment Phthalocyanin-Pigment ist.

13. Thermisches Bildaufzeichnungsmaterial nach Anspruch 10, bei welchem der Kohlenstoff ein oberflächenaktives Mittel aufweist.

14. Thermisches Bildaufzeichnungsmaterial nach Anspruch 13, bei welchem das oberflächenaktive Mittel aus Ammoniumperfluoralkylsulfonat besteht.

15. Thermisches Bildaufzeichnungsmaterial nach Anspruch 10, bei welchem der Kohlenstoff einen Binder aufweist, um das Bildaufzeichnungsmaterial kohäsiver zu machen.

16. Thermisches Bildaufzeichnungsmaterial nach Anspruch 15, bei welchem der Binder aus einem Material der Gruppe von Polyäthyloxazolin, Gelatine, Polyvinylalkohol, Gummiarabicum, Methylcellulose, Polyvinylpyrrolidon und Polystyrol-Latex besteht.

17. Thermisches Bildaufzeichnungsmaterial nach Anspruch 9, bei welchem die Schicht (16) aus Bilderzeugungssubstanzen Polytetrafluoräthylen enthält.

18. Thermisches Bildaufzeichnungsmaterial nach Anspruch 17, bei welchem das Polytetrafluoräthylen in dem Pigment in einem Verhältnis zwischen 1 : 2 und 1 : 20 Gewichtsprozent vorhanden ist.

19. Thermisches Bildaufzeichnungsmaterial nach Anspruch 9, bei welchem die Schicht (16) aus Bilderzeugungssubstanzen Chitin aufweist.

20. Thermisches Bildaufzeichnungsmaterial nach Anspruch 9, bei welchem die Schicht (16) aus Bilderzeugungssubstanzen Polyamid enthält.

21. Thermisches Bildaufzeichnungsmaterial nach Anspruch 1, bei welchem die Schicht (16) aus Bilderzeugungssubstanz (18) ein Pigment und einen Binder aufweist, um das Pigment klebefähig zu machen, wobei das Pigment in einem Verhältnis zwischen 40 : 1 und etwa 1 : 2 Gewichtsprozenten relativ zu dem Binder vorhanden ist.

22. Thermisches Bildaufzeichnungsmaterial nach Anspruch 21, bei welchem das Verhältnis etwa 5 : 1 beträgt.

23. Thermisches Bildaufzeichnungsmaterial nach Anspruch 1, welches außerdem ein Abstreifblatt (24) in der Schicht (16) aus Bilderzeugungssubstanzen auf jener Oberfläche enthält, die dem Trägerband (12) gegenüberliegt.

24. Thermisches Bildaufzeichnungsmaterial nach Anspruch 23, bei welchem das Abstreifblatt (24e) aus einem Polymerblatt besteht, das eine Oberfläche aufweist, die mit einem druckempfindlichen Kleber (24e') beschichtet ist.

25. Thermisches Bildaufzeichnungsmaterial nach Anspruch 23, bei welchem das Abstreifblatt (24b) aus einem Material der Gruppe folgender Materialien besteht: carboxyliertes Äthylenvinylacetat, Polyvinylacetat, ein Mischpolymerisat aus carboxyliertem Äthylenvinylacetat und Polyvinylacetat, und Papier (24b''), welches mit Äthylenvinylacetat überzogen ist.

26. Thermisches Bildaufzeichnungsmaterial nach Anspruch 23, welches außerdem einen Überzug (24b') aufweist, um die Abriebfestigkeit der Schicht (16b) von Bilderzeugungssubstanzen zu erhöhen, wobei diese zwischen dem Abstreifblatt (24b) und der Schicht aus Bilderzeugungssubstanzen angeordnet ist.

27. Thermisches Bildaufzeichnungsmaterial nach Anspruch 26, bei welchem der abriebfeste Überzug (24b') aus einem mikrokristallinen Wachs besteht.

28. Thermisches Bildaufzeichnungsmaterial nach Anspruch 23, bei welchem das Abstreifblatt (24d) mit einem Schutzblatt (24d') versehen ist.

29. Thermisches Bildaufzeichnungsmaterial nach Anspruch 28, bei welchem das Schutzblatt (24d') aus Papier besteht.

30. Thermisches Bildaufzeichnungsmaterial nach Anspruch 1, bei welchem das Trägerband (12) doppeltbrechend ist.

31. Thermisches Bildaufzeichnungsmaterial nach Anspruch 1, welches außerdem eine infrarot-Absorptionsschicht (34) enthält.