DE3877919T2 - Erhoehung der farbstoff-uebertragungs-effektivitaet in farbstoff-donorelementen, die bei der waerme-farbstoffuebertragung verwendet werden. - Google Patents
Erhoehung der farbstoff-uebertragungs-effektivitaet in farbstoff-donorelementen, die bei der waerme-farbstoffuebertragung verwendet werden.Info
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Description
- Diese Erfindung betrifft Materialien, die einem Farbstoff- Donorelement zugegeben werden können, um die Farbstoff- Übertragungswirksamkeit zu verbessern.
- In den vergangenen Jahren sind thermische Übertragungssysteme entwickelt worden, um Kopien von Bildern herzustellen, die auf elektronischem Wege mittels einer Farb- Videokamera hergestellt wurden. Nach einer Methode zur Herstellung derartiger Kopien wird ein elektronisches Bild zunächst einer Farbtrennung durch Farbfilter unterworfen. Die entsprechenden farbgetrennten Bilder werden dann in elektrische Signale überführt. Diese Signale werden dann dazu verwendet, um blaugrüne, purpurrote und gelbe elektrische Signale zu erzeugen. Diese Signale werden dann einem Thermodrucker zugeführt. Um eine Kopie oder einen Druck zu erhalten, wird ein blaugrünes, purpurrotes oder gelbes Farbstoff-Donorelement gegenüber einem Farbstoff- Empfangselement plaziert. Die beiden werden dann zwischen einen Thermo-Druckerkopf und eine Walze eingeführt. Ein Thermo-Druckerkopf vom Strichtyp wird dazu verwendet, um Wärme von der Rückseite des Farbstoff-Donorblattes zuzuführen. Der Thermo-Druckerkopf weist viele Heizelemente auf und wird nacheinander als Folge der blaugrünen, purpurroten und gelben Signalen aufgeheizt. Das Verfahren wird dann für die zwei anderen Farben wiederholt. Eine harte Farbkopie wird auf diese Weise erhalten, die dem Originalbild entspricht, das auf einem Schirm betrachtet werden kann. Weitere Details dieses Verfahrens und einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens finden sich in der US-PS 4 621 271 von Brownstein mit dem Titel "Apparatus and Method For Controlling A Thermal Printer Apparatus" vom 4. November 1986.
- Es ist stets wünschenswert, so viel wie möglich Farbstoff mit der geringstmöglichen thermischen Energie in Farbstoff- Übertragungssystemen unter Verwendung eines Thermokopfes zu übertragen. Die Menge an Farbstoff, die von einem Farbstoff-Donor auf ein Empfangselement durch thermische Farbstoff- übertragung übertragen werden kann, hängt von der Farbstoffübertragungswirksamkeit ab. Es gibt Verbindungen, die dem Farbstoff-Donor zugesetzt wurden, um die Farbstoff- Übertragungswirksamkeit zu erhöhen, und die es ermöglichen, eine bestimmte Farbstoffmenge mit weniger Energie zu übertragen. Diese Verbindungen leiden jedoch unter einem oder mehreren Nachteilen. Beispielsweise leiden einige Verbindungen, deren Verwendung versucht wurde, daran, daß sie eine Kristallisation des Farbstoffes verursachen. Andere Verbindungen haben vorteilhafte Effekte auf die Farbstoffübertragung zu Beginn, verlieren jedoch diesen Effekt bei der Aufbewahrung des Farbstoff-Donors.
- In der JP 62/132 676 sind Verbindungen offenbart worden, die als "Diffusionspromotoren" beschrieben werden. Diese Verbindungen werden in einem Blindrahmen oder Blindbereich eines Farbstoff-Donorelementes aufgetragen, seperat von den Farbstoffbereichen.
- Bei Anwendung eines solchen die Diffusion fördernden Materials, das in einem Blindbereich, getrennt von dem Farbstoffbereich, aufgetragen wird, ergeben sich Probleme. Ein solches Verfahren erfordert eine separate Aufheizstufe während des Entwicklungsprozesses, um das Material dem Empfangselement zuzuführen. Es treten zusätzliche Herstellungskosten auf durch die Beschichtung des Materials separat von dem Farbstoff wie auch zusätzliche Kosten bei der thermischen Übertragung eines solchen Materials.
- Aufgabe dieser Erfindung ist es, einen Weg aufzufinden, der es ermöglicht, ein Material zu verwenden, das die Farbstoff- Übertragüngswirksamkeit erhöht, ohne daß es separat von der Farbstoffschicht aufgetragen werden muß. Eine andere Aufgabe dieser Erfindung ist es, ein solches Material bereitzustellen, das die Kristallisation des Farbstoffes im Farbstoff- Donor nicht fördert und das seine vorteilhaften Effekte auch bei der Aufbewahrung des Donorelementes beibehält.
- Diese und andere Aufgaben werden erfindungsgemäß mit einem Farbstoff-Donorelement für die thermische Farbstoffübertragung gelöst, das einen Träger aufweist, auf dessen einer Seite sich ein in einem polymeren Bindemittel dispergierter Farbstoff befindet und das dadurch gekennzeichnet ist, daß das Farbstoff-Donorelement ein farbloses nicht polymeres Material für die Erhöhung der Farbstoff-Übertragungswirksamkeit enthält, daß der folgenden Formel entspricht:
- worin D steht für -CO-, -SO&sub2;NR-, -CONR-, -CO-CHR-CO-,
- worin R für H oder eine substituierte oder unsubstituierte Alkylgruppe mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen steht, z.B. Methyl, Ethyl, Propyl, Isopropyl, Butyl, Pentyl, Hexyl, Methoxyethyl, Benzyl, 2-Cyanoethyl, Methoxycarbonylmethyl, usw.
- Diese Verbindungen führen zu einer Erhöhung der Farbstoff- Übertragungswirksamkeit, indem sie zu einer äquivalenten Dichte führen unter Anwendung weniger Energie als im Falle eines Farbstoff-Donors, der diese Verbindungen nicht enthält.
- Die oben beschriebenen Materialien können direkt in die Farbstoffschicht des Farbstoff-Donors eingearbeitet werden oder in eine benachbarte Schicht, in der sie in effektivem Kontakt mit dem Farbstoff stehen. Das Material kann in jeder Menge verwendet werden, die für den beabsichtigten Zweck effektiv ist. Im allgemeinen werden gute Ergebnisse bei einer Konzentration von 0,05 bis 0,3 g/m² erhalten oder 30 bis 300 Gew.-% des aufgetragenen Farbstoffs.
- Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung steht D in der oben angegebenen Formel für -CO-CHR-CO-, worin R für Wasserstoff steht. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform steht D für -SO&sub2;NR-, worin R für -C&sub2;H&sub5; steht. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform steht D für -CONR-, worin R die Bedeutung von Methyl oder Ethyl hat.
- Ein jeder Farbstoff kann in der Farbstoffschicht des Farbstoff-Donorelementes der Erfindung verwendet werden, vorausgesetzt, er ist auf die Farbstoff-Empfangsschicht bei Einwirkung von Wärme übertragbar. Besonders gute Ergebnisse werden mit sublimierbaren Farbstoffen erzielt, wie beispielsweise (purpurrot) (gelb) (blaugrün)
- oder beliebigen Farbstoffen, wie sie in der US-PS 4 541 830 beschrieben werden. Die oben angegebenen Farbstoffe können einzeln oder in Kombination zur Erzeugung eines monochromen Bildes verwendet werden. Die Farbstoffe können in einer Beschichtungsstärke von 0,05 bis 1 g/m² eingesetzt werden und sind vorzugsweise hydrophob.
- Der Farbstoff im Farbstoff-Donorelement liegt in einem polymeren Bindemittel dispergiert vor, z.B. einem Cellulosederivat, z.B. Celluloseacetathydrogenphthalat, Celluloseacetat, Celluloseacetatpropionat, Celluloseacetatbutyrat, Cellulosetriacetat; einem Polycarbonat; Poly(styrol-co- acrylonitril), einem Poly(sulfon) oder einem Poly(phenylenoxid). Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung besteht das Bindemittel aus Celluloseacetatpropionat oder Celluloseacetatbuyrat. Das Bindemittel kann in einer Beschichtungsstärke von 0.1 bis 5 g/m² verwendet werden.
- Die Farbstoffschicht des Farbstoff-Donorelementes kann auf den Träger aufgeschichtet werden oder unter Anwendung einer Drucktechnik, beispielsweise dem Gravure-Verfahren aufgedruckt werden.
- Ein beliebiges Material kann als Träger für das Farbstoff- Donorelement der Erfindung verwendet werden, vorausgesetzt, es ist dimensionsstabil und vermag der Wärme der Thermo- Druckerköpfe zu widerstehen. Zu derartigen Materialien gehören Polyester, z.B. Poly(ethylenterephthalat); Polyamide; Polycarbonate; Pergamentpapier; Kondensatorpapier; Celluloseester; fluorierte Polymere; Polyether; Polyacetale; Polyolefine; sowie Polyimide. Der Träger weist im allgemeinen eine Stärke von 2 bis 3 um. Er kann gegebenenfalls mit einer Haftschicht beschichtet sein.
- Die Rückseite des Farbstoff-Donorelementes kann mit einer Gleitschicht beschichtet sein, um den Druckerkopf daran zu hindern, an dem Farbstoff-Donorelement haftenzubleiben. Eine derartige Gleitschicht enthält ein Gleitmittel, z.B. ein oberflächenaktives Mittel, ein flüssiges Gleitmittel, ein festes Gleitmittel oder Mischungen hiervon, mit oder ohne polymeres Bindemittel.
- Das Farbstoff-Empfangselement, das mit dem Farbstoff- Donorelement der Erfindung verwendet wird, weist normalerweise einen Träger auf, auf dem sich eine Farbbild-Empfangsschicht befindet. Der Träger kann aus einer transparenten Folie bestehen, z.B. aus Poly(ethylenterephthalat) oder aus einem reflektierenden Material, wie z.B. einem barytierten Papier, einem mit Polyethylen beschichteten Papier, einem weißen Polyester (Polyester mit einem einverleibten weißem Pigment), usw.
- Die Farbbild-Empfangsschicht kann beispielsweise ein Polycarbonat, ein Polyurethan, einen Polyester, Polyvinylchlorid, Poly(styrol-co-acrylonitril), Poly(caprolacton) oder Mischungen hiervon enthalten. Die Farbbild-Empfangsschicht kann in jeder Menge vorliegen, die für den beabsichtigten Zweck geeignet ist. Im allgemeinen werden gute Ergebnisse mit einer Konzentration von 1 bis 5 g/m² erhalten.
- Wie oben angegeben, werden die Farbstoff-Donorelemente der Erfindung zur Herstellung eines Farbstoff-Übertragungsbildes verwendet. Ein solches Verfahren umfaßt die bildweise Erhitzung eines Farbstoff-Donorelementes, wie oben beschrieben, und die Übertragung eines Farbstoffbildes auf ein Farbstoff- Empfangselement unter Erzeugung des Farbstoff-Übertragungsbildes.
- Das Farbstoff-Donorelement der Erfindung kann in Blattform verwendet werden oder in Form einer endlosen Rolle oder eines endlosen Bandes. Wird eine endlose Rolle oder ein endloses Band verwendet, so kann dieses lediglich einen Farbstoff aufweisen oder alternierende Bereiche von anderen verschiedenen Farbstoffen, z.B. sublimierbaren blaugrünen und/oder purpurroten und/oder gelben und/oder schwarzen oder anderen Farbstoffen. Derartige Farbstoffe werden in den US- PS 4 541 830; 4 698 651; 4 695 287 und 4 701 439 beschrieben. Dies bedeutet, daß Ein-, Zwei-, Drei- oder Vier-Farbelemente (oder Elemente mit einer noch höheren Anzahl von Farben) in den Bereich dieser Erfindung fallen.
- Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindunge weist das Farbstoff-Donorelement einen Poly(ethylenterephthalat)- träger auf, der in Folge mit wiederkehrenden Bereichen von blaugrünem, purpurrotem und gelbem Farbstoff beschichtet ist, wobei die oben angegebenen Verfahrensstufen nacheinander für jede Farbe durchgeführt werden, um ein Dreifarb- Übertragungsbild zu erhalten. Wird das Verfahren lediglich für eine einzelne Farbe durchgeführt, so wird natürlich ein monochromes Farbstoffübertragungsbild erhalten.
- Eine Zusammenstellung für eine thermische Farbstoffübertragung unter Anwendung der Erfindung umfaßt
- a) ein Farbstoff-Donorelement, wie oben beschrieben, und
- b) ein Farbstoff-Empfangselement, wie oben beschrieben,
- wobei das Farbstoff-Empfangselement in eine Position über dem Farbstoff-Donorelement gebracht wird, so daß die Farbstoffschicht des Donorelementes in Kontakt mit der Farbbild-Empfangsschicht des Empfangselementes gelangt.
- Die oben beschriebene Zusammenstellung mit den zwei Elementen kann zu einer integralen Einheit zusammengefügt werden, wenn ein monochromes Bild hergestellt werden soll. Dies kann dadurch geschehen, daß die beiden Elemente temporär miteinander zur Haftung gebracht werden, und zwar an ihren Rändern. Nach der Übertragung kann das Farbstoff- Empfangselement abgestreift werden, unter Freisetzung des Farbstoffübertragungsbildes.
- Soll ein dreifarbiges Bild hergestellt werden, so wird die obige Zusammenstellung dreimal gebildet, wenn Wärme durch den Thermodruckerkopf zugeführt wird. Nachdem der erste Farbstoff übertragen worden ist, werden die Elemente voneinander abgestreift. Ein zweites Farbstoff-Donorelement (oder ein anderer Bereich des Donorelementes mit einem unterschiedlichen Farbstoffbereich) wird dann registerartig mit dem Farbstoff-Empfangselement in Kontakt gebracht und das Verfahren wird wiederholt. Die dritte Farbe wird in gleicher Weise erzeugt.
- Das folgende Beispiel soll die folgenden Erfindung weiter veranschaulichen.
- Ein Purpurrot-Farbstoff-Donorelement wurde hergestellt durch Beschichtung eines 6um starken Poly(ethylenterephthalat)- Trägers mit:
- 1) Einer die Haftung verbessernden Schicht aus einem Titaniumalkoxid (duPont Tyzor TBT ) (0,12 g/m²), aufgetragen aus einer Lösungsmittelmischung aus n- Propylacetat und n-Butylalkohol und
- 2) einer Farbstoffschicht mit dem purpurrotem Farbstoff wie oben angegeben (0,17 g/m²) in einem Celluloseacetatpropionatbindemittel (2,5% Acetyl, 45% Propionyl) (0,31 g/m²) aufgetragen aus einer Lösungsmittelmischung aus Toluol, Methanol und Cyclopentanon, sowie der aromatischen Verbindung, die in der Tabelle aufgeführt ist (0,17 g/m²).
- Auf die Rückseite des Farbstoff-Donors wurden aufgetragen:
- 1) Eine die Haftung verbessernde Schicht aus einem Titaniumalkoxid (duPont Tyzor TBT ) (0,12 g/m²), aufgetragen aus einer Lösungsmittelmischung aus n- Propylacetat und n-Butylalkohol und
- 2) eine Gleitschicht mit dem folgenden Material für die Reihen A und D:
- Emralon 329 (Acheson Colloids Corp.), einem trockenen Filmgleitmittel aus Poly(tetrafluoroethylen)teilchen in einem Cellulosenitratharzbindemittel (0,54 g/m²), aufgetragen aus einer Lösungsmittelmischung aus n- Propylacetat, Toluol, Isopropylalkohol und n-Butylalkohol;
- Im Falle der Reihe B wurde das gleiche Material wie im Falle der Reihe A verwendet, jedoch wurden zusätzlich zugesetzt Petrarch Systems PS513 , d.h. ein Polysiloxan mit endständigen Aminogruppen (0,004 g/m²); p-Toluolsulfonsäure (2,5% des Gewichtes des Polysiloxans); und BYK-320 (BYK Chemie, USA), d.h. ein Copolymer aus einem Polyalkylenoxid und einem Methylalkylsiloxan (0,008 g/m²);
- die Reihe C entsprach der Reihe A, enthielt jedoch auch S-232 -Wachs (Shamrock Technologies) (mikronisierte Mischung von Polyethylen- und Carnaubawachsteilchen) (0,016 g/m²).
- Die Farbstoff-Donorelemente wurden dann sieben Tage lang bei 49ºC und 50%iger relativer Luftfeuchtigkeit inkubiert.
- Ein Farbstoff-Empfangselemement wurde hergestellt aus einem im Handel erhältlichen Papiermaterial einer Stärke von 165 um aus einer Mischung von harter Holzkraft- und weicher gebleichter Holz-Sulfidpulpe. Das Papiermaterial wurde dann einer Extruderbeschichtung unterworfen mit einer Mischung aus Polyethylen mittlerer Dichte und Polyethylen hoher Dichte im Verhältnis von ungefähr 1:4 (12 g/m²) mit ungefähr 6 Gew.-% Titandioxid und 1,5 Gew.-% Zinkoxid. Der Träger wurde dann mit den folgenden Schichten beschichtet:
- (a) Einer die Haftung verbessernden Schicht aus Poly(acrylonitril)-co-vinylidenchlorid-co-acrylsäure (Gew.-Verhältnis, 14:79:7) (0,54 g/m²), aufgetragen aus einer Lösungsmittelmischung aus Butanon und Cyclopentanon und
- (b) einer Farbstoff-Empfangsschicht aus Makrolon 5705 Polycarbonat (Bayer AG) (2,9 g/m²), 1,4-Didecoxy-2,5- Dimethoxybenzol (0,38 g/m²), und FC-431 (3M Corp.) als oberflächenaktive Mittel (0,016 g/m²), aufgetragen aus Methylenchlorid.
- Die Farbstoffseite des Farbstoff-Donorelementstreifens einer Größe von ungefähr 10 cm x 13 cm wurde in Kontakt mit der Farbbild-Empfangsschicht des Farbstoff-Empfangselementes von gleicher Größe gebracht. Die Zusammenstellung wurde auf einer Gummiwalze eines Durchmessers von 60 mm befestigt, die mittels eines Schrittmotors angetrieben wurde. Ein TDK- Thermo-Druckerkopf (Nr. L-231) (im Thermostaten bei 26ºC gehalten) wurde mit einer Kraft von 3,6 kg gegen die Farbstoff-Donorelementseite der Zusammenstellung gepreßt, wodurch dieses gegen die Gummiwalze gedrückt wurde.
- Die Bildelektronik wurde aktiviert, wodurch das Donor/- Empfangselement zwischen Druckerkopf und Walze mit einer Geschwindikeit von 6,9 mm/sec hindurchgezogen wurde. Gleichzeitig wurden die Widerstandselemente in dem Thermo- Druckerkopf mit Impulsen von 29 usec/Impuls bei 128 usec- Intervallen während der 33 msec/Dot-Druckzeit beaufschlagt. Testbilder mit graduierten Dichtestufen wurden unter Anwendung einer "Impuls-Bildherstellungs-" Technik erzeugt, wie in der US-PS 4 621 271 von Brownstein beschrieben. Die Impulse/Dot wurden stufenweise von 0 auf 255 erhöht. Die dem Druckerkopf zugeführte Spannung lag bei ungefähr 23,5 Volt, entsprechend einer unmittelbaren Spitzenleistung von 1,3 Watt/Dot und einer maximalen Gesamtenergie von 9,6 mJoule/Dot.
- Das Farbstoff-Empfangselement wurde von dem Farbstoff-Donor abgetrennt, worauf die Status A-Gründichten eines jeden übertragenen Bildes, bestehend aus einer Reihe von 11 graduierten Dichtestufen von einem cm², abgelesen wurden. Die maximale Dichte, D-max, wurde aufgezeichnet. Die Energie (Anzahl von Impulsen), die erforderlich war, um eine Dichte von 2,0 erzeugen, wurde ebenfalls errechnet. Auf diese Weise konnte die relative Wirksamkeit der thermischen Farbstoffübertragung (Impulse für eine Dichte von 2,0) effektiv verglichen werden.
- Im allgemeinen sind für die Durchführung der Erfindung geeignete Materialien solche, die eine Dichte von 2,0 nach der Donor-Inkubierung erzeugen, mit mindestens 5% weniger Energie (ungefähr 12 bis 15 Impulse weniger) und die keinen maximalen Dichteverlust von größer als 0,5 zeigen, im Vergleich mit einem Vergleichsmaterial, das kein zugesetztes Material enthält. Es wurden die folgenden Ergebnisse erhalten: Tabelle Reihe Verbindung Impulse/D=2,0 Dmax Beob. Δ Vergl. Vergleich Erfindung ohne (Vergleich) Benzamid p-Toluamid Phenylbenzoat p-Toluolsulfonamid Tabelle (Forts.) Reihe Impulse/D=2.0 Dmax Beob. Δ Vergl. Invention ohne (Vergl.) Tabelle (Forts.) Reihe Impulse D=2.0 Dmax Beob. Δ Vergl. ohne (Vergl.)
- Die angegebenen Ergebnisse zeigen, daß Materialien, die gemäß der Erfindung verwendet werden, mindestens eine Dichte von 2,0 nach der Donor-Inkubierung erzeugen, mit mindestens 5% weniger Energie (ungefähr 12 bis 15 Impulse weniger), ohne einen Verlust an maximaler Dichte von größer als 0,5 im Vergleich zu einem Vergleichsmaterial zu zeigen, dem kein Material zugesetzt wurde.
Claims (7)
1. Farbstoff-Donorelement für die thermische
Farbstoffübertragung mit einem Träger, der auf einer seiner Seiten
einen in einem polymeren Bindemittel dispergierten
Farbstoff aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das
Farbstoff-Donorelement ein farbloses, nicht-polymeres Material
für die Erhöhung der Farbstoff-Übertragungswirksamkeit
der folgenden Formel enthält:
in der D für -CO-, -SO&sub2;NR-, -CONR-, -CO-CHR-CO-,
steht,
worin R gleich H ist oder eine substituierte oder
unsubstituierte Alkylgruppe mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen.
2. Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das
polymere Bindemittel Celluloseacetatpropionat oder
Celluloseacetatbutyrat umfasst.
3. Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß D
für -CO-CHR-CO-steht, worin R gleich Wasserstoff ist.
4. Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß D
für -SO&sub2;NR- steht, worin R gleich -C&sub2;H&sub5; ist.
5. Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß D
für -CONR- steht.
6. Element nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß R
für Methyl oder Ethyl steht.
7. Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der
Träger ein Poly(ethylenterephthalat)träger ist und daß
die Farbstoffschicht aufeinanderfolgende, sich
wiederholende Bereiche aus blaugrünem, purpurrotem und gelbem
Farbstoff aufweist.
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