DE60004229T2

DE60004229T2 - Zufällig mikrogeprägte Aufnahmemedien

Info

Publication number: DE60004229T2
Application number: DE60004229T
Authority: DE
Inventors: P. Lori ENGLE; T. Robert FEHR; R. Patrick FLEMING; D. Paul GRAHAM; A. Douglas HUNTLEY; J. Verna LEMIRE; L. Jeffrey SOLOMON; R. Todd WILLIAMS; M. Caroline YLITALO
Original assignee: 3M Innovative Properties Co
Current assignee: 3M Innovative Properties Co
Priority date: 1999-06-01
Filing date: 2000-05-31
Publication date: 2004-04-22
Anticipated expiration: 2020-06-01
Also published as: WO2000073082A1; EP1189758A1; CN1353647A; US6649249B1; EP1189758B1; AU5452500A; CN1167553C; DE60004229D1; JP2003500262A; ATE246096T1

Description

Diese Anmeldung betrifft Tintenstrahldruckmedien, mit denen die Trocknungszeiten der Tintenstrahltinte verbessert, die Abriebfestigkeit des Tintenstrahlbildes nach dem Trocknen verbessert und durch Tröpfchenbildung der Tinte, Verlaufen der Tinte oder Rissbildung verursachte sichtbare Defekte verhindert und so eine verbesserte Druckqualität erreicht werden sollen.
Bildgrafiken sind im modernen Leben überall zu finden. Bilder und Daten, die warnen, bilden, unterhalten, werben usw., werden auf eine Vielzahl innen und außen befindlicher, senkrechter und horizontaler Flächen aufgebracht. Nicht einschränkende Beispiele für Bildgrafiken reichen von Werbung auf Wänden oder Seiten von Lastwagen über Plakate, die den Start eines neuen Films ankündigen, bis zu Warnhinweisen nahe der Kante von Treppen und dergleichen.
Die Verwendung von Thermo- oder Piezo-Tintenstrahltinten hat in den letzten Jahren durch die beschleunigte Entwicklung preiswerter und effizienter Tintenstrahldrucker, Tintenabgabesysteme und dergleichen stark zugenommen.
Die Hardware zum Thermotintenstrahldrucken ist im Handel von verschiedenen multinationalen Unternehmen erhältlich, einschließlich, ohne darauf eingeschränkt zu sein, die Hewlett-Packard Corporation aus Palo Alto, CA; die Encad Corporation aus San Diego, CA; die Xerox Corporation aus Rochester, NY; die Colorspan Corporation aus Eden Prairie, MN und Mimaki Engineering Co., Ltd., aus Tokio, Japan. Die Zahl und Vielfalt von Druckern verändert sich rasch, denn die Hersteller von Druckern verbessern laufend ihre Produkte für Verbraucher. Drucker werden sowohl in den Größen Desktop als auch Breitformat hergestellt, je nach der Größe der erwünschten fertigen Bildgrafik. Nicht einschränkende Beispiele für beliebte Thermotintenstrahldrucker im kommerziellen Umfang sind die NOVAJET PRO Drucker von der Encad Corporation und die Drucker 650C, 750C und 2500CP von Hewlett-Packard. Nicht einschränkende Beispiele für populäre Breitformat- Thermotintenstrahldrucker umfassen die DesignJet Drucker von Hewlett-Packard, wobei der 2500CP bevorzugt ist, weil er eine Auflösung von 600 × 600 Punkten pro Inch (dots per inch = dpi) mit einer Tröpfchengröße nahe etwa 20 Picoliter (pL) hat.
Die Minnesota Mining and Manufacturing Company (3M) aus St. Paul, MN, vermarktet die GRAPHIC MAKER INKJET-Software, die für die Umwandlung digitaler Bilder aus dem Internet, ClipArt oder aus Digitalkameras in Signale an Thermotintenstrahldrucker zum Drucken solcher Bildgrafiken nützlich ist.
Tintenstrahltinten verschiedener multinationaler Unternehmen sind auch im Handel erhältlich, insbesondere von der Minnesota Mining and Manufacturing Company, die pigmentierte Tintenstrahltinten der Serien 8551, 8552, 8553 und 8554 vermarktet. Die Verwendung von vier Prozessfarben Cyanblau, Magenta, Gelb und Schwarz (im Allgemeinen abgekürzt = "CMYK") erlaubt die Bildung von bis zu 256 Farben oder mehr im digitalen Bild.
Die Medien für Tintenstrahldrucker durchlaufen ebenfalls eine beschleunigte Entwicklung. Weil Tintenstrahlbildgebungstechniken bei kommerziellen Anwendungen und solchen für Verbraucher sehr beliebt geworden sind, hat sich die Fähigkeit, einen PC zum Drucken eines farbigen Bildes auf Papier oder andere Aufnahmemedien zu verwenden, von Tinten auf Farbstoffbasis zu Tinten auf Pigmentbasis erweitert. Das Medium muss dieser Veränderung gerecht werden. Tinten auf Pigmentbasis ergeben dauerhaftere Bilder, wegen der größeren Größe des farbgebenden Stoffs im Vergleich zu Farbstoffmolekülen.
Tintenstrahldrucker werden inzwischen allgemein zum elektronischen Breitformatdrucken für Anwendungen wie Ingenieurs- und Architekturzeichnungen eingesetzt. Wegen der Einfachheit der Betriebs und Wirtschaftlichkeit von Tintenstrahldruckern verspricht dieses Bildgebungsverfahren der Druckindustrie ein besonders hohes Wachstumspotential bei der Erzeugung von "Image on Demand" (Bild auf Anforderung) Grafiken im Breitformat von Präsentationsqualität.
Daher können die Komponenten eines Tintenstrahlsystems, das zur Erstellung von Grafiken verwendet wird, in drei Hauptkategorien eingeteilt werden:

1. Computer, Software, Drucker
2. Tinte
3. Aufnahmemedium

Computer, Software und Drucker steuern die Größe, Anzahl und Platzierung der Tintentröpfchen und transportieren das Aufnahmemedium durch den Drucker. Die Tinte enthält den farbgebenden Stoff, der das Bild formt, und den Träger für diesen farbgebenden Stoff. Das Aufnahmemedium stellt den Aufbewahrungsort zur Verfügung, der die Tinte aufnimmt und festhält. Die Qualität des Tintenstrahlbildes ist eine Funktion des Gesamtsystems. Jedoch sind die Zusammensetzungen und die Wechselwirkung zwischen Tinte und Aufnahmemedium in einem Tintenstrahlsystem am wichtigsten.
Das Publikum und die zahlenden Kunden wünschen und fordern Bildqualität zu sehen. Vom Erzeuger der Bildgrafik werden an das Tintenstrahlmedium/Tintensystem aus der Druckerei zahlreiche weitere, unklare Anforderungen gestellt. Außerdem kann das Aussetzen an Umwelteinflüsse zusätzliche Anforderungen an das Medium und die Tinte stellen (je nach Anwendung der Grafik).
Derzeitige Tintenstrahlaufnahmemedien, die mit Zusammensetzungen gemäß der in US Patent Nr. 5,747,148 (Warner et al.) und den PCT-Patentschriften Nr. WO 99/07558 (Warner et al.) und WO 99/03685 (Walter et al.) offenbarten Lehre direktbeschichtet sind, werden durch die Minnesota Mining and Manufacturing Company unter den Marken 3M^TM Scotchcal^TM Opaque Imaging Medium 3657–10 und 3M^TM Scotchcal^TM Translucent Imaging Media 3637–20, 8522 bzw. 8544 vermarktet. Ein weiteres Tintenstrahlaufnahmemedium ist in der PCT-Patentschrift Nr. WO 97/33758 (Steelman et al.) offenbart, in der eine hygroskopische Schicht auf einem hydrophilen mikroporösen Medium kombiniert ist.
Tintenstrahltinten basieren typischerweise ganz oder teilweise auf Wasser, wie z. B. in US Patent Nr. 5,271,765 offenbart. Typische Aufnahmemedien für diese Tinten sind glattes Papier oder vorzugsweise spezielle Tintenstrahlaufnahmepapiere, die behandelt oder beschichtet sind, um ihre Aufnahmeeigenschaften oder die Qualität der daraus resultierenden Bilder zu verbessern, wie z. B. in US Patent Nr. 5,213,873 offenbart.
Es sind viele Tintenstrahlaufnahmezusammensetzungen offenbart worden, die sich zur Beschichtung auf Kunststoffe eignen, um sie aufnahmefähig für Tintenstrahlen zu machen. Typischerweise sind diese Aufnahmeschichten aus Gemischen von wasserlöslichen Polymeren zusammengesetzt, die das wässrige Gemisch, das die Tintenstrahltinte umfasst, absorbieren können. Sehr üblich sind hydrophile Schichten, die Poly(vinylpyrrolidon) oder Poly(vinylalkohol) umfassen, wie beispielhaft in US Patent Nr. 4,379,804; 4,903,041 und 4,904,519 angeführt. Ebenfalls bekannt sind Verfahren zum Vernetzen von hydrophilen Polymeren in den Aufnahmeschichten, wie z. B. in US Patent Nr. 4,649,064; 5,141,797; 5,023,129; 5,208,092 und 5,212,008 offenbart. Weitere Beschichtungszusammensetzungen enthalten wasserabsorbierende teilchenförmige Substanzen wie anorganische Oxide, wie z. B. in US-A-5,084,338, 5,023,129 und 5,002,825 offenbart. Ähnliche Eigenschaften sind bei Tintenstrahlpapieraufnahmebeschichtungen zu finden, die ebenfalls teilchenförmige Substanzen enthalten, wie z. B. Maisstärke, wie in US Patent Nr. 4,935,307 und 5,302,437 offenbart.
Der Nachteil, unter dem viele dieser Typen von Tintenstrahlaufnahmemedien für Bildgrafiken leiden, besteht darin, dass sie wasserempfindliche Polymerschichten umfassen. Selbst wenn sie anschließend von einem Laminat bedeckt werden, enthalten sie immer noch eine wasserlösliche oder durch Wasser quellbare Schicht. Diese wasserempfindliche Schicht kann im Laufe der Zeit der Extraktion mit Wasser unterliegen und daher zur Beschädigung der Grafik und dem Abheben des darüber liegenden Laminats führen. Außerdem enthalten einige der üblichen Bestandteile dieser hydrophilen Beschichtungen wasserlösliche Polymere, die sich nicht ideal für die Einwirkung von Wärme und UV-Strahlen eignen, die bei Verwendung im Freien auftritt, so dass ihre Haltbarkeit im Freien eingeschränkt ist. Schließlich scheint die Trocknungsgeschwindigkeit nach dem Bedrucken dieser Materialien bis zur Trockenheit langsam zu sein und die Beschichtung wird durch die Lösungsmittel der Tinte (hauptsächlich Wasser) erweicht oder sogar teilweise gelöst, so dass das Bild leicht beschädigt und klebrig werden kann, ehe es trocken ist.
In den letzten Jahren hat das Interesse an mikroporösen Folien als Tintenstrahlaufnahmematerialen zugenommen, um auf einige oder alle der vorstehenden Nachteile einzugehen. Sowohl die vorstehend genannten Veröffentlichungen von Warner et al. und Waller et al. als auch die Anmeldung von Steelman et al. offenbaren mikroporöse Folien mit vorteilhafter Wirkung. Wenn die Folie auf die Tinte absorbierend wirkt, wird die Tinte nach dem Bedrucken durch die Kapillarwirkung in die Poren der Folie absorbiert und fühlt sich sehr rasch trocken an, weil die Tinte sich nicht mehr an der Oberfläche der gedruckten Grafik befindet. Die Folie braucht nicht unbedingt wasserlösliche oder in Wasser quellbare Polymere zu enthalten, könnte also möglicherweise wärme- und UV-beständig sein und daher nicht anfällig für die Beschädigung durch Wasser.
Poröse Folien sind nicht unbedingt aufnahmefähig für Tintenstrahlen auf Wasserbasis, wenn das Material von Natur aus hydrophob ist, und Verfahren, sie hydrophil zu machen, sind beispielsweise in der PCT-Patentschrift Nr. WO 92/07899 angeführt.
Andere Folien sind aufgrund des Folienmaterials von Natur aus absorbierend für wässrige Tinte, beispielsweise Teslin^TM (eine mit Siliciumdioxid gefüllte mikroporöser Polyolefinfolie), der von PPG Industries erhältlich ist, und vom in US Patent Nr. 4,861,644 offenbarten Typ. Mögliche Probleme bei diesem Typ Material bestehen darin, dass die Bilddichte niedrig sein kann, wenn es mit Tinten auf Farbstoffbasis verwendet wird, je nachdem, wie viel des farbgebenden Mittels nach dem Trocknen in den Poren verbleibt. Eine Möglichkeit, dieses Problem zu vermeiden, besteht darin, die Folie nach dem Bedrucken zu schmelzen, wie z. B. in der PCT-Patentschrift Nr. WO 92/07899 offenbart.
Weitere Methoden bestehen darin, die mikroporöse Folie mit einer Aufnahmeschicht zu beschichten, wie in der PCT-Patentschrift Nr. WO 97/33758 (Steelman et al.) und US Patent Nr. 5,605,750 offenbart.
US Patent Nr. 5,605,750 zeigt beispielhaft eine Pseudoböhmitbeschichtung, die auf eine mit Siliciumdioxid gefüllte mikroporöse Folie wie Teslin^TM aufgebracht ist. Die Beschichtung enthält Aluminiumoxidteilchen vom Pseudoböhmit-Typ mit einem Porenradius von 10 bis 80 A. Ebenfalls offenbart ist eine zusätzliche Schutzschicht aus Hydroxypropylmethylcellulose.
Bei der Verwendung der vorstehend genannten Aufnahmebeschichtungen treten mehrere Probleme auf. Die Geschwindigkeit der Tintenabsorption beträgt höchstens 8 bis 10 ml/sec/m² bei quellbaren Beschichtungen; dies ist langsam im Vergleich zur Geschwindigkeit des Aufbringens der Tintentröpfchen. Zweitens kann das durch viele populäre Breitformattintenstrahldrucker aufgebrachte Tintenvolumen von 140 pL/Tröpfchen (HP2500: 20 pL/Tröpfchen, aber 160 pL/Punkt) Probleme wie "Ausfedern", "Entmischen" und Koasleszienz der Tinte verursachen.
Wie vorstehend ausgeführt, ist das Verhältnis zwischen der Tinte und dem Medium der Schlüssel für die grafische Bildqualität. Bei Druckern, die inzwischen eine Präzision von 1400 × 720 dpi erreichen, ist die Größe des Tintenstrahltröpfchens kleiner als in der Vergangenheit. Wie bereits erwähnt, beträgt die in Breitformattintenstrahldruckem, vor allem und am häufigsten in den Encad^TM Modellen NOVAJET III, IV und Pro verwendete, typische Tröpfchengröße für diese dpi-Präzision etwa 20 Picoliter, einen Bruchteil der früheren Tröpfchengröße von 140 Picoliter. Einige Druckerhersteller versuchen, noch geringere Tröpfchengrößen zu erreichen, während andere Druckerhersteller mit den größeren Tröpfchengrößen für großformatige Grafiken zufrieden sind. Bei pigmentierten Tintenstrahltinten bestimmt die Tröpfchengröße die Menge der Pigmentteilchen, die sich in jedem Tropfen befinden und zu einem vorher festgelegten Bereich des Mediums gelenkt werden.
Wenn das Tintenstrahltintentröpfchen in Kontakt mit dem Rezeptormedium kommt, tritt eine Kombination zweier Dinge auf. Das Tintenstrahltröpfchen diffundiert vertikal in das Medium und diffundiert horizontal entlang der Oberfläche des Aufnahmemediums, so dass sich das Tröpfchen ausbreitet.
Bei Tintenstrahltinten auf Pigmentbasis mit der richtigen Teilchengröße ist jedoch dann, wenn sie mit einer Folie der richtigen Porengröße verwendet werden, eine gewisse Filtration des farbgebenden Stoffs an die Oberfläche der Folie möglich, so dass man gute Dichte und Farbsättigung erreicht. Jedoch können die Bilder immer noch sehr schlecht sein, wenn die Zunahme an Pünktchen aufgrund des "Bandenphänomens" wobei zu wenig Tinte verbleibt, um das richtige Halbtonbild zu erzeugen, nur gering ist.. Wenn die Pünktchengröße zu gering ist, können Fehler aufgrund der Weiterführung der Medien oder Versagen der Düsen am Druckkopf zur Bandenbildung führen. Dieses Problem wäre bei Druckern mit größeren Tröpfchen nicht zu finden, weil größere Tröpfchen frühere Druckfehler abdecken könnten. Wenn die Tröpfchen zu groß sind, geht jedoch die Kantenschärfe verloren. Die Kantenschärfe ist ein Grund für die erhöhte dpi-Bildpräzision. Die Fähigkeit, den Punktdurchmesser zu steuern, ist daher eine wichtige Eigenschaft in einem Tintenstrahlaufnahmemedium.
Schließlich hat die Verwendung pigmentierter Tinten zusätzliche Fragen in Bezug auf Druckqualität aufgeworfen, vor allem das Schlammreißen ("mud cracking"). Schlammreißen ist ein Begriff, den man zur Beschreibung der Beobachtung verwendet, dass quellbare Aufnahmebeschichtungen durch Filtration der Teilchen an der Oberfläche Pigmente aufnehmen und aufquellen, um die Trägerlösungsmittel aufzunehmen, gefolgt von Trocknen, wobei sich Risse im Pigmentteilchenfilm bilden, wenn die Schwellung zurückgeht. Das Bild sieht genauso rissig aus wie ein ausgetrockneter See, in dem der Schlamm Risse aufweist.
Diese Erfindung ist nützlich für die Herstellung von Bildgrafiken unter Verwendung von Tintenstrahldruckern. Unerwarteterweise löst die Erfindung solche häufigen Tintenstrahldruckprobleme wie Ausfedern, Bandenbildung und Rissbildung in Tintenstrahldrucksystemen, indem genau gesteuert wird, wie ein Tintenstrahltröpfchen in Kontakt mit einem Tintenstrahlaufnahmemedium kommt und darauf trocknet.
Die gleichzeitig abgetretene PCT-Patentschrift Nr. WO 99/55537 (Ylitalo et al.) offenbart die Verwendung regelmäßiger, mikrogeprägter Oberflächenmuster als eine Lösung für die Probleme in der Technik.
Regelmäßige, technisch erzeugte, mikrogeprägte Oberflächenmuster könnten auch verschiedene potenzielle Nachteile aufweisen. Eines wäre das Vorliegen von Moire-Mustern, vor allem bei Rasterdruckvorgängen, wobei ein Abtastkopf über das mikrogeprägte Blatt gleitet, um in regelmäßigen Abständen Tintentröpfchen abzugeben. Ein weiteres Problem könnten die Zeit und die Kosten sein, die beim Einsatz der zur Erzeugung der Grundmuster erforderlichen Hochpräzisionsmaschinen entstehen.
Ein Aspekt der Erfindung ist die Verwendung einiger zufälliger, mikrogeprägter Oberflächen, die gute bis ausgezeichnete Ergebnisse beim Drucken grafischer Bilder mit Desktop- oder Großformat-Tintenstrahldruckern liefern. Darüber hinaus könnte die Verwendung dieser zufälligen Oberflächenmuster im Vergleich zum Stand der Technik Vorteile liefern, z. B. der fehlende Moire-Effekt, eine höhere Toleranz kosmetischer Fehler und möglicherweise auch geringere Kosten bei der Herstellung von Werkzeugen.
Ein Aspekt der Erfindung besteht aus einem Aufnahmemedium, umfassend einen Bogen mit zufälliger, mikrogeprägter Oberflächentopographie auf einer Hauptoberfläche des Mediums, wobei der Bogen nicht porös ist. Die mikrogeprägte Oberflächentopographie umfasst mikrogeprägte Elemente, bei denen es sich um Vertiefungen oder Pfosten handelt. Wenn die Elemente Vertiefungen sind, hat jede Vertiefung des Aufnahmemediums vorzugsweise eine mikrogeprägte Kapazität von mindestens etwa 10 pL. Wenn die mikrogeprägten Elemente Pfosten sind, beträgt der Abstand zwischen den Pfosten etwa 10 bis etwa 500 μm, wobei die Pfosten eine Höhe von etwa 10 bis etwa 100 μm sowie Durchmesser von nicht mehr als 100 μm und nicht weniger als 5 μm haben.
"Mikrogeprägte Kapazität" bedeutet, dass die bildgebende Oberfläche in der Lage ist, in jedem oder um jedes mikrogeprägte Element auf der bildgebenden Oberfläche mindestens zwei Tintenstrahltintenfarben aufzunehmen.
"Zufällig" bedeutet, dass ein oder mehrere Merkmale der mikrogeprägten Elemente absichtlich und/oder systematisch auf regellose Weise verändert werden. Beispiele für Merkmale, die absichtlich und/oder systematisch auf regellose Weise verändert werden, sind der Gangabstand, der Abstand von Spitze zu Tal, die Tiefe, die Höhe, der Wandwinkel, der Durchmesser der Pfösten, der Kantenradius usw.
"Mikrogeprägtes Element" bedeutet eine erkennbare geometrische Form, die entweder herausragt oder vertieft ist.
"Kombinationsmuster" können beispielsweise Muster umfassen, die zufällig über einen Bereich mit einem Mindestradius von zehn Elementbreiten von jedem Punkt verteilt sind, aber diese zufälligen Muster können über größere Abstände innerhalb des Gesamtmusters reproduziert werden.
"Umgekehrtes Muster" bedeutet, dass das aus einem Bogen oder einem fest werdenden flüssigen Material erzeugte Muster in Kontakt mit einer Form kommt und sich dieser anpasst.
"Nicht porös" bedeutet, dass der ungeprägte Bogen im Wesentlichen für Flüssigkeiten nicht porös ist und auch keine netzartige äußere Oberfläche aufweist, ehe die bildgebende Oberfläche mikrogeprägt wird.
Eine "mikrogeprägte" Oberfläche hat eine Topographie, bei der der durchschnittliche Gangabstand zwischen mikrogeprägten Elementen, d. h. der Abstand vom Mittelpunkt eines Elements bis zum Mittelpunkt des nächsten Elements, etwa 1 bis etwa 1000 μm beträgt und der durchschnittliche Abstand von Gipfel zu Tal der einzelnen Elemente etwa 1 bis etwa 100 μm beträgt.
"Mikroprägen" bedeutet das Prägen einer Oberfläche und daraus eine mikrogeprägte Oberfläche zu machen oder die Veranlassung der Herstellung einer mikrogeprägten Oberfläche aus einer Flüssigkeit, die während des Mikroprägeverfahrens fest wird.
Vorzugsweise ist das Aufnahmemedium ein Tintenstrahlaufnahmemedium.
Stärker bevorzugt umfasst die mikrogeprägte bildgebende Oberfläche Vertiefungen, die von eng zusammenstehenden Wänden umschlossen sind, wobei das Volumen der Vertiefung mindestens 100% Tinte aus dem Zieldrucker entspricht.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist ein Tintenstrahlaufnahmemedium mit einem Bild darauf umfassend einen Bogen mit einer mikrogeprägten Bildoberfläche und auf der Oberfläche des mikrogeprägten Bildes getrocknete Teilchen von Pigment oder Farbstoff.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung besteht aus einem Verfahren zur Herstellung eines Tintenstrahlaufnahmemediums, das folgende Schritte umfasst: (a) Auswählen einer mikroprägenden Form mit einer Formoberfläche mit mikrogeprägter, aber zufälliger Topographie; und (b) Kontaktieren der Formoberfläche der Form mit einem Polymerbogen zur Bildung einer zufälligen, mikrogeprägten Oberflächentopographie auf dem Bogen, die das Gegenstück der Formoberfläche ist. Vorzugsweise werden während des Schritts des In-Kontakt-Bringens Wärme und Druck eingesetzt, um die mikrogeprägte Oberfläche zu bilden.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung besteht aus einem Verfahren zur Herstellung eines Tintenstrahlaufnahmemediums, das folgende Schritte umfasst: (a) Auswählen einer mikroprägenden Form mit einer Formoberfläche, die eine mikrogeprägte, aber zufällige Topographie aufweist; (b) Extrudieren eines Polymers über die formende Formoberfläche, um einen polymeren Bögen mit einer zufälligen, mikrogeprägten Oberflächentopographie zu bilden, die das Gegenstück der Formoberfläche ist.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung besteht aus einem Verfahren zur Herstellung eines Tintenstrahlaufnahmemediums, das folgende Schritte umfasst: (a) Auswählen einer mikroprägenden Form mit einer Formoberfläche, die eine mikrogeprägte, aber zufällige Topographie aufweist; (b) Kontaktieren einer Flüssigkeit mit der Formoberfläche; und (c) Verfestigen der Flüssigkeit, um einen Bogen mit einer zufälligen, mikrogeprägten Oberflächentopographie zu bilden, die das Gegenstück zur Formoberfläche ist. Vorzugsweise ist die Flüssigkeit durch Strahlen härtbar und wird dadurch gehärtet, dass man sie der Einwirkung von UV-, sichtbaren oder Elektronenstrahlstrahlung aussetzt.
Ein weiteres Merkmal der Erfindung ist die Fähigkeit, ein Tintenstrahlaufnahmemedium mit einer zufälligen Ansammlung mikrogeprägter Oberflächen einer Mikroprägung zu unterziehen.
Ein Vorteil der Erfindung besteht darin, dass die üblichen Probleme beim Tintenstrahldrucken wie Bandenbildung, Ausfedern, Ausbluten und Rissbildung dadurch minimiert werden, dass anstelle der Formulierung der Tintenstrahltinten die aufnehmende Oberfläche des Tintenstrahlaufnahmemediums verändert wird.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist die Einfachheit, mit der eine mikrogeprägte Bildoberfläche hergestellt werden kann.
Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist der Schutz des Tintenstrahlbildes vor Abrieb an der Oberfläche des Tintenstrahlaufnahmemediums, weil die das Bild bildenden gefärbten Einheiten sich in den oder um die Elemente der Topographie der mikrogeprägten Bildoberfläche befinden. Als solches bietet das erfindungsgemäße Medium Abriebbeständigkeit und Schmierfestigkeit und verhindert das Ausfedern oder Ausbluten des Bildes.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist die Nützlichkeit der mikrogeprägten Bildoberfläche für Tinten auf der Basis organischer Lösungsmittel . oder auf Wasserbasis, Tinten mit Phasenveränderung oder Tinten, die durch Strahlung polymerisiert werden. Die Tinten können außerdem farbgebende Stoffe entweder auf Farbstoff- oder Pigmentbasis umfassen.
Die Verwendung erfindungsgemäßer zufälliger Oberflächenmuster kann auch Vorteile gegenüber technisch veränderten, reproduzierbaren Mustern bieten, darunter der fehlende Moire-Effekt, eine höhere Toleranz für kosmetische Defekte sowie möglicherweise niedrigere Kosten bei der Werkzeugherstellung.
Die folgenden Ausführungsformen der Erfindung identifizieren diese und andere Merkmale und Vorteile.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1a und 1b sind eine beispielhafte Querschnittsansicht einer entworfenen Sequenz aus Ablagern von Tintenstrahltröpfchen, Trocknen und Aussehen am Ende bei Verwendung zufälliger Vertiefungen.
2 bis 15 zeigen verschiedene digitale Bilder von Kontrollmedien und erfindungsgemäßen Medien.
Ausführungsformen der Erfindung
Mikrogeprägte Bildoberfläche
1a zeigt die Prämisse der vorliegenden Erfindung: ein Tintenstrahlaufnahmemedium 10, das so konstruiert werden kann, dass es eine mikrogeprägte Bildoberfläche 12 aus zahlreichen zufälligen Vertiefungen oder Mulden 14 zur Aufnahme und zum Schutz von in einer Tintenstrahltinte enthaltenen Pigmentteilchen und mehrere Peaks 16 aufweist.
Auf der linken Seite von 1a sieht man ein Tintenstrahltröpfchen 20, das typischerweise eine Größe im Bereich von etwa 10 bis etwa 150 und vorzugsweise von etwa 20 bis etwa 140 pL aufweist und sich der mikrogeprägten Bildoberfläche 12 nähert.
In der Mitte von 1a sieht man einen Tintenstrahltropfen 30 in einer Vertiefung 14, während der Tropfen 30 zu trocknen, zu härten oder auf andere Weise zu koaleszieren beginnt, je nach Beschaffenheit der Formulierung der Tintenstrahltinte.
Rechts in 1a sieht man einen Tintenstrahltropfen 40, der bereits getrocknet ist und so in einer Vertiefung 14 ruht, dass er gegen Abrieb durch Gegenstände geschützt ist, die in Kontakt mit der Mehrzahl von Peaks 16 sind, welche auf makroskopischem Niveau die äußere Oberfläche des Mediums 10 bilden.
1b zeigt eine Ausführungsform der Erfindung 50 nach der Musterbildung. Auf der linken Seite von 1b sieht man ein Tintenstrahltröpfchen 60, das typischerweise eine Größe im Bereich von etwa 10 bis etwa 150 und vorzugsweise von etwa 20 bis etwa 140 pL aufweist und sich der geprägten Bildoberfläche 52 nähert.
In der Mitte von 1b sieht man die Tinte 70 auf einer solchen Oberfläche 52, wenn der Tropfen 30 zu trocknen; zu härten oder auf andere Weise zu koaleszieren beginnt, je nach Beschaffenheit der Formulierung der Tintenstrahltinte.
Rechts in 1b sieht man die Tinte 80, die so um einen Pfosten 54 getrocknet ist, dass sie gegen Abrieb durch Gegenstände geschützt ist, die in Kontakt mit der Mehrzahl von Erhebungen 54 sind, welche auf makroskopischem Niveau die äußere Oberfläche des Mediums 50 bilden.
1a zeigt auch eine wichtige Erwägung der Erfindung: Wegen des Mischens der Farben kann mehr als ein Tintentropfen in einer einzigen Vertiefung ruhen; Cyanblau, Gelb und Magenta sind erforderlich, um die unendliche Zahl von Farben zu erzeugen, die man jetzt beim Tintenstrahldrucken verlangt wird. Somit könnte man das Volumen der Vertiefungen entsprechend einstellen, um auf die Platzierung von bis zu drei Tropfen verschiedener Farben vorbereitet zu sein, um die Anforderungen des Mehrfarbendrucks zu erfüllen. Das Volumen einer Vertiefung sollte vorzugsweise mindestens 10 und stärker bevorzugt mindestens 30 pL betragen. Das Volumen einer Vertiefung kann im Bereich von etwa 20 bis etwa 1.000 und vorzugsweise von etwa 60 bis etwa 600 pL liegen.
Das entworfene Volumen der Vertiefungen hängt von der erwünschten Form der Vertiefung und dem Volumen des gedruckten Tintentropfens ab. Die Abbildung von 1 a zeigt krummlinige Gefälle zum Boden einer Vertiefung 14 zwischen den benachbarten Peaks 16; im Rahmen der Erfindung kann eine Vielzahl von Prägegeometrien gewählt werden.
Nicht einschränkende Beispiele von Topographien für die Vertiefungen 14 liegen im Bereich von extremen würfelförmigen Vertiefungen mit parallelen, vertikalen, flachen Wänden bis zu extremen hemisphärischen Vertiefungen mit jeder möglichen festen geometrischen Konfiguration von Wänden zwischen diesen Extremen. Bevorzugte Beispiele für Topographien für Vertiefungen 14 umfassen konische Vertiefungen mit winkeligen, flachen Wänden, stumpfen pyramidenförmigen Vertiefungen mit winkeligen, flachen Wänden und Vertiefungen mit würfelförmigen Ecken.
Ein gangbarer Weg zur Charakterisierung der Struktur der Vertiefung ist die Identifizierung der Seitenverhältnisse für solche Vertiefungen. "Seitenverhältnis" bedeutet das Verhältnis von Tiefe zu Breite der Vertiefung. Das Seitenverhältnis der Vertiefungen 14 kann im Bereich von etwa 0,05 bis etwa 2 und vorzugsweise von etwa 0,1 bis etwa 1 liegen.
Die Gesamttiefe der Vertiefungen 14 hängt von der Form der Vertiefung, dem Seitenverhältnis und dem erwünschten Volumen der Vertiefung wie vorstehend beschrieben ab. Für eine würfelförmige Vertiefung liegt die Tiefe im Bereich von etwa 25 bis etwa 75 μm. Für eine hemisphärisch geformte Vertiefung liegt die Tiefe im Bereich von etwa 35 bis etwa 70 μm. Die Tiefe einer geometrisch anders geformten Vertiefung liegt zwischen diesen Extremen für ein bestimmtes Volumen.
Beispielsweise kann ein Würfel mit 75 μm Seitenlängen und Tiefe, 5 μm Wänden und einem Seitenverhältnis von 1, der ein Hohlraumvolumen von 420 pL ergibt, drei Tropfen Tinte aus einer Hewlett-Packard 51626-Druckerkartusche aufnehmen.
Vorzugsweise umfasst die geprägte bildgebende Oberfläche Vertiefungen, die von Wänden eingeschlossen und so dicht gepackt sind, das (1) die Dicke der Wände maximal 10 μm oder weniger beträgt, (2), das Volumen des Hohlraums 100 bis 300% Tinte vom betreffenden Drucker entspricht, und (3) die Anzahl der Vertiefungen pro Inch der Anzahl von Punkten pro Inch (dpi) des betreffenden Druckers gleich oder größer ist. Außerdem sollten dann, wenn das Substrat transparent sein soll, die Wände eine 0° möglichst nahe Neigung von der Normalen zur Oberfläche des Substrats aufweisen.
Die mikrogeprägten Elemente können die gesamte Oberfläche des Bogenmaterials oder nur Teile der Oberfläche des Bogenmaterials bedecken. Die mikrogeprägten Elemente bedecken vorzugsweise den Bereich des Bogens, wo Tinte oder andere Substanzen aufgebracht werden sollen. Beispielsweise können die mikrogeprägten Elemente einen Bereich bedecken, um ein erwünschtes Muster wie ein Wort, Buchstaben oder Zahlen bzw. beliebige Kombinationen davon zu bilden.
Polymere Folie
Der im Tintenstrahlmedium verwendete polymere Bogen kann aus jedem Polymer hergestellt werden, das auf die erfindungsgemäße Weise mikrogeprägt werden kann. Der Bogen kann eine feste Folie sein. Der Bogen kann je nach der erwünschten Verwendung transparent, transluzent oder opak sein. Abhängig von der erwünschten Verwendung kann der Bogen klar oder getönt sein. Der Bogen kann je nach der erwünschten Verwendung optisch durchlässig, optisch reflektierend oder optisch retroreflektierend sein.
Nicht einschränkende Beispiele für polymere Folien umfassen thermoplastische Materialien wie Polyolefine, Poly(vinylchlorid), Copolymere von Ethylen mit Vinylacetat oder Vinylalkohol, Polycarbonat, Norbornencopolymere, fluorierte thermoplastische Materialien wie Copolymere und Terpolymere von Hexafluorpropylen und Versionen davon mit modifizierter Oberfläche, Poly(ethylenterephthalat) und Copolymere davon, Polyurethane, Polyimide, Acryle, plastifizierte Polyvinylalkohole, Mischungen von Polyvinylpyrrolidon und Ethylenacrylsäure-Copolymer (Primacor^TM, The Dow Chemical Company) und gefüllte Versionen davon, unter Verwendung von Füllstoffen wie Silicate, Aluminate, Feldspat, Talkum, Calciumcarbonat, Titandioxid u. ä.. Ebenfalls nützlich in der Anwendung sind Vliesstoffe, coextrudierte Folien und laminierte Folien aus den vorstehend aufgeführten Materialien.
Genauer können die Polyolefine Ethylenhomopolymere oder Copolymere sein, wie ein Ethylenpropylencopolymer der Marke 7C50, das im Handel von der Union Carbide Co. aus Houston, TX, erhältlich ist. Andere besonders geeignete Folien umfassen LEXAN Polycarbonat von General Electric Plastics aus Pittsfield, MA, ZEONEX Polymer von B.F. Goodrich aus Richfield, OH, THV-500 Polymer von Dyneon LLC aus Oakdale, MN, plastifiziertes Poly(vinylchlorid)/Poly(ethylenterephthalat)-Copolymer, EASTAR 6763 von Eastman, AFFINITY PL 1845 von der Dow Chemical Company, plastifizierte Polyvinylalkohole, ECOMATY AX 50 und AX 2000 von Nippon Gosei und SURLYN Acrylsäurecopolymere von DuPont DeNemours & Co. aus Wilmington, DE.
Die Eigenschaften polymerer erfindungsgemäßer Bögen können mit äußeren Beschichtungen verbessert werden, die die Steuerung der Tintenaufnahmefähigkeit der mikrogeprägten Bildoberfläche 12 des Tintenaufnahmemediums 10 verbessern. Wie im Abschnitt "Hintergrund der Erfindung" vorstehend dargelegt, sind Fachleuten viele verschiedene Beschichtungen bekannt. Es ist möglich, jede dieser Beschichtungen in Kombination mit der erfindungsgemäßen mikrogeprägten Bildoberfläche zu verwenden. Diese Beschichtungen werden typischerweise aufgebracht, nachdem die mikrogeprägte Bildoberfläche erzeugt wurde.
Vorzugsweise kann man ein Fluidsteuerungssystem verwenden, wie es in der PCT-Patentschrift Nr. WO 99/03685 und der gleichzeitig anhängigen, gleichzeitig abgetretenen US Patent Nr. 08/892,902 (Walter et al.) offenbart ist. Kurz gesagt kann man unter einer Vielzahl oberflächenaktiver Mittel oder Polymere auswählen, um besonders geeignete Oberflächen für die speziellen Fluidkomponenten der pigmentierten Tintenstrahltinten zur Verfügung zu stellen. Die oberflächenaktiven Mittel können kationisch, anionisch, nicht-ionisch oder zwitterionisch sein. Von jedem Typ oberflächenaktiver Mittel stehen Fachleuten viele verschiedene zur Verfügung. Folglich kann jedes oberflächenative Mittel bzw. jede Kombination aus oberflächenaktiven Mitteln oder Polymer(en) verwendet werden, die das Substrat hydrophil macht.
Diese oberflächenaktiven Mittel können von den tiefer liegenden Oberflächen des mikrogeprägten Substrats aufgesogen werden. Im Beschichtungssystem sind verschiedene Typen von oberflächenaktiven Mitteln verwendet worden. Diese können solche auf fluorchemischer, Silikon- oder Kohlenwasserstoffbasis umfassen, sind aber nicht darauf beschränkt; wobei die oberflächenaktiven Mittel kationisch, anionisch oder nicht-ionisch sein können.
Verschiedene Typen nicht-ionogener oberflächenaktiver Mittel können verwenden werden, darunter ZONYL Fluorkohlenstoffe (z. B. ZONYL FSO) von Dupont, Blockcopolymere aus Ethylen und Propylenoxid auf einer Ethylenglycolgrundlage von BASF (PLURONIC), Polyoxyethylensorbitanfettsäureester von ICI (TWEEN), Octylphenoxypolyethoxyethanol von Rohm & Haas (Triton X-Reihe), Tetramethyldecindiol von Air Products & Chemicals, Inc., (SURFYNOL) sowie die Silikontenside SILWET L-7614 und L-7607 von Union Carbide und andere Fachleuten bekannte Substanzen.
Auch verschiedene Typen anionischer oberflächenaktiver Mittel auf Kohlenwasserstoffbasis können verwendet werden, darunter oberflächenaktive Mittel von American Cyanamide wie Dioctylsulfosuccinat-Na-Salz oder Dialkylsulfosuccinat-Na-Salz (AEROSOL OT), ohne darauf eingeschränkt zu sein.
Auch verschiedene Typen kationischer oberflächenaktiver Mittel können verwendet werden, darunter Benzalkoniumchlorid, ein typisches quaternäres Ammoniumsalz, ohne darauf eingeschränkt zu sein.
Andere Beschichtungsmaterialien können verwendet werden, mit denen das Aussehen oder die Haltbarkeit des mikrogeprägten und gedruckten Substrats verbessert werden soll. Viele Beispiele für Beschichtungen zur Aufnahme von Tintenstrahlen sind in der Patentliteratur zu finden; z. B. sollten Beschichtungen auf der Grundlage von Böhmitaluminiumoxid, Beschichtungen auf der Basis von Siliciumdioxid und dergleichen nicht als außerhalb des Rahmens der Erfindung liegend betrachtet werden. Wenn der ins Auge gefasste Drucker mit wässriger Farbstofftinte druckt, dann kann man ein geeignetes Beizmittel auf die mikrogeprägte Oberfläche ausbringen, um die Farbstoffe zu demobilisieren oder zu "fixieren". Verwendbare Beizmittel bestehen im allgemeinen aus solchen, die in Patenten wie LTS Patent Nr. 4,500,631, 5,342,688, 5,354,813, 5,589,269 und 5,712,027 zu finden sind, sind aber nicht darauf beschränkt. Verschiedene Gemische dieser Materialien mit anderen hier aufgeführten Beschichtungsmaterialien liegen ebenfalls im Rahmen der Erfindung.
Außerdem kann im Rahmen der Erfindung das Substrat auf in der Technik bekannte Weise direkt bearbeitet werden. Beispielsweise könnte Polypropylen vor oder nach dem Mikroprägen einer Koronabehandlung unterzogen werden oder Poly(vinylchlorid) könnte vor oder nach dem Mikroprägen an der Oberfläche einer Dehydrochlorierung unterzogen werden, und jede dieser Folien könnte als bedruckbares Substrat verwendet werden.
Gegebenenfalls verwendete Klebstoffschicht und ggfs. verwendete Trennlage
Das Aufnahmemedium 10 enthält ggfs. eine Klebstoffschicht auf der Hauptoberfläche des Bogens gegenüber der mikrogeprägten Bildoberfläche 12, die ggfs., aber bevorzugt von einer Trennlage geschützt ist. Nach der Ausbildung des Bildes kann das Aufnahmemedium 10 haftend auf einer horizontalen oder vertikalen, innen oder außen befindlichen Fläche aufgebracht werden, um zu warnen, zu unterrichten, zu unterhalten, zu werben usw.
Die Wahl des Klebstoffs und der Trennlage hängt von der erwünschten Verwendung für die Bildgrafik ab.
Haftklebstoffe können jeder herkömmliche Haftklebstoff sein, der sowohl an dem polymeren Bogen als auch an der Oberfläche des Gegenstandes haftet, auf den das Tintenstrahlaufnahmemedium mit dem permanenten, präzisen Bild aufgebracht werden soll. Haftklebstoffe sind im Allgemeinen in Satas, Hrg. Handbook of Pressure Sensitive Adhesives, 2. Aufl. (von Nostrand Reinhold 1989) beschrieben. Haftklebstoffe sind aus einer Reihe von Quellen im Handel erhältlich. Besonders bevorzugt sind Acrylathaftklebstoffe, die im Handel von der Minnesota Mining and Manufacturing Company erhältlich sind und in US Patent Nr. 5,141,790, 4,605,592, 5,045,386 und 5,229,207 sowie der europäischen Patentschrift EP-B1-0 570 515 (Steelman et al.) beschrieben sind.
Auch Trennlagen sind allgemein bekannt und aus einer Reihe von Quellen im Handel erhältlich. Nicht einschränkende Beispiele für Trennlagen umfassen mit Silikon beschichtetes Kraftpapier, mit Silikon beschichtetes, mit Polyethylen beschichtetes Papier, mit Silikon beschichtete oder unbeschichtete polymere Materialien wie Polyethylen oder Polypropylen sowie die vorstehenden Grundmaterialien, die mit polymeren Trennmitteln wie Silikonharnstoff, Urethanen und langkettigen Alkylacrylaten beschichtet sind, wie in US Patent Nr. 3,957,724, 4,567,073, 4,313,988, 3,997,702, 4,614,667, 5,202,190 und 5,290,615 beschrieben, sowie Trennlagen, die im Handel erhältlich sind als Marke Polyslik von Rexam Release aus Oakbrook, IL., und Lagen der Marke EXHERE von der Firma P.H. Glatfelter aus Spring Grove, PA.
Verfahren zur Bildung mikrogeprägter Bildoberflächen
Die mikrogeprägte Bildoberfläche kann durch jede Kontaktierungstechnik wie Gieß-, Beschichtungs- oder Kommpressionstechniken hergestellt werden. Insbesondere kann die Mikroprägung durch mindestens eines der folgenden Verfahren erreicht werden: (1) Gießen einer geschmolzenen thermoplastischen Substanz unter Verwendung eines Werkzeugs mit einem mikrogeprägten, zufälligen Muster; (2) Überziehen mit einem Fluid auf ein Werkzeug mit diesem mikrogeprägten, zufälligen Muster, Verfestigung des Fluids und Entfernung des resultierenden mikrogeprägten Feststoffs; oder (3) Leiten einer thermoplastischen Folie durch den Spalt einer Walze, um sie gegen ein Werkzeug mit diesem mikrogeprägten, zufälligen Muster zu pressen.
Die erwünschte Mikroprägungstopographie kann in Werkzeugen durch verschiedene, Fachleuten gut bekannte Techniken erzeugt werden, die teilweise abhängig vom Werkzeugmaterial und von den Merkmalen der erwünschten Topographie gewählt werden. Beispielhafte Techniken umfassen Ätzen (z. B. durch chemisches Ätzen, mechanisches Ätzen, oder andere Abtragungstechniken wie Laserabtragung oder Ätzen mit reaktiven Ionen usw.), Photolithographie, Stereolithographie, Behandlung mit Mikromaschinen, Rändeln (z. B. Schneidrändeln oder durch Säure unterstütztes Rändeln), Aufrauen oder Schneiden usw. Zu den Patenten, die diese verschiedenen Techniken offenbaren, gehören US Patent Nr. 5,183,597 (Lu); 4,588,258 (Hoopman) und 5,175,030 (Lu et al.).
Ein bevorzugtes Prägewerkzeug kann dadurch hergestellt werden, dass man ein in zwei Schritten härtbares Silikonmaterial über eine Modellform gießt, die das gleiche zufällige Muster aufweist, das für die mikrogeprägte Bildoberfläche 12 des Tintenstrahlaufnahmemediums 10 erwünscht ist. Die Silikonform weist daher das umgekehrte Bild auf (wobei die die Vertiefungen bildende Geometrie hervorsteht). Diese Form kann dann in einer Heißpresse oder in tatsächlichen Extrusions- oder Gussverfahren verwendet werden. Das Extrusionsprägen erfolgt dadurch, dass man die Form durch den Spalt leitet, um mikrogeprägte Abschnitte auf der extrudierten Folie herzustellen. Ein weiteres bevorzugtes Werkzeug für das Extrusionsprägen ist eine Metallgusswalze, die selbst das umgekehrte Muster aufweist, das auf den thermoplastische Bogen mikrogeprägt werden soll.
Kompressionsverfahren
Bei diesem Verfahren wird eine Heißpresse verwendet, mit der Fachleute auf dem Gebiet der Kompressionsformung vertraut sind.
Der in der Presse ausgeübte Druck liegt typischerweise im Bereich von etwa 4,1 × 10⁴ bis etwa 1,38 × 10⁵ kPa und vorzugsweise von etwa 6,9 × 10⁴ bis etwa 1,0 × 10⁵ kPa.
Die Temperatur der Presse an der Oberfläche der Form liegt typischerweise im Bereich von etwa 100°C bis etwa 200°C und vorzugsweise etwa 110°C bis etwa 150°C.
Die Dauer von Druck und Temperatur in der Presse liegt typischerweise im Bereich von etwa 1 bis etwa 5 Minuten. Wie Fachleuten gut bekannt ist, hängen Druck, Temperatur und Dauer hauptsächlich von dem speziellen Material ab, das mikrogeprägt werden soll. Die Verfahrensbedingungen sollten ausreichen, um das Material zum Fließen zu bringen und zu erreichen, dass es die genaue Form der Oberfläche des verwendeten Werkzeugs annimmt. Dazu kann jede im Handel erhältliche Heißpresse verwendet werden, wie z. B. die Wabash-Presse Modell 20-122TM2WCB von Wabash MPI aus Wabash, IN.
Extrusionsverfahren
Ein typisches Extrusionsverfahren für die vorliegende Erfindung beinhaltet das Leiten eines extrudierten Substrats durch einen Spalt, der durch eine gekühlte Walze und eine Gießwalze gebildet wird, deren Oberfläche weist ein zufälliges Muster aufweist, das umgekehrt zu der erwünschten mikrogeprägten Bildoberfläche ist, wobei die beiden Walzen in entgegengesetzten Richtungen rotieren. Ein das Werkzeug umfassender flexibler Bogen oder ein Band kann ebenfalls verwendet und gleichzeitig mit der Schmelze durch den Spalt geleitet werden.
Man kann Ein- oder Doppelschneckenextruder verwenden. Die Bedingungen werden so gewählt, dass die Fachleuten geläufigen allgemeinen Anforderungen erfüllt werden. Repräsentative, aber nicht einschränkende Bedingungen sind im Folgenden aufgeführt.
Das Temperaturprofil im Extruder kann von 100°C bis 250°C reichen, je nach den Schmelzeigenschaften des Harzes.
Die Temperatur an der Düse liegt im Bereich von 150°C bis 230°C, je nach der Schmelzfestigkeit des Harzes.
Die im Spalt ausgeübte Kraft kann im Bereich von etwa 6 bis etwa 150 kN/m und vorzugsweise von etwa 10 bis etwa 100 kN/m liegen.
Die Temperatur der Spaltwalze kann im Bereich von etwa 5°C bis etwa 150°C und vorzugsweise von etwa 10°C bis etwa 100°C liegen, und die Temperatur der Gusswalze kann im Bereich von etwa 25°C bis etwa 100°C, vorzugsweise etwa 40°C bis etwa 60°C liegen.
Die Bewegung durch den Spalt erfolgt typischerweise mit einer Geschwindigkeit von etwa 0,25 bis etwa 10 m/min und vorzugsweise so schnell wie die Bedingungen zulassen.
Nicht einschränkende Beispiele für Anlagen, die für dieses Extrusionsverfahren geeignet sind, umfassen Einschneckenextruder wie ein 1¼ Inch Killion (Killion Extruders, Inc., aus Cedar Grove, NJ), der mit einer Zahnradpumpe, z. B. einer Zenith-Zahnradpumpe, ausgerüstet ist, um die Fließgeschwindigkeit zu steuern, gleich rotierende Doppelschneckenextruder wie ein 25 mm Berstorff (Berstorff Corporation aus Charlotte, NC) und gegenläufig rotierende Doppelschneckenextruder wie ein 30 mm Leistritz (American Leistritz Extruder Corporation aus Somerville, NJ). Die Fließgeschwindigkeit im Doppelschneckenextruder kann unter Verwendung von Gewichtsverlust-Zufiihrvorrichtungen von K-tron (K-tron America aus Pitman, NJ), mit denen das Rohmaterial in den Extruder gespeist wird, gesteuert werden. Eine Filmdüse mit einen verstellbaren Spalt wird dazu verwendet, einen gleichmäßigen Film aus dem Extruder zu bilden.
Gussverfahren
Ausführungsformen des zufällig mikrogeprägten Rezeptormediums können auch unter Verwendung eines Gussverfahrens hergestellt werden. Ein typisches Gussverfahren umfasst die Schritte der: Bereitstellung eines Werkzeugs mit einer Formoberfläche, die das für die Bildoberfläche erwünschte zufällige Muster umgekehrt aufweist; des Aufbringens eines Volumens einer fließfähigen Harzzusammensetzung auf die Formoberfläche; des In-Kontakt-Bringens der Harzzusammensetzung mit einer ersten Hauptoberfläche einer Folie; des Minimierens von überschüssiger Harzzusammensetzung zwischen der Folie und der Formoberfläche; des Härtens der Harzzusammensetzung, um einen Bogen herzustellen, der die mit der Folie verbundenen mikrogeprägten Elemente umfasst, und des Entfernens des Bogens vom Werkzeug. Weitere Einzelheiten des Gussverfahrens sind in US Patent Nr. 5,183,597 und 5,304,223 sowie der PCT-Patentschrift Nr. WO 95/11464 beschrieben.
Für das vorstehende Verfahren zur Herstellung erfindungsgemäßer mikrogeprägter Aufnahmemedien können viele verschiedene, durch Strahlung härtbare Materialien verwendet werden. Beispiele für solche Materialien sind in US Patent Nr. 4,576,850 und 4,582,885 beschrieben. Die Kombination aus Monomeren, Oligomeren und Initiatoren, mit denen man bestimmte Kombinationen physikalischer und. chemischer Eigenschaften erhalten kann, ist Fachleuten bekannt. Kommerzielle Lieferanten solcher Materialien sind unter anderem Henkel (Amber, PA), Sartomer (Exton, PA), UCB (Smyrna, GA) und Ciba-Geigy (Hawthorne, NY).
Nützlichkeit der Erfindung
Erfindungsgemäße Tintenstrahlaufnahmemedien können in jedem Umfeld verwendet werden, wo Tintenstrahlbilder präzise, stabil, schnelltrocknend und abriebfest sein sollen.
Erfindungsgemäße Tintenstrahlaufnahmemedien können eine Vielzahl von Tintenstrahltintenformulierungen aufnehmen, um schnell trocknende und präzise Tintenstrahlbilder zu erzeugen. Die Topographie der mikrogeprägten Bildoberfläche des Tintenstrahlaufnahmemediums kann abgewandelt werden, um optimale Ergebnisse zu. erzielen, die von verschiedenen Faktoren wie dem Tintentropfenvolumen, der flüssigen Tintenträgerzusammensetzung, dem Tintentyp (Pigment oder Pigmentmischung und wässriger oder nicht-wässriger Farbstoff) sowie der Herstellungstechnik (Maschinengeschwindigkeit, Auflösung, Walzenkonfiguration usw.) abhängen.
Wie sich gezeigt hat, steuert die erfindungsgemäße bildgebende Oberfläche die Punkte so, dass sie sich innerhalb isolierter Vertiefungen 14 der Oberfläche 12 und um Pfosten herum befinden.
Beispielsweise zeigt ein Testmuster aus drei überlappenden Kreisen aus mit Tintenstrahltinte auf ein erfindungsgemäßes Tintenstrahlaufnahmemedium gedruckten Primärfarben (Cyanblau, Magenta, Gelb), Sekundärfarben (Rot, Grün, Blau) und Tertiärfarben (Schwarz) die Präzision von Farbsteuerung und Pigmentstandort auf dem Medium.
Weil die Pigmentteilchen unterhalb der nominalen makroskopischen Oberfläche des Tintenstrahlaufnahmemediums liegen, sind sie auch gegen Abrieb geschützt, der nicht so tief wie der Standort der Teilchen vordringt. Ein zufälliger Abrieb der Grafik, wenn sie nach dem Drucken gehandhabt wird, ist minimal. Darüber hinaus könnte man ein mehrschichtiges mikrogeprägtes Muster verwenden, bei dem die Wände und Böden der Vertiefungen aus im Wesentlichen unterschiedlichen Materialien hergestellt sind, um das Koaleszieren der Tinte auf dem Boden der Vertiefungen der erfindungsgemäßen Medien zu fördern.
Die Möglichkeiten der Bildmanipulation auf der Oberfläche eines Tintenstrahlaufnahmemediums, die durch die Topographie der Bildoberfläche dieses Mediums gegeben sind, sind für Fachleute vielfältig, weil das gleiche Muster nicht die gesamte Oberfläche des Mediums zu bedecken braucht. Beispielsweise könnte man schrittweise, abgestuft oder zufällig über eine Fläche eines Tintenstrahlaufnahmemediums verschiedene Muster verwenden, um den darauf gedruckten Bildern ein strukturiertes oder unstrukturiertes Aussehen zu verleihen.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Medien besteht darin, dass die Geschwindigkeit, mit der der Tintentropfen in jeder Vertiefung trocknet, gesteuert werden kann. Das Trocknen kann als die Zeit gemessen werden, die erforderlich ist, bis das Bild nicht mehr klebrig ist oder verwischt, wenn man es leicht reibt. Die Verwendung isolierter Vertiefungen, um die Wanderung von Farbe während des Trocknens zu vermeiden, ist ein Vorteil im erfindungsgemäßen Aufnahmemedium, der auf dem Gebiet bisher nicht zu finden war.
Die Bildung präziser Tintenstrahlbilder erfolgt durch eine Vielzahl von im Handel erhältlichen Druckern. Nicht einschränkende Beispiele umfassen Thenmotintenstrahldrucker wie die Marken DeskJet, PaintJet, Deskwriter, DesignJet und andere von der Hewlett Packard Corporation aus Palo Alto, CA, im Handel erhältliche Drucker. Ebenfalls eingeschlossen sind Tintenstrahldrucker vom Piezotyp, wie solche von Seiko-Epson, Raster Graphics und Xerox, Sprühstrahldrucker und kontinuierliche Tintenstrahldrucker. Alle diese im Handel erhältlichen Drucker leiten die Tinte in einem Sprühstrahl eines spezifischen Bildes in das erfindungsgemäße Medium. Das Trocknen erfolgt erfindungsgemäß sehr viel schneller als wenn man die bildgebende Schicht auf ein ähnliches ungeprägtes Medium ausbringen würde.
Die erfindungsgemäßen Medien können mit einer Vielzahl von Tintenstrahltinten verwendet werden, die aus einer Vielzahl kommerzieller Quellen erhältlich sind. Es wird darauf hingewiesen, dass jede dieser Tinten eine andere Formulierung hat, und zwar selbst für unterschiedliche Farben innerhalb derselben Tintenfamilie. Nicht einschränkende Quellen umfassen die Minnesota Mining and Manufacturing Company, die Encad Corporation, die Hewlett-Packard Corporation, NuKote und dergleichen. Diese Tinten sind vorzugsweise so formuliert, dass sie auf den unmittelbar vorstehend und im Abschnitt "Hintergrund" beschriebenen Druckern verwendet werden können, obwohl die Spezifikationen der Drucker und der Tinten geprüft werden sollten, um das richtige Tropfenvolumen und den Wert für dpi festzustellen und so die Nützlichkeit der Erfidung weiter zu verfeinern.
Die erfindungsgemäßen Medien können auch mit anderen strahlfähigen Materialien verwendet werden, d. h. Materialien, die einen Tintenstrahldruckkopf passieren können. Nicht einschränkende Beispiele für strahlfähige Materialien umfassen Klebstoffe, biologische Fluids, Reagenzien für chemische Versuche, Pharmazeutika, teilchenförmige Dispersionen, Wachse, durch Elektrizität, Wärme oder magnetisch modifizierbare Materialien und Kombinationen davon.
Die erfindungsgemäßen Medien können auch mit nicht strahlfähigen Materialien verwendet werden, solange kein Tintenstrahldruckkopf erforderlich ist, um das Material auf der geprägten Oberfläche abzuscheiden. Beispielsweise offenbart US Patent Nr. 5,658,802 (Hayes et al.) gedruckte Anordnungen für DNA, Immunassayreagenzien und dergleichen, wobei Anordnungen elektromechanischer Dispenser verwendet werden, um extrem kleine Fluidtröpfchen zu bilden und sie in Miniaturanordnungen präzise auf Substratoberflächen zu platzieren..
Die folgenden Beispiele offenbaren Ausführungsformen der Erfindung weiter.
Allgemeine Informationen
Die Topographie sowohl von mikrogeprägten als auch glatten Oberflächen wurde durch Interferometrie untersucht, wobei man ein Testgerät auf Rauheit/Abstufungen der von Veeco Instruments aus Plainview, NY erhältlichen Art verwendete. Alternativ wurde sie durch Rasterelektronenmikroskopie oder optische Mikroskopie untersucht, wenn die betreffenden Geräte für Tiefenmessungen ausgerüstet waren (z-Achse μm).
Desktop-Drucker: Hewlett Packard (HP) 855 Cse (Farbstofftinten mit pigmentiertem Schwarz, Tropfengröße etwa 20 pL) in einem Druckmodus für Verwendung von Standardmedien (Papier) bei "normaler" Geschwindigkeit (im. Vergleich zu den Geschwindigkeiten "besser" und "Präsentation"). HP 2000 (Farbstofftinten mit pigmentiertem Schwarz, Tropfengröße etwa 20 pL), im Modus für "einfaches Papier" bei "normaler" Geschwindigkeit. Tektronix Phaser 300, 300 dpi, Modus für einfaches Papier.
Breitformat-Drucker: Encad NOVAJET 4, pigmentierte Tinten (Pigmentteilchen 100 bis 200 nm mit hoher Oberflächenspannung, Tropfengröße 140 pL pro Punkt pro Farbe), 4-Durchlauf-Modus, von der Minnesota Mining and Manufacturing Company, und Hewlett-Packard 2500 CP, HP pigmentierte Tinten (Tropfengröße 20 pL), Opaque Vinyl-Modus, 8-Durchlauf-Modus.
Testmuster: Desktop-Drucke wurden unter Verwendung des "TEST PATTERN 1", einem Standarddrucktest von der Minnesota Mining and Manufacturing Company, erstellt. Dieser Test enthält Farbblöcke und Farbblöcke mit sie kreuzenden dünnen Linien. Breitformatdrucke werden unter Verwendung des "TEST PATTERN 2", einem Muster aus drei Kreisen, wo überlappende Kreise mit einem Durchmesser von 2 inch aus Cyanblau, Magenta und Gelb Rot, Blau, Grün und Schwarz erzeugen, oder unter Verwendung des "TEST PATTERN 3", einem Standarddrucktest mit Farbblöcken, Blöcken mit kreuzenden Linien, Text; Grauskalatestbereichen und anderen Merkmalen, angefertigt.
Beschichtungslösungen: Bei einigen Tests wurde eine zur Aufnahme von Tinte fähige Beschichtung auf die Substrate aufgebracht, um eine verbesserte Druckqualität oder sichtbare Trocknungszeit zu erleichtern. Die Beschichtungen wurden unter Verwendung eines Mayer-Stabes Nr. 3 (ein von RD Specialties aus Webster, NY hergestellter Beschichtungsstab) oder einer geraden Kante aus einer Lösung aufgebracht und anschließend 2 Minuten bei 80°C in einem Abluftofen getrocknet. Eine von zwei Beschichtungslösungen wurde verwendet. Die erste, die hier als Lösung 1 bezeichnet wird, umfasst folgende Bestandteile:

Al₂(SO₄)₃ 6 Gew.-%

Dioctylsulfosuccinat (DOSS) 7 Gew.-%

SILWET L7607 1 Gew.-%

SURFYNOL 204 2 Gew.-%

Ethanol 25 Gew.-%

Wasser 59 Gew.-%
Die Herstellung der zweiten Beschichtung, die hier als Lösung 2 bezeichnet wird, erfolgte durch Entfernen des farblosen Fluids, das in einer Canon BC-60 Tintenstrahlpatrone (bezogen von Canon, Inc., aus Ohta-ku, Tokio) enthalten ist, und Zugabe von 4 g Ethanol auf 10 g der Lösung, um das Durchtränken aus der Beschichtung auf die Substrate zu erleichtern.
Beispiele
Beispiel 1 – Erzeugung mikrogeprägter Folien
Eine Polyethylenschicht (PE-Schicht) auf Papier "MQ-1 ", das von der Firma Felix Schöller, Technische Papiere, aus Deutschland bezogen wurde, wurde nach den in US Patent Nr. 4,025,159 beschriebenen Verfahren mit einem zufälligen Muster hergestellt. Somit war die Oberfläche des PE mit etwa halbkugelförmigen Vertiefungen von 50 bis 85 μm Durchmesser, von denen die meisten im Bereich von 70 bis 80 μm lagen, bedeckt. Die SEM als 2 zeigt das Aussehen der PE-Folie nach dem Entfernen der Kügelchen. Dieses Substrat wird als Substrat 1 bezeichnet und ist in 2 zu sehen.
Ein Teil dieses Materials wurde anschließend durch Pressformen gegen eine glatte RTV-Silikonoberfläche flachgedrückt. Dieses Material wird als Kontrollmaterial 1 bezeichnet. Proben von Substrat 1 und des Kontrollmaterials 1 wurden mit mehreren Druckern bedruckt. Das Substrat 1 wurde ferner dazu verwendet, das gleiche zufällige Muster aus halbkugelförmigen Vertiefungen in anderen thermoplastischen Materialien zu erzeugen. Ein Teil des Substrats 1 wurde als Schablone verwendet, um ein härtbares Silikon ("Silastic J", zweiteiliges RTV Silikon, bezogen von der Dow Corning Co. aus Midland, MI) zu gießen und einen vernetzten Gummibogen herzustellen, der die umgekehrte Topographie des zufälligen Musters auf dem Substrat 1 aufweist. Dieser vernetzte Bogen wurde dann beim Pressformen von Surlyn 1705 (ionomeres Harz, das von DuPont DeNemours & Co. erhältlich ist) verwendet, um das Substrat 2 herzustellen. Ein glatter Bogen aus Surlyn 1705 wurde als Kontrolmaterial 2 verwendet.
Beispiel 2 – Drucktests mit dem Substrat 1 und dem Kontrollmaterial 1
Drucker: HP855Cse. Ausgezeichnete Bildqualität und Auflösung wurden beobachtet, wenn das Testmuster 1 im einfachen Papiermodus bei normaler Geschwindigkeit auf das Substrat 1 gedruckt wurde. Der qualitative Vergleich des Kontrollmaterials 1 mit dem Substrat 1, der den starken Effekt der Druckauflösung bei Verwendung nur des Oberflächenmusters (ohne weitere Beschichtungen usw. ) zeigt, ist beispielhaft in 3 bzw. 4 gezeigt.
Drucker: HP2500CP. Dieser Drucker, der zum Drucken des Testmusters 3 verwendet wurde, verursachte ein gewisses Durchschlagen der Tinte auf dem Substrat 1 an Stellen mit starker Farbfüllung. Außerdem war die Trocknungszeit an den Stellen, wo die Tinte durchgeschlagen hatte, schlecht. Abgesehen davon war die Druckqualität sehr gut mit guter Farbdichte. Lösung 1 und Lösung 2 wurden mit einem Mayer-Stab Nr. 3 auf zwei Proben des Substrats 1 aufgebracht, nach dem Trocknen wurden an den beschichteten Substraten die gleichen Drucktests durchgeführt. Es war kein Durchschlagen der Tinte zu beobachten, und die Trocknungszeiten betrugen selbst an Stellen mit starker Farbfüllung weniger als 5 Minuten. Auch die Bilddichte war im Vergleich zu dem unbeschichteten Substrat 1 in beiden beschichteten Proben besser. Die Lösung 1 macht den Druck wasserfest. 5 bzw. 6 zeigen den Unterschied zwischen Drucken auf dem Substrat 1 ohne Beschichtung gegenüber einer Beschichtung mit der Lösung 2.
Drucker: Encad NOVAJET 4. Drucke des Testmusters 2 zeigten die gleichen Mängel wie beim Drucken mit dem HP2500, d. h. die Tinte schlug an Stellen mit starker Farbfüllung durch. Ein zweiter Drucktest wurde am Substrat 1, das mit der Lösung 1 beschichtet war, durchgeführt. Die resultierende Auflösung und Farbdichte waren beide ausgezeichnet. 7 zeigt dies.
Drucker: Tektronix Phaser 300. In dieser Drucktestreihe, wurde das Testmuster 1 auf das Substrat 1 (10) und das Kontrollmaterial 1 (9) sowie auf einfaches Papier (8) gedruckt. Alle Drucke sahen ähnlich aus. Allerdings war beim Substrat 1 zu beobachten, dass sich die fest gewordenen Tinten nicht leicht von der Oberfläche abkratzen ließen, und die Kratzfestigkeit war gegenüber dem Kontrollmaterial 1 und Papier deutlich verbessert. Um die Kratzfestigkeit zu testen, verwendete man ein flaches Aluminiumstück von ½ Inch Breite, um in drei Durchgängen mit angemessenem Druck der Hand über die Drucke zu kratzen. 10 zeigt die Abriebbeständigkeit von Substrat 1.
Drucker: Trident Basic PixelJet Evaluation Kit #064-1010-01 von Trident International Inks aus Brookfield, CT. Dieser Drucker wurde mit einer nicht wässrigen, durch UV härtbaren Tinte verwendet. Dieses Beispiel zeigt, wie man durch erfindungsgemäße Substrate verhindern kann, dass solche Tinten vor dem Härten verlaufen. Drucktests wurden mit dem Substrat 1 und dem Kontrollmaterial 1 durchgeführt. Pigmentierte schwarze, durch UV härtbare Tinte von der Sun Corporation aus Fort Lee, NJ, wurde dazu verwendet, ein Testmuster herzustellen, das aus Strichen aus einzelnen Tintentropfen bestand. Der Druckkopf wurde so eingestellt, dass er 344 × 344 dpi von 90 pL Tropfen abgab.
Weil bei solchen Tinten das Tintenpigment in UV-härtbaren Materialien aus 100 Feststoffen dispergiert ist, findet im üblichen Sinne keine Trocknung statt. Folglich kann die Tinte zwischen dem Zeitpunkt des Kontakts mit der Oberfläche und der Aussetzung gegenüber der UV-Quelle verlaufen. In diesem Experiment wurde das Verlaufen einer einzelnen Linie aus Tropfen vor dem Härten mehrere Minuten lang beobachtet (bis die Tinte nicht mehr verlief). Dann wurde die endgültige Breite dieser Linie gemessen.
11 bzw. 12 zeigen die Tatsache, dass die Breite der Linie auf Substrat 1 (11) in Bezug auf das Kontrollmaterial 1 (12) begrenzt war. Die Breite der Linie auf dem Substrat 1 lag im Bereich von etwa 65 bis etwa 125 μm (oder der Breite von 1 bis 2 Vertiefungen).
Die Linienbreite der gleichen Linie an der gleichen Stelle im Testdruck auf dem Kontrollmaterial 1 lag im Bereich von 100 bis etwa 250 μm. Daher begrenzt die Verwendung von zufälligen Vertiefungen auf der Oberfläche des Substrats das Verläufen der Tinte.
Beispiel 3 – Drucktests auf dem Substrat 2 und dem Kontrollmaterial 2
HP 2000. Das Substrat 2 und das Kontrollmaterial 2 wurden dazu verwendet, das Testmuster 1 im einfachen Papiermodus bzw. in Normalqualität zu drucken. 13 bzw. 14 zeigen den Unterschied in den erhaltenen Drucken. Im allgemeinen wurden für Substrat 2 im Vergleich zum Kontrollmaterial 2 die gleichen Beobachtungen gemacht wie für das Substrat 1 gegenüber dem Kontrollmaterial 1.
Beispiel 4 – Herstellung von Substrat 3
Gemäß US Patent Nr. 5,534,386 wurde ein holographischer Diffusor (Physical Optics Corporation) erzeugt und eine Nickelelektroform . wurde hergestellt. Dieses Oberflächendiffusormuster wurde mit den Verfahren von US Patent Nr. 5,175,030 und unter Verwendung eines UV-gehärteten Harzes aus RDX51027 (UCB aus Smyrna, GA)/BR-31 (Dia-Ichi Kogyo Sayaku aus Kyoto, Japan)/Methylstyrol (Sigma-Aldrich aus Milwaukee, WI)/Phenoxyethylacrylat (Henkel aus Ambler, PA)/EBECRYL 220 (UCB)/FC 430 (Minnesota Mining and Manufacturing Company)/LUCERIN TPO (BASF aus Wyandotte, MI) im Verhältnis 55 : 22 : 11 : 6,5 : 5,5 : 0,3 : 3 vervielfältigt, wobei man MELINEX 617-Polyester (ICI aus Wilmington, DE) als Substrat verwendet wurde.
Beispiel 5 – Drucktests auf dem Substrat 3
HP855Cse, HP2500CP. Das Substrat 3 ließ eine größere Bewegung der nassen Tinte zu als das Substrat 1 oder 2. Dieses Problem fiel besonders dann auf wenn der HP2500CP dazu verwendet wurde, das Testmuster 2 herzustellen, vermutlich aufgrund des größeren Tintenvolumens pro Punkt, der vom Breitformatdrucker abgegeben wurde.
Wenn man jedoch die Lösung 1 zugab, sah das Substrat 3 ausgezeichnet aus. Die Farben waren äußerst intensiv. Die Eigenschaften des Drucks, wenn man eine Lichtquelle dahinter hielt, waren ebenfalls ausgezeichnet. Eine intensive Farbe war sowohl von der Rückseite als auch von der Vorderseite des Substrats zu sehen, da die Probe an den Stellen, wo die Tinte abgeschieden wurde, ziemlich transparent wurde. 15 zeigt einige Aspekte des Aussehens des Testdrucks.
Beispiel 6
Dieses Beispiel zeigt die Vorteile, die man durch das Prägen von Folien mit Muldenmustern, in denen Wände verschiedener Höhe zufällig verteilt sind, erreichen kann. Eine Diamantpräzisionsdrehmaschine (wie in "Manufacturers Turn Precision Optics with Diamond" von E. Ray McClure, Laser Focus World, Februar 1991, S. 95 bis 105, beschrieben) wurde dazu verwendet, ein Gitter aus Rillen mit einem nahezu rechteckigen Querschnitt in ein Ballard-Gehäuse aus Kupfer zu schneiden. Eine Reihe paralleler Rillen wurde so geschnitten, dass der Abstand zwischen jedem benachbarten Rillenpaar 154,46 μm betrug und die Rillen entweder 26 oder 9 μm tief waren, abhängig von einem Algorithmus, der sich auf die Tiefe der vorhergehenden Rillen bezieht. Die im Algorithmus verwendeten spezifischen Wahrscheinlichkeiten sind in Tabelle 1 aufgeführt.
Tabelle 1 Im Algorithmus verwendete Wahrscheinlichkeiten
Die Wahrscheinlichkeit, eine flache Wand zu schneiden, P% (flach), wird durch die Tiefe von bis zu drei vorhergehenden Rillen bestimmt, Wand (Index).
Um ein rechteckiges Muster zu schneiden, wurden zusätzliche Rillen senkrecht zur ersten Reihe geschnitten, wobei man die gleichen Wahrscheinlichkeiten verwendete wie im in Tabelle 1 beschriebenen Algorithmus.
Nachdem alle Rillen geschnitten waren, wurde die Kupferwalze mit einer dünnen Schicht Nickel plattiert und der mikrogeprägte Teil der Walze wurde von der Walze entfernt, damit man ihn als Pressformwerkzeug verwenden konnte. Ein Nachbau des diamantgedrehten Werkzeugs aus Lexan Polycarbonat (erhältlich von der General Electric Company; Pittsfield, MA) wurde in einer Heißpresse hergestellt.
Folgende Beispiele zeigen die Verwendung verschiedener zufällig mikrogeprägter Tintenstrahlaufnahmematerialien.
Beispiel 7
Eine Lösung mit 20% Feststoffen, die nach Gewicht 85% einer 70 : 30 Mischung aus Polyvinylpyrrolidon (PVP K90, erhältlich von ISP) und Poly(ethylencoacrylsäure) (erhältlich als wässrige Dispersion (Michem Prime 4983R) von Michelman) und 15 Pycal 94 (erhältlich von ICI Surfactants, Wilmington, DE) enthielt, wurde hergestellt. Diese Tintenaufnahmezusammensetzung wurde in einer Dicke von etwa 5,7 Mil (nass) auf 3,88 Mil PET-Folie (Polyethylenterephthalatfolie) aufgebracht, der mit PVDC (Polyvinylidenchlorid) grundiert war, und getrocknet, so dass eine klare Folie mit einer Dicke der trockenen Beschichtung von etwa 29 μm entstand. Diese Folie wurde anschließend mit einer Lösung mit 3% Feststoffen beschichtet, der eine 1 : 1 Mischung aus Methocel K-35 (erhältlich von der Dow Chemical Company) und Aluminiumoxid (erhältlich als wässrige Dispersion (Dispal 23N4-20) von der Condea Vista Chemical Co.) enthielt. Die resultierende Dicke der trockenen Beschichtung betrug etwa 1 μm. Die beschichtete Oberfläche dieser Folie wurde mikrogeprägt, indem man ihn in einem Pressformapparat (Wabash Modell 20-122TM2WCB, erhältlich von Wabash MPI aus Wabash, IN) gegen ein mit Nickel plattiertes Kupferwerkzeug drückte. Die Plattentemperatur betrug 67°C, und ein Druck von 4,3 MPa wurde 12 Minuten aufgebracht.
Das in diesem Beispiel verwendete, mit Nickel plattierte Mikroprägewerkzeug enthielt zwei orthogonale Reihen von Rillen. In jeder Reihe betrug der Abstand zwischen benachbarten Rillen etwa 154 μm, und die Tiefe der Rillen betrug entweder 26 μm oder 9 μm, bezogen auf den von der Tiefe der vorhergehenden Rillen abhängigen mathematischen Algorithmus. Die im Algorithmus verwendeten spezifischen Wahrscheinlichkeiten sind in Tabelle 2 aufgeführt.
Tabelle 2 Zur Bestimmung der Rillentiefe verwendete Wahrscheinlichkeiten
Wie in der Tabelle zu sehen ist, wird die Wahrscheinlichkeit, dass eine flache Rille geschnitten wird, P (%) niedrig, durch die Tiefe von bis zu drei vorhergehenden Rillen bestimmt, Wand (Index). Die flachen Rillen waren am Boden etwa 9 μm und am oberen Ende etwa 12 μm breit. Die tiefen Rillen waren am Boden etwa 9 μm und am oberen Ende etwa 14 μm breit.
Die mikrogeprägte Oberfläche dieser Folie wurde mit einem Hewlett-Packard (HP) 890C Tintenstahldrucker, der mit wässrigen Tinten bestückt war, bebildert. Der 890C-Drucker war auf "Transparenzmodus", "beste Qualität" eingestellt; die Farbeinstellung stand auf "automatisch". Die Bilddichten sowohl der primären als auch der sekundären Farben wurden mit einem Macbeth TR-924 Transmissionsreflektions-Dichtemesser (erhältlich von der Gretag MacBeth Company aus New Windsor, NY) im Reflektionsmodus unter Verwendung von Status-A-Filtern gemessen. Diese Daten sind in Tabelle 3 aufgeführt, wo "C", "M", "Y" and "K" die Dichten von Cyanblau, Magenta, Gelb bzw. Schwarz angeben.
Beispiel 8
Eine weitere Probe der beschichteten PET-Folie, deren Herstellung in Beispiel 7 beschrieben ist, wurde mikrogeprägt, indem man ihre beschichtete Oberfläche in einem Pressformapparat (Wabash Modell 20-122TM2WCB, erhältlich von Wabash MPI aus Wabash, IN) gegen ein mit Nickel plattiertes Kupferwerkzeug presste. Die Plattentemperatur betrug 65°C, und man brachte etwa 12 Minuten lang einen Druck von etwa 4,3 MPa auf.
Das in diesem Beispiel verwendete mit Nickel plattierte Kupfermikroprägewerkzeug wies zwei orthogonale Rillenreihen auf. In jeder Reihe sind die Primärrillen 26 μm tief und der Rest 9 μm tief. Der Abstand von der Mitte zur Mitte zwischen benachbarten tiefen Rillen schwankt unregelmäßig zwischen einer Untergrenze von etwa 270 μm und einer Obergrenze von etwa 470 μm. Die Verteilung im Abstand zwischen den tiefen Rillen über die gesamte Reihe lässt sich sehr gut durch eine nahezu gleichmäßige Wahrscheinlichkeitsverteilung charakterisieren. Die Breite der tiefen Rillen betrug etwa 9 μm am Boden und 14 μm am oberen Ende. Zwischen jeder der tiefen Rillen gibt es eine Anzahl flacher Rillen (mit 9 μm Tiefe). Für tiefe Rillen mit einem Abstand von weniger als 370 μm gibt es eine flache Rille in der Mitte zwischen zwei umgebenden tiefen Rillen. Für tiefe Rillen mit einem Abstand von mehr als 370 μm gibt es zwei flache Rillen (mit 9 μm Tiefe), die den Abstand zwischen. den tiefen Rillen gleich unterteilen. Die Breite der flachen Rillen betrug etwa 9 μm am Boden und 12 μm am oberen Ende.
Die mikrogeprägte Oberfläche dieser Folie wurde bebildert und mit dem in Beispiel 7 beschriebenen Verfahren analysiert. Die Daten sind in Tabelle 3 aufgeführt.
Beispiel 9
Eine weitere Probe der beschichteten PET-Folie, deren Herstellung in Beispiel 7 beschrieben ist, wurde mikrogeprägt, indem man ihre beschichtete Oberfläche in einem Pressformapparat (Wabash Modell 20-122TM2WCB, erhältlich von Wabash MPI aus Wabash, IN) gegen ein mit Nickel plattiertes Kupferwerkzeug presst. Die Plattentemperatur betrug 67°C, und man brachte etwa 11 Minuten lang einen Druck von etwa 4,3 MPa auf.
Das in diesem Beispiel verwendete mit Nickel plattierte Kupfermikroprägewerkzeug wies zwei orthogonale Rillenreihen auf. In jeder Reihe sind die Primärrillen 26 μm tief und der Rest 9 μm tief. Der Abstand von der Mitte zur Mitte zwischen benachbarten tiefen Rillen schwankt unregelmäßig zwischen einer Untergrenze von etwa 370 μm und einer Obergrenze von 470 μm. Die Verteilung im Abstand zwischen den tiefen Rillen über die gesamte Reihe lässt sich sehr gut durch eine nahezu gleichmäßige Wahrscheinlichkeitsverteilung charakterisieren. Die Breite der tiefen Rillen betrug etwa 9 μm am Boden und 14 μm am oberen Ende. Zwischen jeder tiefen Rille gibt es zwei flache Rillen (mit 9 μm Tiefe), die den Abstand zwischen den tiefen Rillen gleich unterteilen. Die Breite der flachen Rillen betrug etwa 9 μm am Boden und 12 μm am oberen Ende.
Die mikrogeprägte Oberfläche dieser Folie wurde bebildert und mit dem in Beispiel 7 beschriebenen Verfahren analysiert. Die Daten sind in Tabelle 3 aufgeführt.
Tabelle 3
Beispiel 10
Man stellte eine Form her, indem man mit einem Excimer-Laser, der bei 248 nm betrieben wurde, Löcher in einen Polyimidbogen von 125 μm Dicke bohrte (Kapton^TM H von DuPont De Nemours & Co.). Die Löcher hatten einen Durchmesser von etwa 50 μm und eine Tiefe von etwa 75 μm. Die Platzierung der Löcher wurde zufällig gewählt, so dass es im Durchschnitt 4,65 Löcher/mm² gab und es keinen kreisförmigen Bereich auf dem Bogen mit einem Durchmesser von mehr als 0,85 mm ohne Löcher gab.
Der vorstehende Polyimidbogen wurde dann als Form in einer Pressformmaschine verwendet, um einen Polycarbonatbogen (0,254 mm dick (erhältlich von der General Electric Co., Pittsfield, MA)) mit einem Pfostenmuster mikrozuprägen. Die Temperatur der Platten betrug 190°C, und man brachte etwa zwei Minuten einen Druck von etwa 0,8 MPa auf gefolgt von weiteren zwei Minuten bei einem Druck von etwa 1,6 MPa. Dieser Druck wurde weitere 5 bis 10 Minuten aufrechterhalten, während die Platten auf etwa 100°C abgekühlt wurden. Dann wurden die Platten geöffnet und die mikrogeprägte Polycarbonatfolie vom Polyimidbogen entfernt.
Silastic J (eine Handelsbezeichnung für RTV Silikonelastomer, erhältlich von der Dow Corning Co.) wurde dann auf den mikrogeprägten Polycarbonatbogen gegossen und in einem Konvektionsofen bei 70°C eine Stunde gehärtet, während es noch den mikrogeprägten Polycarbonatbogen bedeckte, um ein eine zufällige Anordnung von Löchern aufweisendes Mikroprägewerkzeug herzustellen.
Um einen für Tinte aufnahmefähigen Bogen herzustellen, wurde eine Lösung mit 14% Feststoffen, die nach Gewicht 85% einer 70 : 30 Mischung aus Polyvinylpyrrolidon (PVP K90, erhältlich von ISP Technologies, Wayne, NJ) und Poly(ethylencoacrylsäure) (erhältlich als wässrige Dispersion (Michem Prime 4983R) von Michelman, Inc., Cincinnati, OH) und 15% Pycal 94 (erhältlich von ICI Surfactants, Wilmington, DE) enthielt, hergestellt und in einer Dicke von etwa 0,380 mm (nass) auf eine 98 μm dicke PET-Folie (Polyethylenterephthalatfolie) aufgebracht, der mit PVDC (Polyvinylidenchlorid, erhältlich von der Minnesota Mining and Manufacturing Company) grundiert war, und bei 140°C in einem Ofensystem mit einer einzigen Zone getrocknet, so dass eine klare Folie mit einer Dicke der trockenen Beschichtung von etwa 53 μm entstand.
Die mikrogeprägte Oberfläche des Silastic J-Mikroprägewerkzeugs wurde dann in einem Pressformapparat auf die beschichtete Seite des Bogens für die Tintenaufnahme gepresst. Die Temperatur der Platten betrug 170°C, und man brachte etwa fünf Minuten einen Druck von etwa 1,6 MPa auf. Dieser Druck wurde weitere 5 bis 10 Minuten aufrechterhalten, während die Platten auf etwa 100°C abgekühlt wurden. Dann wurden die Platten geöffnet und die mikrogeprägte, für Tinte aufnahmefähige Folie aus dem Mikroprägewerkzeug genommen..
Die mikrogeprägte Oberfläche einer handelsüblichen, nominell flachen Tintenstrahlaufnahmefolie, CG3460, erhältlich von der Minnesota Mining and Manufacturing Company, wurde mit dem in Beispiel 7 beschriebenen Verfahren unter Verwendung der nachstehend aufgeführten Drucker und Druckereinstellungen bebildert und analysiert.
Hewlett-Packard HP 890C, Transparentmodus, beste Qualität, Farbe automatisch Hewlett-Packard HP 2000C, Raschtrocknungs-/Transparenzmodus, beste Qualität, Farbe automatisch.
Die Daten sind in der folgenden Tabelle 4 aufgeführt, wo "C", "M", "Y", "R", "G", "B" und "K" für die Dichten von Cyanblau, Magenta, Gelb, Rot, Grün, Blau bzw. Schwarz stehen.
Tabelle 4
Eine Angabe der Tintentrocknungszeiten wurde auf folgende Weise gemessen:
Xerographisches Verbundpapier wurde 30 Sekunden nach dem Drucken auf den bebilderten Bereich gelegt und mit einer 5-Pfund-Walze gewalzt. Die folgende Tabelle 5 zeigt die reflektierenden Bilddichten, die aus der auf das Papier übertragenen Tinte gemessen wurden.
Tabelle 5
Je niedriger die Zahl in Tabelle 5, desto kürzer die Trocknungszeit. Somit ist klar, dass die mikrogeprägte Oberfläche des Aufnahmemediums von Beispiel 10 im Vergleich zu einem handelsüblichen Tintenstrahlaufnahmemedium signifikant kürzere Trocknungszeiten zur Verfügung stellt.
Beispiel 11
Ein durch UV härtbares Harz wurde dadurch hergestellt, dass man 5 g Hydroxyethylacrylat (Aldrich Chemical, Milwaukee, WI), 0,15 g SR610 (Sartomer Company, Exton, PA), 0,19 g SR9035 (Sartomer Company Exton, PA) und 0,16 g Darocur 1173 (Ciba Specialty Chemicals, Tarrytown, NY) zu 10 g einer 50 : 50 Lösung aus Polyvinylpyrrolidon mit einem Molekulargewicht von 10k (Aldrich Chemical, Milwaukee, WI) und N-Vinyl-2-pyrrolidon (Aldrich Chemical, Milwaukee, WI) gab. Ein mikrogeprägtes Werkzeug wurde mit dem durch UV-härtbares Harz beschichtet und ein Stück Melinex 617 (ICI, Wilmington, DE) wurde mit einem Handtintenroller auf das mit dem Harz beschichtete Werkzeug laminiert, um die Beschichtungsdicke zu minimieren. Das Harz wurde durch Strahlung durch das Melinex unter Verwendung einer MetalBox Quecksilberlampe mit mittlerem Druck in hoher Einstellung bei einer Geschwindigkeit von 11,3 m/min gehärtet. Nach dem Entfernen der Verbundfolie aus dem gehärteten Harz/Melinex vom Werkzeug wurde die mikrogeprägte Seite bei 11,3 m/min unter der Quecksilberlampe bestrahlt.
Das in diesem Beispiel verwendete mikrogeprägte Werkzeug bestand aus RTV-Silikon ("Silastic J" zweiteiliges RTV-Silikon, bezogen von der Dow Corning Co.) und enthielt zwei orthogonale Reihen von Rillen. In jeder Reihe sind die Primärrillen 26 μm tief und der Rest 9 μm tief. Der Abstand von der Mitte zur Mitte zwischen benachbarten tiefen Rillen schwankt unregelmäßig zwischen einer Untergrenze von etwa 270 μm und einer Obergrenze von etwa 470 μm. Die Verteilung im Abstand zwischen den tiefen Rillen über die gesamte Reihe lässt sich sehr gut durch eine nahezu gleichmäßige Wahrscheinlichkeitsverteilung charakterisieren. Die Breite der tiefen Rillen betrug etwa 9 μm am Boden und 14 μm am oberen Ende. Zwischen jeder der tiefen Rillen gibt es eine Anzahl flacher Rillen (mit 9 μm Tiefe). Für tiefe Rillen mit einem Abstand von weniger als 370 μm gibt es eine flache Rille in der Mitte zwischen zwei umgebenden tiefen Rillen. Für tiefe Rillen mit einem Abstand von mehr als 370 μm gibt es zwei flache Rillen (mit 9 μm Tiefe), die den Abstand zwischen den tiefen Rillen gleich unterteilen. Die Breite der flachen Rillen betrug etwa 9 μm am Boden und 12 μm am oberen Ende.
Ein glattes harzbeschichtetes Harzkontrollmaterial wurde ebenfalls hergestellt. Dazu verwendete man einen gekerbten Beschichtungsstab, der so eingestellt war, dass er eine 1,5 Mil dicke Beschichtung erzeugte. Das durch UV härtbare Harz wurde zwischen einen Bogen aus einfacher 5 Mil PET-Folie (Minnesota Mining and Manufacturing Company) und einen Bogen aus Melinex 617 gegossen. Das Harz wurde durch Bestrahlung durch das Melinex unter Verwendung einer MetalBox Quecksilberlampe mit mittleren Druck in hoher Einstellung bei einer Geschwindigkeit von 11,3 m/min gehärtet. Dann wurde das einfache PET abgezogen, so dass die Melinex-Folie mit einer glatten Harzbeschichtung zurückblieb.
Die mikrogeprägte Folie und die glatte Probe wurden auf einem Hewlett-Packard HP2500 Desktop Drucker im Modus "HP premium transparency", "beste Qualität" und der Farbeinstellung "automatisch" mit cyanblauen, magenta, gelben, roten, grünen und schwarzen Farbblöcken bedruckt, wobei man von der Hewlett-Packard Corporation gelieferte Standardtinten verwendete. Die bedruckte mikrogeprägte Folie sah scharf und gleichmäßig aus, während die glatte Probe fleckig und ungleichmäßig aussah. Die Trocknungszeit wurde dadurch gemessen, dass man 30 Sekunden, nachdem man die Drucksache aus dem Drucker genommen hatte, ein Blatt Papier über das Gedruckte legte und mit einer Walze darüber rollte. Dann las man die Dichte des reflektierten Bildes unter Verwendung eines Gretag-SPM55-Dichtemessers ab. Diese Ergebnisse sind in Tabelle 6 aufgeführt.
Tabelle 6 Trocknungszeit: Reflektierte Druckdichte, gemessen 30 Sekunden nach der Bebilderung
Die Erfindung ist nicht auf die vorstehenden Ausfihrungsformen beschränkt. Die . Ansprüche folgen.

Claims

Aufnahmemedium umfassend einen Bogen mit zufälliger, mikrogeprägter Oberflächentopographie auf einer Haupt-Oberfläche des Mediums, wobei der Bogen nicht porös ist.
Aufnahmemedium nach Anspruch 1, wobei die zufällige, mikrogeprägte Oberflächentopographie Vertiefungen umfasst.
Aufnahmemedium nach Anspruch 1, wobei die zufällige, mikrogeprägte Oberflächentopographie Pfosten umfasst.
Aufnahmemedium nach Anspruch 1, wobei die zufällige, mikrogeprägte Oberflächentopographie ein mikrogeprägtes Muster ist.
Aufnahmemedium nach Anspruch 2, wobei jede Vertiefung der zufälligen, mikrogeprägten Oberflächentopographie eine Kapazität von mindestens etwa 10 pL aufweist.
Aufnahmemedium nach Anspruch 5, wobei die Vertiefungen durch Wände eingeschlossen und so beieinander liegen, dass die Dicke der oberen Teile der Wände minimiert ist.
Aufnahmemedium nach Anspruch 1, wobei die zufällige, mikrogeprägte Oberflächentopographie eine Topographie zum Schutz von bedrucktem Material vor Abrieb durch mit der geprägten Oberfläche in Kontakt kommenden Teile ist und die Topographie, makroskopisch gesehen, die äußerste Oberfläche des Mediums darstellt.
Aufnahmemedium nach Anspruch 2, wobei die zufällige, mikrogeprägte Oberflächentopographie eine zufällige Ansammlung von Vertiefungen umfasst, wobei das Volumen jeder Vertiefung ausreicht, um das Ausbringen von mindestens zwei Tropfen Tinte zu erwarten.
Aufnahmemedium nach Anspruch 2, wobei die Kapazität für mindestens drei Tropfen Tinte vorgesehen ist.
Aufnahmemedium nach Anspruch 2, wobei das Volumen einer Vertiefung mindestens etwa 20 pL beträgt.
Aufnahmemedium nach Anspruch 2, wobei das Volumen einer Vertiefung mindestens etwa 60 pL beträgt.
Aufnahmemedium nach Anspruch 1, wobei der Bogen transparent, durchscheinend oder opak ist, wobei der Bogen klar oder getönt ist und wobei der Bogen optisch durchlässig, optisch reflektiv oder optisch retroreflektiv, oder Kombinationen davon, ist.
Aufnahmemedium nach Anspruch 1, wobei die zufällige, mikrogeprägte Oberflächentopographie aus einem mikrogeprägten Polymer hergestellt ist.
Aufnahmemedium nach Anspruch 1, wobei die zufällige, mikrogeprägte Oberflächentopographie aus einem mikrogeprägten Thermoplasten hergestellt ist.
Aufnahmemedium nach Anspruch 1, wobei die zufällige, mikrogeprägte Oberflächentopographie aus mikrogeprägtem, gehärtetem, durch Strahlung härtbarem Material hergestellt ist.
Aufnahmemedium nach Anspruch 14, wobei der Bogen eine Polymerfolie ist, welche ausgewählt ist aus Polyolefinen, Polyvinylchlorid, Copolymeren von Ethylen mit Vinylacetat oder Vinylalkohol, Copolymeren und Terpolymeren von Hexafluorpropylen und oberflächenveränderten Versionen davon, Polyethylenterephthalat und Copolymeren davon, Polycarbonat, Norbornenpolymeren und -copolymeren, Polyurethanen, Polyimiden, Acrylen und gefüllten Versionen davon, wobei die gefüllten Versionen Füllstoffe verwenden, die ausgewählt sind aus Silicaten, Aluminaten, Feldspat, Talk, Calciumcarbonat und Titaniumdioxid.
Aufnahmemedium nach Anspruch 1, wobei der Bogen eine oder mehrere Schichten umfasst.
Aufnahmemedium nach Anspruch 1, welches weiterhin eine Klebstoffschicht auf einer Hauptoberfläche, die gegenüber der mikrogeprägten Oberfläche liegt, umfasst.
Aufnahmemedium nach Anspruch 18, welches weiterhin eine Trennlage, die die Klebstoffschicht schützt, umfasst.
Zufälliges, mikrogeprägtes Aufnahmemedium, welches das Aufnahmemedium gemäß Anspruch 1 und ein auf der mikrogeprägten Oberfläche aufgebrachtes Material umfasst.
Aufnahmemedium nach Anspruch 20, wobei das Material aufspritzbar ist.
Aufnahmemedium nach Anspruch 21, wobei das aufspritzbare Material ausgewählt ist aus Tinten, Klebstoffen, biologischen Flüssigkeiten, Arzneimitteln, chemischen Assayreagenzien, Teilchendispersionen, Wachsen, elektrisch, thermisch oder magnetisch veränderbaren Materialien und Kombinationen davon.
Aufnahmemedium nach Anspruch 21, wobei das aufspritzbare Material eine auf Farbstoff basierende Tinte ist.
Aufnahmemedium nach Anspruch 21, wobei das aufspritzbare Material eine pigmentierte Tinte ist.
Aufnahmemedium nach Anspruch 24, wobei die pigmentierte Tinte Pigmentteilchen umfasst, die in den Vertiefungen der mikrogeprägten Oberfläche vorhanden sind.
Verfahren zur Herstellung eines Aufnahmemediums, das folgende Schritte umfasst: a) Auswählen einer mikroprägenden Form mit einer Formoberfläche mit zufälliger, mikrogeprägter Topographie zur Bildung einer zufälligen, mikrogeprägten Oberflächentopographie auf dem Aufnahmemedium; und b) Kontaktieren der Formoberfläche der Form mit einem Polymerbogen zur Bildung einer zufälligen, mikrogeprägten Oberflächentopographie auf dem Bogen, die das Gegenstück der Formoberfläche ist.
Verfahren nach Anspruch 26, wobei der Kontaktierungsschritt ausgewählt ist aus Gieß-, Beschichtungs- und Verdichtungsverfahren.
Verfahren gemäß Anspruch 26, das weiterhin das Kontaktieren des mikrogeprägten Bogens mit einem topischen Überzug umfasst.
Verfahren gemäß Anspruch 26, wobei der Auswahlschritt das Ermitteln des Tropfenvolumens des aufspritzbaren Materials und der Anzahl der Druckerpunkte pro Inch umfasst.
Verfahren zur Herstellung eines Bildes, das den Schritt des Druckens eines aufspritzbaren Materials durch einen Tintenstrahldruckkopf auf das Medium des Anspruchs 1 umfasst.