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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen thermischen Farbstofftransferdruck
mit einer Schutzschicht und einem in die Schutzschicht geschriebenen
Erkennungszeichen.
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US-A-6,092,942
von Koichi et al. beschreibt ein thermisches Farbstoffgeberelement
aus einem gelben, purpurroten und blaugrünen Feld sowie einer Schutzschicht,
die auf der Empfangsschicht mit dem gedruckten Bild mittels eines
thermischen Druckkopfes aufgebracht wird. Die Schutzschicht wird
unter Verwendung einer Bildebene als Maske im Unterschied zur gleichmäßigen Beaufschlagung
der Seite mit Energie aufgebracht. Das Schutzschichtbild ist derart
ausgelegt, dass es Bereiche niedriger und hoher Energie in einem
Muster aufweist, um entsprechende Dichtebereiche in der übertragenen
Schutzschicht zu erzeugen. Das in die Schutzschicht übertragene
fertige Muster stellt Erkennungszeichen dar, die sich interpretieren
lassen, indem die Dickenabweichungen in der Schutzschicht entweder
mechanisch oder optisch erfasst werden.
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Herkömmliche
Strichcodes, die aus einer Kombination blaugrüner, purpurroter und gelber Farbstoffe
in einem Thermodrucker erzeugt werden, erzeugen wegen des in diesen
Farbstoffen fehlenden Rußschwarz
einen relativ schlechten maschinenlesbaren Code. Rußschwarz
und ähnliche
absorbierende Materialien verbessern die Absorption der Nahinfrarot-
und Rotwellen, die von vielen Hand- und POS-Scannern zum Einlesen
von Strichcodes verwendet werden. Damit ein Strichcode zuverlässig lesbar
ist, sollten die zum Drucken des Strichcodesymbols verwendeten Farbstoffe
Licht im Nahinfrarot- und Rotspektrum der Wellenlängen absorbieren
können.
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Heute
werden auf einem Produktetikett zunehmend mehr Informationen benötigt. Für dieses Mehr
an Informationen wird eine größere Fläche zum Aufdrucken
der Informationen benötigt,
wodurch größere Etiketten
erforderlich werden. Größere Etiketten sind
für viele
Produkte ggf. nicht hinnehmbar, insbesondere für kleine Artikel, wie Kosmetik-
und Pharmaprodukte.
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Es
besteht daher Bedarf nach einer höheren Ökonomie der Etiketten, indem
mehr Informationen auf häufig
kleineren Etiketten bereitgestellt werden, die menschen- und/oder
maschinenlesbar sind.
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JP 11078084 beschreibt
die Dickenänderung einer
Schutzschicht, indem die Energie zur Aufzeichnung der Schutzschicht
aus der Helligkeitskomponente berechnet wird, die aus den Bilddaten
einer Komponente N entnommen wird, wobei die Schutzschicht nach
diesem Wert aufgezeichnet wird.
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US-A-5,220,343
beschreibt das Aufbringen einer Schutzschicht in einem vorbestimmten
Muster.
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Die
vorliegende Erfindung stellt einen thermischen Farbstofftransferdruck
mit einer darauf befindlichen Schutzschicht bereit, worin die Schutzschicht wahlweise
in einer Weise aufbringbar ist, die das Erkennungszeichen darstellt.
Die vorliegende Erfindung stellt zudem einen thermischen Farbstofftransferdruck
bereit, worin mindestens ein Teil der in der Schutzschicht bereitgestellten
Erkennungszeichen in Bezug auf Inhalt und Lage mit den in der Bildschicht bereitgestellten
Erkennungszeichen identisch ist, um so die Lesbarkeit der Erkennungszeichen
zu verbessern. Die vorliegende Erfindung stellt zudem einen thermischen
Farbstofftransferdruck bereit, worin mindestens ein Teil der in
der Schutzschicht bereitgestellten Erkennungszeichen in Bezug auf
die in der Bildschicht bereitgestellten Erkennungszeichen verschieden
ist. Die Erfindung stellt zudem ein Verfahren zur Herstellung dieser
Drucke sowie ein Verfahren zum Auslesen der Erkennungszeichen zur
Verfügung.
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Die
vorliegende Erfindung ermöglicht
zudem die Bereitstellung von mehr Informationen auf einem Etikett
als das herkömmliche
Drucken menschlich lesbarer Erkennungszeichen auf einer Bildschicht. Insbesondere
wird dies durch thermisches Drucken maschinenlesbarer Erkennungszeichen
in einer Schutzschicht erreicht. Die maschinenlesbaren Erkennungszeichen
in der Schutzschicht können
in dem gleichen Bereich des Etiketts wie menschlich lesbare Zeichen
angeordnet sein. Beispielsweise werden Produktinformationen, an
denen der Kunde interessiert ist, auf die Bildschicht gedruckt.
Strichcodeinformationen oder andere Produktkennzeichnungsinformationen
und Informationen, an denen der Kunde nicht interessiert ist, werden
in die Schutzschicht gedruckt. Es lässt sich somit ein ästhetisch ansprechen des
oder attraktives Etikett herstellen, das einen Druck mit einer thermisch übertragenen Schutzschicht
umfasst, die maschinenlesbare Erkennungszeichen enthält.
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Darüber hinaus
wird ein Verfahren zur Verbesserung der maschinellen Lesbarkeit
eines Strichcodes beschrieben, der mit blaugrünem, purpurrotem und gelbem
Farbstoff gedruckt wird.
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Nach
einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Bereitstellen
eines Bildes auf einem thermischen Speichermedium mit einer Bildempfangsschicht
und einer darauf aufgebrachten Schutzschicht mit den Schritten bereitgestellt:
- a) Bereitstellen eines Bildes mit einem ersten
Erkennungszeichen auf der Bildempfangsschicht unter Verwendung eines
Thermodruckkopfes; und
- b) Bereitstellen eines zweiten Erkennungszeichens auf der Schutzschicht,
wobei das zweite Erkennungszeichen mit dem ersten Erkennungszeichen
identisch und passgenau ausrichtbar ist durch Variieren der Temperatur
des Thermodruckkopfes, der zum Auftragen der Schutzschicht verwendet
wird.
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Nach
einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Medium
bereitgestellt mit:
- a) einer Bildempfangsschicht,
auf der ein Bild mit einem ersten Erkennungszeichen ausgebildet
ist; und
- b) einer Schutzschicht, die über
der Bildempfangsschicht angeordnet ist und ein zweites Erkennungszeichen
aufweist, das inhaltlich identisch und passgenau mit dem ersten
Erkennungszeichen ausgerichtet ist.
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Nach
einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Computerprogramm
bereitgestellt, das bei Programmierung in einem Computer den Computer
anweist, folgende Schritte durchzuführen:
- a)
Bereitstellen eines Bildes mit einem ersten Erkennungszeichen auf
der Bildempfangsschicht unter Verwendung eines Thermodruckkopfes; und
- b) Bereitstellen eines zweiten Erkennungszeichens als Schutzschicht,
wobei das zweite Erkennungszeichen mit dem ersten Erkennungszeichen
identisch und passgenau ausrichtbar ist durch Variieren der Temperatur
des Thermodruckkopfes, der zum Auftragen der Schutzschicht verwendet
wird.
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Diese
und weitere Aspekte, Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden
Erfindung werden unter Berücksichtigung
der folgenden detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele und
anhängenden
Ansprüche
sowie durch Bezug auf die anliegenden Zeichnungen besser verständlich und
verdeutlicht.
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Die
Erfindung wird im folgenden anhand der in den Zeichnungen dargestellten
Ausführungsbeispiele
näher erläutert. Es
zeigen
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1–3 verschiedene
Ausführungsbeispiele
eines Drucks während
des Aufbringens der Schutzschicht;
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4 eine
auseinandergezogene Ansicht eines Etiketts mit Darstellung der von
der Schutzschicht getrennten Bildschicht;
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5 eine
Draufsicht eines Etiketts, das in der Schutzschicht eingebettete,
maschinenlesbare Erkennungszeichen aufweist, welches auf einem Produkt
angeordnet ist;
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6A eine
Kurve zur Darstellung der Ergebnisse eines durchgeführten topografischen
Tests (Tasterinstrument des Typs Gould Microtopographer);
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6B eine
einzelne Aufzeichnung der Kurve aus 6A;
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7A eine
Kurve zur Darstellung der Ergebnisse eines durchgeführten topografischen
Tests (Zygo);
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7B eine
Draufsicht der Kurve aus 7A;
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8A ein
Verfahren zum Auslesen der codierten Schutzschicht mithilfe direkter
Beleuchtung;
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8B ein
Verfahren zum Auslesen der Schutzschicht mithilfe direkter Beleuchtung
in Verbindung mit einem Polyarisationsanalysator;
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9 eine
auseinandergezogene Ansicht eines Etiketts mit der Bild- und Schutzschicht
mit identischem Bild; und
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10–13 verschiedene
Ausführungsbeispiele
eines Drucks während
des Aufbringens der Schutzschicht.
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Die
Erfindung wurde vorstehend zusammengefasst. Sie umfasst einen thermischen
Farbstofftransferdruck mit einer darauf befindlichen Schutzschicht,
worin die Schutzschicht informationstragende Erkennungszeichen umfasst,
insbesondere Erkennungszeichen, die maschinenlesbar sind, ein Verfahren
zur Herstellung des Drucks und ein Verfahren zum Auslesen der informationstragenden
Erkennungszeichen.
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Der
erfindungsgemäße Druck
umfasst Deckschichtanordnungen, worin die Schutzschicht zudem einen
IR-absorbierenden Farbstoff enthält
oder wobei die Dicke der Schutzschicht variiert.
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Das
Verfahren zur Ausbildung der Schutzschicht auf einem thermischen
Farbstofftransferprint umfasst:
- 1) Aufbringen
eines festen Bogens aus einem polymeren Bindemittel oder Schichten
polymeren Materials auf dem Druck; und
- 2) wahlweises Beaufschlagen der Oberfläche des Schutzschichtbogens
mit Wärme.
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In
dem erfindungsgemäßen Verfahren
wird Wärme über einen
Thermodruckkopf aufgebracht, insbesondere einen Druckkopf, bei dem
der Thermodruckkopf variabel in Bezug auf die Pixel einstellbar ist,
die erregt werden, oder auf die Stärke, mit der Pixel erregt werden.
Alternativ hierzu enthält
die Schutzschicht einen IR-Farbstoff, und die Wärme wird über die wahlweise Anwendung
eines Laserstrahls aufgebracht.
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In
dem erfindungsgemäßen Farbstoffgeberelement
ist ein beliebiger Farbstoff verwendbar, vorausgesetzt, er ist mithilfe
von Wärme
auf die Bildempfangsschicht übertragbar.
Besonders gute Ergebnisse lassen sich mit sublimierbaren Farbstoffen erzielen.
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Beispiele
für sublimierbare
Farbstoffe sind u.a. Anthrachinonfarbstoffe, z.B. Sumikaron Violet RS® (von
Sumitomo Chemical Co., Ltd.), Dianix Fast Violet 3R FS® (von
Mitsubishi Chemical Industries, Ltd.) und Kayalon Polyol Brilliant
Blue N-BGM® sowie KST
Black 146® (von
Nippon Kayaku Co., Ltd.); Azofarbstoffe, wie Kayalon Polyol Brilliant
Blue BM®,
Kayalon Polyol Dark Blue 2BM® und KST Black KR® (von
Nippon Kayaku Co., Ltd.), Sumikaron Diazo Black 5G® (von
Sumitomo Chemical Co., Ltd.) und Miktazol Black 5GH® (von
Mitsui Toatsu Chemicals, Inc.); Direktfarbstoffe, wie Direct Dark
Green B® (von Mitsubishi
Chemical Industries, Ltd.) und Direct Brown M® sowie
Direct Fast Black D® (von Nippon Kayaku Co.
Ltd.); Säurefarbstoffe,
wie Kayanol Milling Cyanine 5R® (von Nippon Kayaku Co.
Ltd.); Grundfarbstoffe, wie Sumiacryl Blue 6G® (von
Sumitomo Chemical Co., Ltd.) und Aizen Malachite Green® (von
Hodogaya Chemical Co., Ltd.) oder die in US-A-4, 541, 830 beschriebenen
Farbstoffe, das durch Nennung als hierin aufgenommen betrachtet wird.
Die zuvor genannten Farbstoffe sind einzeln oder in Kombination
verwend-bar, um
ein monochromes Farbstoffübertragungsbild
zu erhalten. Die Farbstoffe sind mit einem Auftrag von 0,05 bis
1 g/m2 verwendbar und sind vorzugsweise
hydrophob.
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In
den erfindungsgemäßen Farbstoffgeberelementen
ist eine Farbstoffsperrschicht zur Verbesserung der Dichte des übertragenen
Farbstoffs verwendbar. Zu derartigen Farbstoffsperrschichtmaterialien
zählen
hydrophile Materialien, wie die in US-A-4,716,144 beschriebenen.
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Die
Farbstoff- und Schutzschicht des Farbstoffgeberelements kann auf
den Träger
aufgetragen oder darauf mithilfe einer Drucktechnik, wie einem Tiefdruckverfahren,
gedruckt werden.
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Auf
der Rückseite
des erfindungsgemäßen Farbstoffgeberelements
ist eine Gleitschicht verwendbar, um zu verhindern, dass der Druckkopf
an dem Farbstoffgeberelement haftet. Eine derartige Gleitschicht
könnte
entweder einen festen oder einen flüssigen Schmierstoff umfassen
oder Mischungen daraus, und zwar mit oder ohne ein polymeres Bindemittel
oder ein grenzflächenaktives
Mittel. Bevorzugte Schmierstoffe umfassen Öle oder semikristalline organische
Feststoffe, die unter 100°C
schmelzen, wie Poly(vinylstearat), Bienenwachs, perfluorierte Alkylesterpolyether,
Polycaprolacton, Siliconöl,
Polytetrafluorethylen, Carbowax, Poly(ethylenglycole) oder eines
der in US-A-4,717,711; US-A-4,717,712; US-A-4,737,485 und US-A-4,738,950 beschriebenen Materialien.
Geeignete polymere Bindemittel für
die Gleitschicht umfassen Poly(vinylalkohol-Cobutyral), Poly(vinylalkohol-Coacetal),
Polystyrol, Poly(vinylacetat), Celluloseacetatbutyrat, Celluloseacetatpropionat,
Celluloseacetat oder Ethylcellulose.
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Die
Menge des in der Gleitschicht zu verwendenden Schmierstoffs hängt im Wesentlichen
von der Art des Schmierstoffs ab, liegt im Allgemeinen aber im Bereich
von 0,001 bis 2 g/m2. Bei Verwendung eines
polymeren Bindemittels beträgt
der Anteil des Schmierstoffs zwischen 0,05 und 50 Gew.-%, vorzugsweise
0,5 bis 40 Gew.-% des verwendeten polymeren Bindemittels.
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Als
Träger
für das
erfindungsgemäße Farbstoffgeberelement
ist jegliches Material verwendbar, vorausgesetzt, es ist maßhaltig
und gegenüber
der Wärmeentwicklung
der Thermodruckköpfe
beständig.
Derartige Materialien sind u.a. Polyester, wie Poly(ethylenterephthalat);
Polyamide; Polycarbonate; Pergaminpapier, Kondensatorpapier, Celluloseester, wie
Celluloseacetat; Fluorpolymere, wie Poly(vinylidenfluorid) oder
Poly(tetrafluorethylen-Cohexafluorpropylen); Polyether, wie Polyoxymethylen;
Polyacetale; Polyolefine, wie Polystyrol, Polyethylen, Polypropylen
oder Methylpentenpolymere; und Polyimide, wie Polyimidamide und
Polyetherimide. Der Träger
hat im Allgemeinen eine Dicke von 2 bis 30 μm.
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Das
mit dem erfindungsgemäßen Farbstoffgeberelement
verwendete Bildempfangselement umfasst in der Regel einen Träger mit
einer darauf angeordneten Farbstoffbildempfangsschicht (nachstehend
als Bildempfangsschicht bezeichnet). Der Träger kann ein transparenter
Film sein, wie ein Poly(ethersulfon), ein Polyimid, ein Celluloseester,
wie ein Celluloseacetat, ein Poly(vinylalkohol-Coacetal) oder ein
Poly(ethylenterephthalat). Der Träger für das Bildempfangselement kann
auch reflektierend sein, wie ein bariumoxidbeschichtetes Papier,
ein polyethylenbeschichtetes Papier, weißes Polyester (Polyester mit
darin befindlichen weißen
Pigmenten), ein Elfenbeinpapier, ein Kondensatorpapier oder ein
synthetisches Papier, wie DuPont Tyvek®.
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Die
Farbstoffbildempfangsschicht kann beispielsweise ein Polycarbonat,
ein Polyurethan, ein Polyester, Poly(vinylchlorid), Polystyrol-Co-Acrylnitril),
Polycaprolacton oder Mischungen davon enthalten. Die Farbstoffbildempfangsschicht
kann in jeder geeigneten Menge vorhanden sein, die für den vorgesehenen
Zweck wirksam ist.
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Im
Allgemeinen sind gute Ergebnisse bei einer Konzentration von 1 bis
5 g/m2 erzielbar.
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Wie
bereits erwähnt,
dienen die erfindungsgemäßen Farbstoffgeberelemente
dazu, ein Farbstoffübertragungsbild
anzufertigen. Ein derartiges Verfahren umfasst das bildweise Erwärmen eines Farbstoffgeberelements
und das Übertragen
eines Farbstoffbildes auf ein Bildempfangselement, um das Farbstoffübertragungsbild
herzustellen. Nachdem das Farbstoffbild übertragen worden ist, wird
die Schutzschicht über
dem Farbstoffbild aufgetragen.
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Das
erfindungsgemäße Farbstoffgeberelement
ist in Bogenform oder als Endlosbahn oder Endlosrolle verwendbar.
Wenn eine Endlosbahn oder Endlosrolle verwendet wird, kann darauf
nur ein Farbstoff angeordnet sein oder wechselnde Bereiche von unterschiedlichen
Farbstoffen, wie sublimierbare Blaugrün- und/oder Purpurrot- und/oder
Gelb- und/oder Schwarz- oder
andere Farbstoffe. Derartige Farbstoffe werden in US-A-4,541,830;
4,698,651; 4,695,287; 4,701,439; 4,757,046; 4,743,582; 4,769,360
und 4,753,922 beschrieben. Somit fallen ein-, zwei-, drei- oder
vierfarbige Elemente (oder auch eine höhere Anzahl) in den Geltungsbereich
der vorliegenden Erfindung.
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In
einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der
Erfindung umfasst das Farbstoffgeberelement einen Poly(ethylenterephthalat)träger, der
mit sich nacheinander wiederholenden Flächen aus Gelb-, Blaugrün- und Purpurrot-Farbstoff
beschichtet ist, wobei die zuvor genannten Verfahrensschritte nacheinander
für jede
Farbe durchführbar
sind, um ein dreifarbiges Farbstoffübertragungsbild mit einer darauf
befindlichen Schutzschicht zu erhalten. Wenn der Prozess nur für eine einzelne
Farbe durchgeführt wird,
dann wird ein monochromes Farbstoffübertragungsbild erzeugt.
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Thermodruckköpfe, die
verwendbar sind, um Farbstoff von den erfindungsgemäßen Farbstoffgeberelementen
zu übertragen,
sind kommerziell erhältlich.
Beispielsweise sind ein Fujitsu Thermokopf FTP-040 MCSOO1, ein TDK
Thermokopf LV5416 oder ein Rohm Thermokopf KE 2008-F3 verwendbar.
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Eine
in der Erfindung verwendete thermische Farbstoffübertragungsanordnung umfasst:
- (a) ein Farbstoffgeberelement, wie zuvor beschrieben,
und
- (b) ein Bildempfangselement, wie zuvor beschrieben,
wobei
sich das Farbstoffempfangselement in übergeordneter Beziehung zu
dem Farbstoffgeberelement befindet, so dass sich die Farbstoffschicht
des Geberelements in Kontakt mit der Farbstoffbildempfangsschicht
des Empfangselements befindet.
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Der
zuvor genannte Verbund aus diesen beiden Elementen kann als eine
integrierte Einheit vormontiert sein, wenn ein monochromes Bild
erzeugt werden soll. Hierzu können
die beiden Elemente an ihren Rändern
vorübergehend
miteinander verhaftet sein. Nach dem Übertragen wird das Bildempfangselement
abgetrennt, um das Farbstoffübertragungsbild
freizulegen.
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Wenn
ein dreifarbiges Bild erzeugt werden soll, wird die zuvor genannte
Anordnung drei Mal ausgebildet, während Wärme von dem Thermodruckkopf
angelegt wird. Nach Übertragen
des ersten Farbstoffs werden die Elemente voneinander getrennt.
Ein zweites Farbstoffgeberelement (oder ein anderer Bereich des
Geberelements mit einer anderen Farbstofffläche) wird dann in Registrierung
mit dem Bildempfangselement gebracht, und der Prozess wird wiederholt.
Die dritte Farbe wird auf gleiche Weise erzeugt. Schließlich wird
die Schutzschicht darüber
angeordnet.
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A. Empfangselement:
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Das
mit dem erfindungsgemäßen Farbstoffgeberelement
verwendete Bildempfangselement umfasst normalerweise einen Träger mit
einer darauf angeordneten Farbstoffempfangsschicht. Der Träger kann
ein transparenter Film sein, wie ein Poly(ethersulfon), ein Polyimid,
ein Celluloseester, wie ein Celluloseacetat, ein Poly(vinylalkohol-Coacetal)
oder ein Poly(ethylenterephthalat). Der Träger für das Farbstoffempfangselement
kann auch reflektierend sein, wie ein bariumoxidbeschichtetes Papier,
ein polyethylenbeschichtetes Papier, weißes Polyester (Polyester mit
darin befindlichen weißen
Pigmenten), ein Elfenbeinpapier, ein Kondensatorpapier oder ein
synthetisches Papier, wie DuPont Tyvek® (eine
Marke der DuPont/Corporation).
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Eine
Farbstoffempfangsschicht, wie die in Kodak Ektatherm® (eine
Marke der Eastman Kodak Company) mit der Katalognummer 172-5514
verwendete.
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Die
Farbstoffbildempfangsschicht kann beispielsweise ein Polycarbonat,
ein Polyurethan, ein Polyester, Poly(vinylchlorid), Polystyrol-Co-Acrylnitril),
Polycaprolacton oder Mischungen davon enthalten. Die Farbstoffbildempfangsschicht
kann in jeder geeigneten Menge vorhanden sein, die für den vorgesehenen
Zweck wirksam ist.
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Im
Allgemeinen sind gute Ergebnisse bei einer Konzentration von 1 bis
5 g/m2 erzielbar.
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B. Geberelement:
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Schutzschichtgeberelemente
wurden durch Beschichten der Rückseite
eines 6 μm
Poly(ethylenterephthalat)-Trägers
(PET-Träger)
hergestellt.
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Auf
der Rückseite
des Elements wurden folgende Schichten in der genannten Reihenfolge
aufgetragen:
- 1) eine Substratschicht aus 0,13
g/m2 Titanbutoxid ( DuPont Tyzor TBT®)
aus 85% n-Propylacetat und
15% n-Butylalkohol-Lösungsmittelmischung
- 2) eine Gleitschicht aus Aminopropyl-Dimethyl-endständigem Polydimethylsiloxan,
PS513® (United
Chemical Technologies) (0,011g/m2), einem
Poly(vinylacetal)bindemittel, KS-1, (Sekisui Co.), (0,38g/m2), p-Toluolsulfonsäure (0,0003 g/m2)
und Candellilawachs (0,022 g/m2), aufgetragen
aus einer Lösungsmittelmischung
aus Diethylketon, Methanol und destilliertem Wasser (88,7/9,0/2,3)
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C. Schutzschicht:
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Auf
der Vorderseite des Elements wurde eine übertragbare Deckschicht aus
Poly(vinylacetal), KS-1, (Sekisui Co.) mit einem Auftrag von 0,63
g/m2, kolloidales Siliciumdioxid, IPA-ST
(Nissan Chemical Co.) mit einem Auftrag von 0,462 g/m2 und
4 μm große Divinylbenzenkörner (Eastman
Kodak Company) mit einem Auftrag von 0,011 g/m2 aus
einer Mischung aus 79% 3-Petanon und 21% Methanol aufgetragen.
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D. Testbedingungen
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Mit
einem Kodak Professional EKTATHERM XLS XTRALIFE® (eine
Marke der Eastman Kodak Company) Farbband (Eastman Kodak Co. Katalog-Nr.
807-6135) und einem Kodak Model 8300 Thermal Printer wurde ein Status-A-Neutraldichtebild mit
einer maximalen Dichte von mindestens 2,3 auf das zuvor beschriebene
Empfangselement gedruckt. Die Anordnung aus Farbband und Empfangselement wurde
auf einer 18 mm Auflagewalze platziert, und ein TDK Thermokopf (Nr.
3K0345) mit einer Kopflast von 6,35 kg wurde gegen die Auflagewalze
gedrückt. Der
TDK 3K0345 Thermodruckkopf besitzt 2560 unabhängig adressierbare Heizelemente
mit einer Auflösung
von 300 Punkten/Zoll (118 Punkte/cm) und einem mittleren Widerstand
von 3314 Ω.
Die Bebilderungselektronik wurde aktiviert, nachdem eine Druckkopftemperatur
von 36,4°C
erreicht worden war. Die Anordnung wurde zwischen dem Druckkopf
und der Auflagewalze mit 16,9 mm.s–1 durchgezogen.
Die Widerstandselemente in dem Thermodruckkopf wurden alle 76 μs impulsweise
für 58 μs eingeschaltet.
Das Drucken mit maximaler Dichte erforderte 64 Einschaltimpulse
von 5,0 ms pro gedruckter Zeile. Die angelegte Spannung betrug 13,6
V, was zu einer Spitzenmomentleistung von ca. 58,18 × 10–3 Watt/Punkt
führte;
die zum Drucken mit Maximaldichte erforderliche Gesamtenergie betrug
0,216 mJoule/Punkt. Der Prozess wurde nacheinander mit gelb, purpurrot
und blaugrün
wiederholt, um das gewünschte
Neutralbild zu erzeugen.
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Der
Auftrag der übertragbaren
Schutzschicht auf die Empfangsschicht erfolgte mithilfe einer Kopfspannung
von 13,6 Volt bei einer Aktivierungsbreite von 72 μs. Die Größe des Drucks
beträgt
2400 × 2680
Pixel.
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Mit
Bezug auf 1–4 wird ein
erfindungsgemäßes Verfahren
zur Herstellung eines Drucks beschrieben. In dem in 1 gezeigten
bevorzugten Verfahren umfasst der Thermodruckkopf 10 Widerstandselemente 12,
die zur Übertragung
einer Schutzschicht 14 von einem Geberelement 16 auf
einen Druck 18 dienen. Der Druck 18 umfasst eine
Bildschicht 26 auf einem Trägermedium 28. Das Geberelement 16 umfasst
eine (nicht gezeigte) Gleitschicht und eine (nicht gezeigte) Substratschicht,
die auf einer Rückseite
eines Geberträgers 22 aufgetragen
ist. Auf der Vorderseite des Geberträgers ist eine Geberdeckschicht 24 aufgetragen.
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Wie
in 1 gezeigt, befindet sich die Bildschicht 26 des
Drucks 18 in Kontakt mit der Geberdeckschicht 24 des
Geberelements 16, wobei die Geberdeckschicht 24 auf
den Druck 18 mithilfe des Thermodruckkopfs 10 übertragen
werden kann. Wenn sich der Thermodruckkopf 10 in Richtung "A" bewegt und die Widerstandselemente 12 wahlweise in
unterschiedlichem Maße
erregt werden, wird die Geberdeckschicht 24 veranlasst,
sich von dem Geberträger 22 zu
trennen und sich an die Bildschicht 26 des Drucks 18 in
unterschiedlicher Dicke anzulegen. Die zur Übertragung der Geberdeckschicht 24 in Abschnitt „1a" erforderliche Energie
ist größer als
die Energie, die erforderlich ist, um die Geberdeckschicht 24 in
Abschnitt „1b" zu übertragen,
was dazu führt,
dass die Dicke der Schutzschicht 14 in Abschnitt „1a". größer als
die Dicke der Schutzschicht 14 in Abschnitt „1b" ist. In diesem Ausführungsbeispiel
ist die Schutzschicht 14 eine kontinuierliche Schicht über der
gesamten Fläche
der Bildschicht 26, und die Dicke der Schutzschicht 14 an
einem gegebenen Punkt ist auf die Dicke begrenzt, die entweder in
Abschnitt „1A" oder „1B" definiert ist.
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2 zeigt
ein alternatives Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. Die Bildschicht 26 des Drucks 18 befindet
sich in Kontakt mit der Geberdeckschicht 24 des Geberelements 16,
wobei die Geberdeckschicht 24 auf den Druck 18 mithilfe
des Thermodruckkopfs 10 übertragen werden kann. Wenn
sich der Thermodruckkopf 10 in Richtung "A" bewegt und die Widerstandselemente 12 wahlweise erregt
werden, wird die Geberdeckschicht 24 veranlasst, sich von
dem Geberträger 22 zu
trennen und sich an die Bildschicht 26 des Drucks 18 in
unterschiedlichen Bereichen anzulegen. Während sich der Thermodruckkopf 10 über den
Abschnitt „2a" bewegt, wird Energie
angelegt, während
er sich über
den Abschnitt „2b" bewegt, wird keine
Energie angelegt. In diesem Ausführungsbeispiel
ist die Schutzschicht 14 keine kontinuierliche Schicht über der
gesamten Fläche
der Bildschicht 26 und die Dicke der Schutzschicht 14 an
einem gegebenen Punkt ist auf die Dicke begrenzt, die entweder in
Abschnitt „2a" oder „2b" definiert ist.
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3 zeigt
ein weiteres alternatives Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. Die Bildschicht 26 des Drucks 18 befindet
sich in Kontakt mit der Geberdeckschicht 24 des Geberelements 16, wobei
die Geberdeckschicht 24 auf den Druck 18 mithilfe
des Thermodruckkopfs 10 übertragen werden kann. Wenn
sich der Thermodruckkopf 10 in Richtung "A" bewegt und keine Energie oder wahlweise eine
unterschiedlich große
Energie an die Widerstandselemente 12 angelegt wird, wird
die Geberdeckschicht 24 veranlasst, sich von dem Geberträger 22 zu
trennen und sich an die Bildschicht 26 des Drucks 18 in
unterschiedlicher Dicke anzulegen. Die zur Übertragung der Geberdeckschicht 24 in
Abschnitt „3a" erforder liche Energie
ist größer als
die Energie, die zur Übertragung
der Geberdeckschicht 24 in Abschnitt "3b" erforderlich
ist. In Abschnitt "3c wird
keine Energie an den Thermodruckkopf 10 angelegt. Die resultierende
Dicke der Schutzschicht 14 in Abschnitt „3a" ist größer als
die Dicke der Schutzschicht 14 in Abschnitt „3b", wobei in Abschnitt „3c" keine Schutzschicht
vorhanden ist. In diesem Ausführungsbeispiel
ist die Dicke der Schutzschicht 14 an jedem gegebenen Punkt
auf die in Abschnitt „3a", „3b" oder „3c" definierte Dicke
begrenzt.
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4 zeigt
ein nach dem erfindungsgemäßen Verfahren
hergestelltes Produkt. Das Produkt ist zur nachfolgenden Erörterung
als Etikett 30 dargestellt. Auf der Bildschicht 26 des
Etiketts 30 befindet sich ein Bild 32, wobei die
Schutzschicht 14 des Etiketts 20 die informationstragenden
Erkennungszeichen 34 umfasst. Die informationstragenden
Erkennungszeichen 34 sind als Strichcode dargestellt. Die zur Übertragung
der Schutzschicht 14 in Abschnitt „4a" erforderliche Energie ist größer als
die Energie, die erforderlich ist, um die Schutzschicht 14 in
Abschnitt „4b" zu übertragen,
was dazu führt,
dass die Dicke der Schutzschicht 14 in Abschnitt „4a" größer als
die Dicke der Schutzschicht 14 in Abschnitt „4b" ist. Das resultierende
Dickendifferenzial definiert die Erkennungszeichen. Es sei darauf
hingewiesen, dass die informationstragenden Erkennungszeichen nicht
auf einen Strichcode beschränkt
sind, sondern jede Form annehmen können, beispielsweise Blindenschrift,
Text, Symbole usw. Wie in 4 gezeigt, überlagern
die informationstragenden Erkennungszeichen 34 das Bild 32 auf
dem Druck 18. Die Schutzschicht 14 ist im Wesentlichen
transparent, und die informationstragenden Erkennungszeichen 34 in
der Schutzschicht 14 tragen nicht zu einer von Menschen
wahrnehmbaren Opazität
bei. Das Bild 32 ist daher durch die Schutzschicht 14 und
die informationstragenden Erkennungszeichen 34 betrachtbar.
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5 zeigt
ein Produkt 36, auf dem das Etikett 30 aufgebracht
ist. Das Bild 32 auf dem Etikett 30 ist für den Betrachter
sichtbar und von Menschen lesbar. Die informationstragenden Erkennungszeichen 34 sind
maschinenlesbar und daher für
den Betrachter im Wesentlichen unsichtbar.
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Nachfolgend
werden mehrere Verfahren zum Auslesen der in der Schutzschicht 14 eingebetteten
Daten beschrieben. Die beschriebenen Verfahren sind verschiedene
Verfahren zur Messung des Oberflächenprofils.
Es sei darauf hingewiesen, dass die Erfindung nicht auf die hier beschriebenen
Verfahren beschränkt
ist, sondern dass auch andere Verfahren zum Auslesen der Daten durch
Oberflächenmessung
anwendbar sind.
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6A zeigt
eine topografische Darstellung der informationstragenden Erkennungszeichen 34 entlang
mehrerer Spuren unter Verwendung eines Tasterinstruments des Typs
Gould Microtopographer. Diese Technik zur Messung/Kartographierung
der physischen Oberflächenkonturen
erfolgt mit einem Kontaktinstrument unter Verwendung eines Diamantstifts
mit einer leichten Last (50 mg). Die Diamantstiftspitze hat einen
Radius von 2,5 μm
bei einem Öffnungswinkel
von 90 Grad. Zur Kartographierung der Oberfläche eines Bereichs sind mehrere
Spuren erforderlich. Eine einzelne Spur, wie in 68 gezeigt, ist
auf den Oberflächenkontaktbereich
der Stiftspitze beschränkt.
In diesem Beispiel sei darauf hingewiesen, dass die Messungen direkt
aus der Kurve entnommen werden könnten,
um die physische Größenbeziehung
der Oberflächeneigenschaften
zu ermitteln. Der Stift wird nach jeder Spur abgehoben und das System
nach NIST-Probe 2071 (National Institute of Standards and Technology)
kalibriert. In diesem Beispiel können
die in der topographischen Darstellung gezeigten Informationen in
Strichcodeinformationen übersetzt
werden, indem die Höhen
in Striche und die Täler
in Zwischenräume
umgesetzt werden.
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7A und 7B zeigen
die topographische Darstellung der informationstragenden Erkennungszeichen 34,
kartographiert mit einem Instrument des Typs Maxim NewView 5000® (Zygo).
Diese Technik zur Messung/Kartographierung der Oberfläche arbeitet
mit einem berührungslosen
dreidimensionalen optischen Kopierer mit einer Auflösung z unterhalb
des Nanometerbereichs, der Bereiche von bis zu 17,5 mm kartographieren
kann. 7A ist eine Schrägansicht
des gesamten kartographierten Bereichs, während 7B eine
Ansicht des Oberflächenprofils
ist.
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8A stellt
ein Mittel zum Auslesen der in dem Code innerhalb der Schutzschicht
befindlichen Informationen mittels direkter Beleuchtung 40 und
einem optischen Detektor 42 dar. Die bevorzugte Beleuchtungsquelle
für diese
Anwendung ist ein kollimierter, sichtbarer Laserstrahl im Wellenlängenbereich
von 600–700
nm, wie er häufig
in Hand- und POS-Strichcodelesern
zu finden ist, oder alternativ hierzu ein fokussierter Lichtpunkt
aus einer nicht kohärenten
Lichtquelle, wie einer Glühbirne
oder einer Bogenlampe. Diese Art des Lesers misst die Änderung
in der Oberflächencharakteristik.
Bei diesem Verfahren wird ein Beleuchtungsstrahl 44 in
einem bevorzugten Einfallswinkel 46 angeordnet, während der
optische Detektor 42 in einem geeigneten Erfassungswinkel 48 angeordnet
wird, so dass das Ansprechverhalten des Detektors auf die Modulation
eines reflektierten Lichts 50 maximiert wird, wenn der Zielbereich
abgetastet wird. Die bevorzugten Einfalls- und Erfassungswinkel
hängen
von den verwendeten Materialien und der von den codierten Bereichen
erzeugten Streuung ab.
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Die
Abtastung erfolgt entweder durch Relativbewegung des Lesers und
des Codesymbols oder durch optomechanische Ablenkung des einfallenden Strahls,
typischerweise mithilfe oszillierender oder rotierender Spiegel,
wie dies in Strichcodelesern üblich
ist.
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8B stellt
ein Mittel zum Auslesen der in dem Code innerhalb der Schutzschicht
befindlichen Informationen mittels direkter Beleuchtung 40 und
einem optischen Detektor 42 dar, wobei zusätzlich ein Vorpolarisierer 52 und
anschließend
ein Polarisationsanalysator 54 verwendet wird. Die bevorzugte Beleuchtungsquelle
für diese
Anwendung ist ein kollimierter, sichtbarer Laserstrahl im Wellenlängenbereich
von 600–700
nm, wie er häufig
in Hand- und POS-Strichcodelesegeräten zu finden ist. Alternativ hierzu
ist ein fokussierter Lichtpunkt aus einer nicht kohärenten Lichtquelle
verwendbar, beispielsweise einer Glüh- oder Bogenlampe, deren Ausgabe
mittels eines (nicht gezeigten) Polarisationselements polarisiert
worden ist.
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Bei
diesem Verfahren wird der polarisierte Beleuchtungsstrahl 44 in
einem bevorzugten Einfallswinkel 46 angeordnet, während der
Detektor 42 in einem geeigneten Erfassungswinkel 48 angeordnet wird,
so dass das Ansprechverhalten des Detektors auf die Modulation eines
reflektierten Lichtstrahls maximiert wird, wenn der Zielbereich
abgetastet wird. Der Polarisationsanalysator 54 wird als
ein Analysator verwendet, um zwischen Licht, dessen Polarisation
durch die Codierung geändert
wurde, von Licht unterscheiden zu können, dessen Polarisation nicht geändert wurde.
Die bevorzugten Einfalls-, Erfassungs- und Polarisationswinkel hängen von
den verwendeten Materialien und von dem Maße der Depolarisation des einfallenden
Lichts in den codierten Bereichen ab. Die Abtastung erfolgt entweder
durch Relativbewegung des Lesers und des Codesymbols oder durch
optomechanische Ablenkung des einfallenden Strahls, typischerweise
mithilfe eines Galvanometers oder eines rotierenden Spiegels, wie
dies in Strichcodelesern üblich
ist.
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8A und 8B ist
gemeinsam, dass der Beleuchtungsstrahl 44 bei Bewegung
des Drucks 18 in die Richtung des Pfeils 56 die
informationstragenden Erkennungszeichen 34 entlang einer
einzelnen Bahn linear beleuchtet. Um einen größeren Bereich der informationstragenden
Erkennungszeichen 34 zu beleuchten, müssen mehrere Spuren schrittweise berücksichtigt
werden.
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In
dem Ausführungsbeispiel
sind die informationstragenden Erkennungszeichen 34 ein
maschinenlesbarer Code XX, der im Strichcodeformat gedruckt ist.
Ein Beispiel des Strichcodes XX ist der Universal Product Code (UPC).
Weitere Beispiele für eindimensionale
oder lineare Strichcodes sind "2
von 5" und "3 von 9". Die zuvor erwähnten Strichcodes sind
einschlägigen
Fachleuten bekannt. Diese Strichcodes werden mit einem Strichcodelesegerät, wie sie beispielsweise
im Einzelhandel üblich
sind, in einer Richtung abgetastet, die rechtwinklig zu den Strichen und
Zwischenräumen
verläuft.
Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass jeder geeignete, maschinenlesbare,
derzeit verfügbare
oder in Zukunft verfügbare Code
verwendbar ist, beispielsweise, aber nicht abschließend, ein
Strichcode.
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In
einem anderen Ausführungsbeispiel
sind die informationstragenden Erkennungszeichen 34 ein
lesbares Muster, wie beispielsweise Blindenschrift. Der einfallende
Laserstrahl tastet die topographische Darstellung der informationstragenden
Erkennungszeichen ab und zeichnet die Kartographie über das
reflektierte oder absorbierte Licht im Speicher auf. Die topographische
Karte wird dann mithilfe eines Mustererkennungs-Algorithmus verglichen
und bekannten Blindenschriftbuchstaben zugeordnet. Dieses Muster
ist beispielsweise, aber nicht abschließend, Braille.
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In
einem anderen Ausführungsbeispiel,
in dem die informationstragenden Erkennungszeichen 34 einen
binomischen Code darstellen, tastet der einfallende Laserstrahl
den Code ab und dieser wird über
eine binomische Code-Transformationstabelle decodiert.
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9 zeigt
ein nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestelltes alternatives Produkt. Das
Produkt ist zur nachfolgenden Erörterung
als Etikett 30 dargestellt. 9 ist eine
auseinandergezogene Ansicht eines Drucks mit identischen Erkennungszeichen
auf der Bildschicht 26 und in einer Schutzschicht 14.
Wie in 9 gezeigt, handelt es sich bei den dargestellten
Erkennungszeichen um einen eindimensionalen (1-D) Strichcode. Es
sei darauf hingewiesen, dass die informationstragenden Erkennungszeichen
nicht auf einen Strichcode beschränkt sind, sondern jede Form
annehmen können,
beispielsweise Blindenschrift, Text, Symbole, zweidimensionalen
Code usw. Das Bild 32 und die Schutzschicht 14 des
Etiketts 30 umfassen informationstragende Erkennungszeichen 34.
Wie in 9 gezeigt, umfassen die informationstragenden
Erkennungszeichen 34 und das Bild 32 die gleichen
Informationen, wobei die informationstragenden Erkennungszeichen 34 genau
das Bild 32 auf dem Druck überlagern.
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Die
Reflexionseigenschaften der Schutzschicht 14 sind in dem
Bereich der informationstragenden Erkennungszeichen 34 verändert. Zudem sind
die Reflexionseigenschaften der Schutzschicht 14 in dem
Bereich geändert,
der sich in Registrierung mit dem Bild 32 befindet. Standardmäßig sind
die Reflexionseigenschaften des Bildes 32 derart beschaffen,
dass Licht in den bedruckten Bereichen absorbiert und in den nicht
bedruckten Bereichen reflektiert wird. Durch Änderung der Reflexionseigenschaften der
Schutzschicht 14 in Registrierung mit den Reflexionseigenschaften
des Bildes 32 wird die Lesbarkeit der Erkennungszeichen
auf dem Etikett 30 verbessert, wenn dieses mit einem Laserscanner
mit einfallendem Strahl ausgelesen wird.
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10–13 zeigt
verschiedene Anordnungen der auf der Schutzschicht 14 codierten
Erkennungszeichen. 10 zeigt insbesondere eine Mindestdicke
der über
der gesamten Oberfläche
des Drucks 18 aufgetragenen Schutzschicht sowie eine zweite
größere Dicke
der Schutzschicht, die auf der Oberfläche des Drucks 18 aufgetragen
ist, wo sich das Bild 32 befindet. Die Differenz zwischen
der Mindestdicke und der zweiten größeren Dicke ist derart bemessen,
dass diese unterscheidbar ist. 11 zeigt
eine maximale Dicke der auf der Oberfläche des Drucks 18 aufgetragenen
Schutzschicht, wo sich das Bild 32 befindet, und die Abwesenheit
der Schutzschicht, wo sich kein Bild befindet. 12 zeigt
eine Mindestdicke der über
der gesamten Oberfläche
des Drucks 18 aufgetragenen Schutzschicht sowie eine Maximaldicke
der Schutzschicht, die auf der Oberfläche des Drucks 18 aufgetragen
ist, wo sich kein Bild befindet. 13 zeigt
eine Maximaldicke der über der
Oberfläche
des Drucks 18 aufgetragenen Schutzschicht, wo sich kein
Bild befindet, sowie eine Maximaldicke der Schutzschicht, die auf
der Oberfläche
des Drucks 18 aufgetragen ist, wo sich ein Bild 32 befindet.
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Es
wurde ein Test durchgeführt,
um die Lesbarkeit eines erfindungsgemäß hergestellten Strichcodes
zu ermitteln, wie in 9 gezeigt. Es wurden zwei Musterstrichcodes
hergestellt.
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Muster "A" ist ein schwarzer Vierfarbenstrichcode
aus Blaugrün-,
Purpurrot- und Gelbfarbstoffen auf einem weißen Empfangselement. Muster "B" ist ein schwarzer Vierfarbenstrichcode
aus Blaugrün-,
Purpurrot- und Gelbfarbstoffen auf einem weißen Empfangselement sowie einer
bildweisen Aufbringung der Schutzschicht. Bildweise bedeutet in diesem
Zusammenhang, dass die Schutzschicht nur in den schwarzen Bereichen
des Strichcodes aufgebracht ist. Beide Muster wurden mit einem Strichcode-Lesegerät mit 660
nm Wellenlänge
gelesen. Auf einer Skala von 0 bis 4,0, wobei 4,0 die beste Wertung
ist, erzielte Muster "A" eine Bewertung von 3,5
und Muster "B" eine Bewertung von
3,8. Eine Verbesserung der Bewertung um 10% wurde erzielt, wenn
die Schutzschicht bildweise aufgebracht wurde.
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Außerdem wurde
festgestellt, dass es eine Differenz in der Lesbarkeit der thermisch
gedruckten Strichcodes gibt, je nach Ausrichtung des Strichcodes
in Druckrichtung. Die Differenz war stärker, wenn eine Schutzschicht
aufgebracht wurde. Es wurden zwei Musterstrichcodes hergestellt.
Muster "AA" ist ein schwarzer
Vierfarbenstrichcode aus Blaugrün-,
Purpurrotund Gelbfarbstoffen auf einem weißen Empfangselement, sowie
einer bildweisen Aufbringung der Schutzschicht und einer Ausrichtung der
Striche von 90° zur
Druckrichtung. Muster "BB" ist ein schwarzer
Vierfarbenstrichcode aus Blaugrün-,
Purpurrot- und Gelbfarbstoffen auf einem weißen Empfangselement, sowie
einer bildweisen Aufbringung der Schutzschicht und einer Ausrichtung der
Striche von 0° zur
Druckrichtung. Beide Muster wurden mit einem Strichcode-Lesegerät mit 660
nm Wellenlänge
gelesen. Auf einer Skala von 0 bis 4,0, wobei 4,0 die beste Wertung
ist, erzielte Muster "AA" eine Bewertung von
3,0 und Muster "BB" eine Bewertung von
3,8. Eine Verbesserung der Bewertung um 25% wurde erzielt, wenn
die Ausrichtung des Strichcodes 0° zur
Druckrichtung betrug.