DE68920323T2

DE68920323T2 - Projektionstransparent aus wärmeschmelzbaren tinten.

Info

Publication number: DE68920323T2
Application number: DE68920323T
Authority: DE
Inventors: Steven Fulton; Charles Spehrley; Lawrence Young
Original assignee: Spectra Inc
Current assignee: Fujifilm Dimatix Inc
Priority date: 1988-08-10
Filing date: 1989-08-08
Publication date: 1995-07-27
Anticipated expiration: 2009-08-09
Also published as: EP0414822B1; KR920007678B1; DE68920323D1; CA1317492C; JPH02503659A; KR900701544A; ATE116210T1; WO1990001421A1; EP0414822A1; JPH0518716B2; BR8907049A; EP0414822A4; US4873134A

Description

Diese Erfindung betrifft Projektionstransparente, die mit wärmeschmelzbaren Tinten hergestellt werden, und ein Verfahren zur Herstellung solcher Transparente.
Wärmeschmelzbare Tinten werden bei Wärmeübertragungsdrucken und bei gewissen Tintenstrahldruckern verwendet. Eine Eigenschaft dieser Tinten ist, daß sie bei Raumtemperatur fest sind, durch Erwärmen zum Markieren verflüssigt werden und durch Abkühlen auf dem markierten Substrat erneut fest werden.
Transparentsubstrate werden aus transparentem Folienmaterial hergestellt, wie einem Polyestermaterial, das normalerweise flüssige Materialien nicht annimmt, wie Tinten auf Wasser- und Glykolgrundlage. Wenn diese Tinten auf Lösungsmittelbasis verwendet werden, Transparente herzustellen, wird das Substrat mit einer die Tinte annehmenden Schicht beschichtet, und die Tinte wird von der Beschichtung absorbiert. Beispielsweise offenbaren US-A-4 ,528,242, US-A-4, 547,405, US-A-4,555,437, US-A-4,575,465, US-A-4,578,285 und US-A- 4,592,954 besondere Beschichtungen, die Tinten für Transparentbasismaterial, wie Mylar absorbieren können. Wärmeschmelzbare Tinten können im allgemeinen jedoch zusammensetzt werden, solche Substrate zu benetzen und an ihnen anzuhaften, sie dringen aber nicht in die Substrate oder in eine Beschichtung auf dem Substrat ein. Stattdessen haften sie an der Substratoberfläche und behalten ihre dreidimensionale Form bei. Auf diese Weise unterscheiden sie sich von Tinten, die absorbiert werden oder die zu einem flachen Fleck durch Verdampfen oder Absorption trockenen. Ferner unterscheiden sich Transparente von Fasersubstraten, wie sie in der japanischen, veröffentlichten Anmeldung Nr. 62-135370 beschrieben sind, dahingehend, daß die Ausbreitung der Tinte die Adhäsion durch Absorption nicht verbessert.
Ein farbiges Bild aus wärmeschmelzbarer Tinte, das auf der Oberfläche eines transparenten Substrats erzeugt worden ist, kann aus einzelnen Tropfen der Tinte, wie sie bei dem Erzeugungsverfahren für Tintenstrahltropfen zugeführt werden, Tropfenpaaren, Linien von Tropfen oder großen Bereichen zusammengesetzt sein, die vollständig durch Tropfen überdeckt sind. Licht, das durch die Oberfläche der abgesetzten Tinte hindurchgeht, wird durch die örtliche Krümmung der Tintenoberfläche gebrochen. Ein erster Mangel bei der Farbprojektion tritt auf, wenn die Krümmung groß ist, das heißt der Krümmungsradius klein ist, weil das Licht mit einem großen Winkel von seiner ursprünglichen Richtung abgelenkt wird und aus dem optischen Weg der Projektionsvorrichtung verlorengehen kann. Das projizierte Bild dieses Bereiches des Transparents erscheint dunkel. Wenn der Krümmungsradius der Oberfläche groß ist, wird Licht, das durch das Substrat und die Tinte hindurchgeht, nur etwas gebrochen und wird durch die Projektionslinse gesammelt. Daher ist es vorteilhaft, wenn der örtliche Krüinmungsradius der Oberfläche des Tintenbildes ausreichend groß über die gesamte Oberfläche des Bildes ist. Bei einzelnen Tropfen mit bestimmten Volumina entspricht der große Krümmungsradius einem kleinen Berührungswinkel zwischen der Tintenoberfläche und dem Transparentsubstrat. Es hat sich herausgestellt, daß es äußerst schwierig ist, mittels der Geometrie einzelne, nicht zusammenhängende Flecken transparent zu machen, wobei es bei Linien etwas einfacher und bei Bereichsüberdeckung am einfachsten ist. Der Grund ist, daß einzelne Tröpfchen das größte Verhältnis von Rand zu Oberflächenbereich haben und diese Ränder haben die steilsten Oberflächenwinkel. Daher steht der größte Teil der nachfolgenden Erörterung im Zusammenhang mit einzelnen Tintenflecken.
Im Fall von Schwarz-Weiß-Transparenten liegt das Hauptgewicht darauf, daß die abgesetzte Tinte fähig sein soll, den Lichtdurchlaß durch das Transparent zu sperren oder zu verringern. Jedoch ist es für die Projektion von farbigen Bildern notwendig, daß die Tinte ausgewählte Wellenlängen absorbiert und beträchtliche Bruchteile der verbleibenden Wellenlängen hindurchläßt, um ein Bild mit den richtigen Farben zu erzeugen.
Wenn von einem Transparent projiziert wird, neigen die abgesetzten dreidimensionalen farbigen Flecken aus wärmeschmelzbarer Tinte dazu, graue oder schwarze Bilder wegen irgendeines der drei Verlustmechanismen zu projizieren, das heißt brechende Streuung des hindurchgegangenen Lichts durch die Tröpfchen in der Art einer dioptrischen Linsenform, Oberflächenverluste, die sich aus einer Mikrorauhheit (Mattierung) in der Größenordnung von einem (um) (Mikron) ergeben, und Massenverluste, die sich aus der Bildung von Kristallen innerhalb des Tröpfchens ergeben, die einen gegenüber dem anderen Material in dem Tröpfchen unterschiedlichen Brechungsindex haben. Die kleinen Linsenformen, die von den dreidimensionalen Tintenflecken gebildet werden, brechen Licht, das durch sie hindurchgeht, von dem Weg der Projektionslinse fort, so daß sie in der Projektion graue Schatten unabhängig von der Farbe der Tinte werfen, die die Linsenform bildet.
Für von Natur aus amorphe (nichtkristalline) Materialien sind die Nikrorauhigkeits-(Mattierungs-) und Masseverluste klein, das heißt die Flecken sind glasig und "klar". Wie es aus dem Stand der Technik bekannt ist, neigen unglücklicherweise die organischen Materialien, die amorph sind und die zum Ausstoßen der Strahlen bei Temperaturen von 100ºC bis 160ºC ausreichend flüssig sind, dazu, bei Raumtemperatur sehr weich zu sein. Infolgedessen mag die Dauerhaftigkeit der Tinte auf einem Transparent unannehmbar sein. Im allgemeinen sind Tinten, die eine angemessene Härte haben und die bei Temperaturen von 100ºC bis 160ºC als Strahlen ausstoßbar sind, üblicherweise in einem beträchtlichen Maße kristallin. Solche hohe Kristallinität erzeugt Lichtübertragungsverluste und ruft eine "Dunkelheit" des Tintentropfens hervor. Die Nassenverluste und die Oberflächenrauhheit, das heißt die Mattierung, sind auch ein Ergebnis der geordneten Anordnung der Moleküle in einer Mehrzahl von zufälligen oder schräg ausgerichteten oder ungeordneten Kristallen. Daher neigen kristalline Tinten dazu, daß sie ein hohes Maß an Oberflächen- und Massenstreuung aufweisen, die Lichtübertragungsverluste von mehr als 50% erzeugen, so daß sie vielmehr "graue" Flecke als Flecke mit hoher Farbreinheit projizieren. Andererseits sind solche Tinten im allgemeinen für Schwarz-Weiß-Transparente geeignet.
Versuche sind gemacht worden, solche Schwierigkeiten zu überwinden, indem die dreidimensionalen Tintenflecken auf dem transparenten Substrat gepreßt worden sind, um sie flachzumachen, wie es beispielsweise in US-A-4,745,420 beschrieben ist, aber die Abflachung beeinflußt nur die obersten Mittelbereiche der Flecken, wobei die Umfangsbereiche der Tintenflecken gekrümmt bleiben, so daß sie das meiste Licht, das durch die Flecken hindurchgeht, von dem Weg der Projektionslinse fort brechen. Einige Verbesserung kann erreicht werden, indem das Bild erwärmt wird, wenn es gepreßt wird, um den Elastizitätsmodul und die Verformungsfestigkeit der Tinte zu verringern. Nichtsdestotrotz sind, obgleich das Pressen der dreidimensionalen Tintenflecke auf einem Transparent, um sie flachzumachen, eine geringe Verbesserung erzeugen kann, die auf diese Weise hergestellten Bilder weiterhin unzufriedenstellend.
EP-A-308117, das nur im Sinne des Artikels 54 (3) (4) EPÜ und nur in bezug auf CH, DE, FR, GB, IT und NL Stand der Technik ist, offenbart ein Verfahren zum Aufbringen von wärmeschmelzbarer Tinte auf ein transparentes Substrat und zum Aufrechterhalten der Tinte oberhalb ihres Schmelzpunktes während 30 Sekunden bis 5 Minuten.
Gemäß einem ersten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird ein Transparent geschaffen, umfassend ein Transparent umfassend ein transparentes Substrat und ein Tintenmuster auf der Oberfläche des Substrats, das eine Vielzahl von dreidimensionalen Tintenflecken enthält, von denen jeder eine gekrümmte Oberfläche hat, wobei der Berührungswinkel des Flecks mit dem Substrat nicht größer als 25º ist.
Gemäß einem zweiten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Herstellen eines Transparents geschaffen, das umfaßt Aufbringen von wärmeschmelzbarer Tinte auf die Oberfläche eines transparenten Substrats, um ein Tintenmuster zu bilden, das dreidimensionale Tintenflecken enthält, von denen jeder eine gekrümmte Oberfläche hat, und Aufrechterhalten der Tinte in dem Muster bei einer Temperatur oberhalb des Schmelzpunkts der Tinte während eines Zeitintervalls von 0,5 bis 10 Sekunden, um zu bewirken, daß sich die Tintenflecken vergrößern und den Berührungswinkel der Tintenflecken mit der Oberfläche des Substrats verringert.
Gemäß einem dritten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Herstellen eines Transparentbildes aus wärmeschmelzbarer Tinte, das verringerte Lichtübertragungsverluste hat, umfassend Aufbringen von wärmeschmelzbarer Tinte auf ein Substrat, Aufrechterhalten der Tinte bei einer Temperatur oberhalb ihres Schmelzpunktes und Kühlen der Tinte mit einer Geschwindigkeit von wenigstens 50ºC pro Sekunde.
Wenn die Tinte dazu neigt, zu kristallisieren oder eine mattierte Oberfläche zu erzeugen, wird die Tinte gelöscht, das heißt mit hoher Geschwindigkeit abgekühlt, so wie wenigstens um 50ºC pro Sekunde und vorzugsweise wenigstens 100ºC pro Sekunde, um eine Kristallisierung und Mattierung der Tintentropfen zu verhindern. Das sich ergebende Transparent umfaßt ein transparentes Substrat und ein Muster aus dreidimensionalen Tintenflecken, die eine gekrümmte Oberfläche mit einem großen Krümmungsradius und einem kleinen Berührungswinkel mit der Oberfläche des Substrats haben und die eine verringerte Streuung und Absorption durch die Kristallisierung und Mattierung haben, so daß ein großer Anteil der erwünschten Wellenlängen des Lichts, das durch die Tintenflecken hindurchgeht, von einer Projektionslinse empfangen wird.
Der Berührungswinkel zwischen dem Rand des Tintenflecks und dem transparenten Substrat ist nicht größer als ungefähr 25º und bei Tintenflecken, die mit ungefähr 118 pro cm aufgebracht worden sind, ist der Krümmungsradius der Tintenflekken wenigstens 0,013 cm. Bei engeren Fleckabständen, wobei kleinere Tintenflecke verwendet werden, wie 236 Flecke pro cm, kann der minimale Krümmungsradius entsprechend kleiner sein, wie 0,0063 cm. Um die erwünschte Zunahme des Krümmungsradius der Tintentropfenoberfläche und einen verringerten Berührungswinkel mit dem transparenten Substrat zu erhalten, wird das Tintenmuster oberhalb der Schmelztemperatur der Tinte ausreichend lange gehalten, um die erwünschte Ausbreitung bei der Größe der Tintentropfen zu erzeugen, was beispielsweise von 1 bis 5 Sekunden sein kann. Während dieser Zeit kann der Krümmungsradius der Oberfläche von beispielsweise ungefähr 0,008 cm oder 0,01 cm auf ungefähr 0,015 cm bis 0,02 cm oder mehr zunehmen und der Durchmesser der Tintentropfen kann sich von beispielsweise ungefähr 0,008 cm bis 0,01 cm auf ungefähr 0,013 cm bis 0,014 cm ausbreiten, was von dem Tintenvolumen in dem Tropfen abhängt, wobei der Berührungswinkel von ungefähr 30º oder 40º oder mehr auf ungefähr 15º oder 20º oder weniger verringert wird.
Obgleich die Temperatur des Tintenmusters auf dem notwendigen Wert gehalten werden kann, damit sich Tintentropfen ausdehnen können, sobald das Tintentropfenmuster auf das transparente Substrat aufgebracht worden ist, indem beispielsweise eine erwärmte Platte verwendet wird, das Substrat während des Aufbringens der Tintentropfen zu stützen, ist es auch möglich und in vielen Fällen wünschenswert, ein verfestigtes Tintentropfenmuster erneut zu erwärmen und es bei einer Temperatur oberhalb ihres Schmelzpunktes bei einer späteren Stufe in dem Verfahren zu halten, wie durch erneute Erwärmung eines vorhergehend gebildeten Tintenmusters, das erstarrt ist. Auf diese Weise kann die Temperatur der Tinte und die Zeit, während sie bei einer gegebenen Temperatur ist, in der erwünschten Weise gesteuert werden, ohne daß sie durch sich möglicherweise ändernde Werte der Wärmezufuhr während der Bildung des Tintenmusters oder durch Unterbrechungen beim Druckvorgang beeinflußt wird, die durch Unterbrechungen bei der Datenübertragung zu dem Drucker hervorgerufen worden sein können.
Nachdem die erwünschte Ausbreitung der Tintentropfen durchgeführt worden ist, werden die geschmolzenen Tintentropfen in dem Muster gekühlt, vorzugsweise mit einer schnellen Geschwindigkeit, das heißt gelöscht, um eine Kristallisierung und Mattierung der Tintentropfen zu verhindern, die das projizierte Bild durch Massen- und Oberflächenstreuung des durch die Tintentropfen hindurchgegangenen Lichts verschlechtern würde. Bei Tinte, die kristallisieren kann oder die eine Mattierung bewirkt, sollte solches Abkühlen mit einer Geschwindigkeit von wenigstens ungefähr 50ºC pro Sekunde und vorzugsweise von wenigstens 100ºC pro Sekunde durch den Temperaturbereich von oberhalb der Schmelztemperatur der Tinte bis zu unterhalb der Schmelztemperatur der Tinte auftreten.
In den beigefügten Zeichnungen:
Fig. 1 ist eine schematische Teilschnittansicht, die die Lichtübertragung durch ein herkömmliches Transparent darstellt, das auf einer Oberfläche einen dreidimensionalen Tintenfleck hat; und
Fig. 2 ist eine schematische Teilschnittansicht eines Transparents, das gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt worden ist, wobei die Übertragung von Lichtstrahlen durch einen dreidimensionalen Tintenfleck dargestellt ist, der eine gekrümmte Oberfläche mit einem erhöhten Krümmungsradius und mit verringerten Berührungswinkel hat.
In herkömmlichen Projektoren für Transparente ist die Beleuchtungsoptik für das Transparent üblicherweise mit einem Reflektor und einer Sammellinse ausgestaltet, so daß das Licht durch das Transparent mit nahezu parallelen Strahlen übertragen wird, wodurch ein Bild der Lichtquelle in der Ebene der Projektionslinse erzeugt wird. Auf diese Weise wird mit Ausnahme von Licht, das in andere Richtungen während seines Durchgangs durch das Transparent und das Beleuchtungssystem hindurch gestreut worden ist, im wesentlichen das ganze Beleuchtungslicht durch die Projektionslinse gesammelt, so daß es für die Bildung eines projizierten Bildes nützlich ist. Wenn ein beträchtlicher Anteil des Lichts, das durch jeden Tintentropfen in dem Transparentmuster hindurchgeht, gestreut oder absorbiert wird, fehlt dem durch die Projektionslinse projizierten Bild Kontrast und Farbsättigung, wodurch ein im allgemeinen graues, verwaschenes Aussehen erzeugt wird.
Wenn ein Tintenbild auf einer Oberfläche gebildet wird, die die Tinte nicht absorbieren kann, so, wenn wärmeschmelzbare Tinte verwendet wird, um ein Bild auf einem Polyesterfolienmaterial zu erzeugen, verfestigt sich die Tinte in der Form von dreidimensionalen Flecken, die eine gekrümmte Oberfläche ähnlich der Oberfläche einer Kugel mit einem Radius von beispielsweise ungefähr 0,008 cm bis 0,01 cm und Berührungswinkel von ungefähr 30º bis 40º haben. Ein typischer Tintenfleck, der auf diese Weise erzeugt worden ist, ist in Fig. 1 dargestellt, in der ein transparentes Substrat 10 einen erstarrten Tintenfleck in der Form eines Kugelabschnittes aufweist. Bei dem dargestellten Beispiel hat der Fleck 11 einen Durchmesser von ungefähr 0,01 cm und eine maximale Dicke von ungefähr 0,002 cm, und der Radius seiner oberen Oberfläche 12 ist ungefähr 0,0084 cm. Infolgedessen schneidet die Oberfläche 12 die obere Oberfläche 13 des Substrats 10 an dem Umfang des Flecks 11 unter einem Winkel von ungefähr 37º.
In einem Projektionssystem von der oben erwähnten Art wird das Transparent von der gegenüberliegenden Seite 14 durch im wesentlichen parallele Lichtstrahlen 15-19 beleuchtet, die bei dem in Fig. 1 gezeigten Beispiel in einer nahezu zu den Oberflächen 13 und 14 des Blatts 10 senkrechten Richtung einfallen. Ein im wesentlichen senkrechter Einfall der Lichtstrahlen tritt in den Mittelbereich des Transparents auf, und an dem Umfang des Transparents kann die Richtung der Beleuchtungslichtstrahlen um einen relativ kleinen Winkel von der senkrechten, beispielsweise bis zu 15º in Abhängigkeit von der Größe des zu projizierenden Transparents und der Brennweite der Projektionslinse abweichen. Während infolgedessen die quantitativen Wirkungen, die hier in bezug auf die Darstellung in Fig. 1 beschrieben worden sind, auf Tintenflecken in dem Mittelbereich eines Transparents anwendbar sind, das projiziert werden soll, werden die bestimmten, numerischen Werte für die Tintenflecken in den Umfangsbereichen etwas abweichen, aber die gleichen qualitativen Wirkungen sind in bezug auf die Tintenflecken in diesen Bereichen des Transparents anwendbar. Ferner erkennt man, daß die Form von jedem Tintenfleck etwas von der typischen dreidimensionalen Tintenfleckform abweichen kann, die in Fig. 1 gezeigt ist.
Herkömmliche, wärmeschmelzbare Tinten der Art, die beim Tintenstrahldrucken oder bei der Wärmeübertragung von Bildern verwendet werden, haben einen Brechungsindex im allgemeinen in dem Bereich von 1,40 bis 1,60. Zum Zweck der Darstellung wird von dem dreidimensionalen Tintenfleck 11, der in Fig. 1 dargestellt ist, angenommen, daß er einen Brechungsindex von 1,45 hat. Bei diesem Brechungsindex treffen Strahlen, die in den Fleck 11 in einem Abstand von ungefähr 44% des Radius des Flecks außerhalb von dem Mittelstrahl 15, wie die Strahlen 16 und 17 eintreten, die in Fig. 1 gezeigt sind, auf die Oberfläche 12 unter einem Winkel von ungefähr 15,5º von der Senkrechten auf, und werden beim Durchgang durch die Oberfläche 12 durch Brechung in Richtung zu dem Mittelstrahl 15 um einen Winkel von 7,2º abgelenkt. Das Maß einer solchen Ablenkung von der Einfallsrichtung der Strahlen nimmt mit dem Abstand von dem Mittelstrahl zu, und Strahlen, die in einem Abstand von dem Mittelstrahl 15 eintreten, der 61% des Radius des Tintenstrahls ist, wie die Strahlen 18 und 19, treffen auf die Oberfläche 12 unter Winkeln von ungefähr 21,7º von der Senkrechten auf, was eine Ablenkung dieser Strahlen um 10,7º in Richtung zu dem Mittelstrahl 15 beim Durchgang durch die Oberfläche 12 ergibt.
Wenn die bei dem Transparent Projektionssystem verwendete Projektionslinse eine Blende f/4 hat, die ungefähr die maximale Blende ist, die normalerweise in solchen Systemen verwendet hat, überstreicht die Projektionslinse einen Winkel von ungefähr 14,4º von jedem Punkt in dem Bild, das projiziert wird. Wenn somit irgendein Strahl in Richtung zu der Projektionslinse um mehr als 7,2º von der Linie abgelenkt wird, die sich zwischen der Mitte der Projektionslinse und dem abzubildenden Punkt erstreckt, abgelenkt wird, wird er nicht von der Projektionslinse gesammelt und ist bei der Bildung eines Bildes nicht nützlich. Infolgedessen werden bei Tintenflecken in einem Transparent von der Art, die in Fig. 1 gezeigt ist, nur jene Strahlen, die auf den Fleck mit Abständen von der Mitte einfallen, die kleiner als 44º des Radius des Fleckes sind, zu der Projektionslinse übertragen. Solche Strahlen umfassen nur 19,4% aller auf den Tintenfleck einfallenden Strahlen, was einen Verlust von mehr als 80% des Einfallslichts ergibt.
Selbst wenn die Blende der Projektionslinse um 50% vergrößert wird, kann das Problem, das sich aus der Brechung der Strahlen durch die Tintenflecken ergibt, nicht vermieden werden. In diesem Fall würde die Projektionslinse einen Winkel von 21,4º von jedem Fleck umfassen und würde Strahlen erhalten, die bei Entfernungen von dem Mittelstrahl 15 bis zu 61% des Radius des Flecks eintreten, wie die Strahlen 18 und 19, die in Fig. 1 dargestellt sind. In diesem Fall würde die Linse nur ungefähr 37% der auf den Tintenfleck einfallenden Strahlen erhalten. Somit geht selbst bei einer wesentlich größeren Projektionslinse mehr als 60% des auf jeden Fleck einfallenden Lichts verloren. Andererseits wird Licht, das auf das Substrat 10 auffällt, wo es keinen Tintenfleck 11 gibt, voll zu der Projektionslinse übertragen, so daß das sich ergebende, projizierte Tintenmuster relativ dunkel und im wesentlichen farblos im Kontrast zu dem relativ helleren Hintergrund ist, in dem keine dreidimensionalen Tintenflecken das Einfallslicht brechen.
Diese Probleme, die bisher die Herstellung von Projektionstransparenten guter Qualität verboten haben, die wärmeschmelzbare Tinte verwenden, sind gemäß der vorliegenden Erfindung überwunden worden, indem das Tintenmuster auf dem Transparent auf oberhalb des Schmelzpunkts der Tinte lange genug erwärmt wird, um zu bewirken, daß sich die Tintentropfen so ausbreiten, daß der Krümmungsradius ausreichend erhöht wird, um Tintentropfen mit großem Krümmungsradius und kleinem Berührungswinkel mit der Oberfläche des Substrats zu erzeugen, wie es der in Fig. 2 dargestellte ist. Wie es in Fig. 2 gezeigt ist, enthält das Transparent ein transparentes Substrat 20, das einen dreidimensionalen Tintenfleck 21 mit einer gekrümmten Oberfläche 22 aufweist, die einen Krümmungsradius von ungefähr 0,2 mm (8 tausendstel Zoll) hat, das heißt mehr als das Doppelte des in Fig. 1 gezeigten Flecks 11, und einen Berühungswinkel von 17º, das heißt weniger als den halben Berührungswinkel des in Fig. 1 gezeigten Flecks. Ferner ist die Zunahme des Krümmungsradius von einer entsprechenden Zunahme des Tintenfleckdurchmessers von 0,01 cm auf 0,0135 cm begleitet. Dies liefert den Vorteil einer erhöhten Oberflächenüberdeckung für Flecken, die durch einen Tintenstrahl erzeugt worden sind, der Tintentropfen in einer Mehrfachanordnung von 0,0084 cm zu 0,0084 cm fortstößt, wie es in der parallelen EP 377019 beschrieben ist.
In EP 377019 sind die Eigenschaften von wärmeschmelzbaren Tinten, die in Tintenstrahlsystemen verwendet werden, beschrieben, und es ist angemerkt, daß der Schmelzpunkt solcher Tinten der Punkt ist, an dem die spezifische Wärme, das heißt die Wärmeeingabe, die pro Einheitsmasse der Tinte benötigt wird, eine Einheitstemperaturänderung zu bewirken, durch eine Spitze hindurchgeht, und daß die Viskosität der Tinte schnell zwischen diesem Punkt und dem Liquiduspunkt der Tinte abnimmt, das heißt dem Punkt, bei dem die Tinte vollständig in flüssiger Form ist. Um die erwünschte Abnahme des Berührungswinkels und die Zunahme bei dem Krümmungsradius der Tintentropfen in dem vorliegenden Fall zu schaffen, sollte die Tinte auf dem transparenten Substrat oberhalb ihres Schmelzpunktes, der derart definiert ist, und vorzugsweise nahe oder oberhalb der Liquidustemperatur während einer gesteuerten Zeitdauer gehalten werden, beispielsweise wenigstens 0,5 Sekunden, so daß die Oberflächenspannung und die Benetzungskräfte einen Viskositätswiderstand gegen eine Tropfenausbreitung überwinden können.
Während die Größe des Tintenflecks fortfahren kann, sich auf einen Durchmesser von bis beispielsweise 0,015 cm bis 0,02 cm oder mehr zu vergrößeren, und der Berührungswinkel fortfahren kann, auf Werte von unterhalb 10º und sogar bis zu ungefähr 3º hinab abzunehmen, mag bei erhöhter Verweilzeit bei hoher Temperatur die Auflösung des Bildes verschlechtert werden, wenn die Tropfen zu groß werden, das Bild nicht hart bzw. scharf ist. Ein solcher Auflösungsverlust kann in manchen Fällen gesteuert werden, indem kleinere Tintentropfen verwendet werden, aber andere Überlegungen können die Verwendung von kleineren Tintentropfen verhindern.
Ferner ist es, wie es nachfolgend beschrieben wird, bei herkömmlichen Projektionslinsen, die beispielsweise eine Blende von f/4 haben, nicht notwendig, daß sie kleinere Berührungswinkel als ungefähr 15º oder einen größeren Krümmungsradius als ungefähr 0,23 mm (10 tausendstel Zoll) haben, um sicherzustellen, daß keiner der Strahlen, die durch den Fleck hindurchgehen, um einen ausreichend großen Winkel abgelenkt werden, der sie daran hindert, von der Projektionslinse empfangen zu werden, und bei Projektionslinsen mit größerer Blende kann beispielsweise der Berührungswinkel so groß wie 25º sein. Diese Tintenfleckeigenschaften können normalerweise erreicht werden, indem die Temperatur der Tinte oberhalb ihres Schmelzpunkts, vorzugsweise ungefähr 5ºC bis 40ºC oberhalb ihres Schmelzpunktes und besonders bevorzugt ungefähr 10ºC bis 30ºC oberhalb ihres Schmelzpunkts während ungefähr 1 bis 10 sec und vorzugsweise 1 bis 5 sec gehalten wird.
In besonderen Fällen verringerte das Aufrechterhalten von Tintentropfen, die einen Schmelzpunkt von 54ºC haben, auf einem transparenten Substrat bei einer Temperatur von 75ºC während 3,5 sec den Berührungswinkel der Tropfen von ungefähr 30º bis unterhalb von 15º, und das Aufrechterhalten der gleichen Tinte bei einer Temperatur von 95ºC während der gleichen Zeit verringerte den Berührungswinkel auf ungefähr 5º. Das Aufrechterhalten der gleichen Tinte bei einer Temperatur von 78ºC während 2,5 sec verringerte den Berührungswinkel auf ungefähr 10º. Eine andere Tinte, die einen Schmelzpunkt von 55ºC hat, wurde bei einer Temperatur von 78ºC während 2,5 sec gehalten, um den Berührungswinkel von ungefähr 35º auf ungefähr 12º zu verringern, und die Aufrechterhaltung einer Temperatur von 93ºC für die gleiche Zeit verringerte den Berührungswinkel auf ungefähr 8º.
Zur Durchsichtbetrachtung von Bildern mit wärmeschmelzbarer Tinte, wie bei projizierten Transparenten ist es ferner wichtig, eine starke Kristallisierung der Tinte in den Tintenflecken zu vermeiden, die eine innere Streuung und Absorption der Lichtstrahlen innerhalb des Tintenflecks und eine Mattierung erzeugt. Eine solche Kristallisierung und Nattierung, die bei manchen Tinten häufiger als bei anderen Tinten auftritt, kann unterbunden oder auf annehmbare Werte durch Abschrecken, das heißt Abkühlen der Tinte durch ihren Schmelzpunkt hindurch verringert werden. Die größte Wirkung zum Klarmachen kann erhalten werden, indem von oberhalb der Liquidustemperatur auf unterhalb der Schmelztemperatur abgekühlt wird, obgleich eine variierende Verbesserung erreicht worden ist, wenn Tinten auf eine Temperatur zwischen der Schmelztemperatur und der Liquidustemperatur erwärmt und von dieser abgekühlt worden sind. Um die Abkühlgeschwindigkeit zu erhöhen, kann es zweckmäßig sein, in Richtung zu einer Temperatur abzukühlen, die 20ºC bis 50ºC unterhalb der Schmelztemperatur ist. Für eine gute Bildqualität für gewerbliche Darstellungen sollten die Lichtübertragungsverluste, die durch einen kristallinen Zustand und durch Mattierung der Tintentropfen hervorgerufen werden, kleiner als 50% und vorzugsweise kleiner als 35% sein. Die besten Ergebnisse werden erhalten, wenn solche Verluste auf Werte unterhalb von 20% verringert werden. Die Abkühlgeschwindigkeiten von wenigstens 50ºC pro Sekunde und vorzugsweise wenigstens 100ºC pro Sekunde haben sich für diesen Zweck als wirksam erwiesen, und beste Ergebnisse sind mit Abkühlgeschwindigkeiten von 500ºC pro Sekunde bis 1000ºC pro Sekunde erhalten worden.
Während es ferner möglich ist, die auf ein Substrat gestrahlten Tintentropfen im geschmolzenen Zustand bei einer ausgewählten Temperatur während einer erwünschten Zeit unmittelbar, nachdem das Bild gebildet worden ist, beizubehalten und sie dann, wie es oben erwähnt worden ist, abzuschrecken, wird häufig bevorzugt, das Tintenbild auf ein transparentes Substrat in der gleichen Weise wie auf ein lichtundurchlässiges Substrat zu drucken und nachfolgend das Bild während der Zeit erneut zu erwärmen, die benötigt wird, damit sich die Tropfen ausbreiten können, und dann die Tintentropfen durch schnelles Abkühlen abzuschrecken. In diesem Fall wird die Plattentemperatur, die beim Drucken des Bildes verwendet wird, vorzugsweise auf einem ausreichend niederen Wert, wie 55ºC bis 65ºC gehalten, um während des Druckens des Bildes eine Tropfenausbreitung zu verhindern, und, nachdem das Bild gedruckt worden ist, wird die transparente Folie erneut auf eine Temperatur, von beispielsweise 10ºC bis 30ºC oberhalb des Schmelzpunktes erwärmt und während 1 bis 5 sec gehalten, um das notwendige Tropfenausbreiten zu ermöglichen, und dann auf eine Temperatur von beispielsweise 50ºC in einem Bruchteil einer Sekunde abgekühlt. Für diesen Zweck wird die transparente Folie, die das gedruckte Bild enthält, vorzugsweise auf einem getrennten Weg zum erneuten Schmelzen/Abkühlen bewegt, der eine erwärmte Platte hat, die auf einer gesteuerten Temperatur von beispielsweise 85ºC bis 95ºC gehalten wird, um das Tintenbild erneut zu schmelzen, und eine ausreichend lange Verweilzeit zu schaffen, damit die Tinte im geschmolzenen Zustand während beispielsweise ungefähr 3 sec beibehalten wird. Unmittelbar danach wird das Transparent in Berührung mit einer Abkühlplatte bewegt, die beispielsweise auf weniger als 40ºC gehalten wird. Bei gewissen Tinten, die eine Liquidustemperatur im Bereich von 87ºC bis 92ºC, einen Schmelzpunkt im Bereich von 55ºC bis 75ºC und einen Verfestigungspunkt im Bereich von 32ºC bis 36ºC haben, sind Tintenbilder mit im wesentlichen verringerten Übertragungsverlusten, die sich aus der Kristallisation und Mattierung ergeben, durch dieses Verfahren erzeugt worden.
Das Substrat 20 kann aus irgendeinem herkömmlichen, transparenten Folienmaterial hergestellt werden, das durch die Tinte in dem Tintenfleck 21 benetzt wird. Ein solches Material ist das Transparentsubstrat, das von der 3M Company unter der Bezeichnung 688 vertrieben wird, von dem herausgefunden wurde, daß es vollständig zufriedenstellende, farbige Tintenbilder liefert.
Die Wirkung der Zunahme des Krümmungsradius und die Abnahme des Berührungswinkels bei der Lichtübertragung durch den Tintenfleck hindurch, ist durch die Wege der Lichtstrahlen dargestellt, die in dem repräsentativen Beispiel gezeigt sind, das in Fig. 2 dargestellt ist. Bei dieser Darstellung hat die Oberfläche 22 des Flecks 21 einen Durchmesser von 0,0135 cm und einen Krümmungsradius von ungefähr 0,02 cm und der Berührungswinkel des Tintenflecks mit der Oberfläche 25 des Transparentträgers 20 ist 17º. Die Strahlen 15'-19' in Fig. 2 entsprechend den jeweiligen eintretenden Strahlen 15- 19 in Fig. 1, aber, wie es in Fig. 2 gezeigt ist, schneiden sie die Oberfläche 22 unter beträchtlich kleineren Winkeln als in Fig. 1, wodurch sich eine entsprechende verringerte Ablenkung der austretenden Strahlen ergibt.
Bei dem in Fig. 2 gezeigten Beispiel treffen die Strahlen 16' und 17' auf die Oberfläche 22 des vergrößerten Flecks 21 unter einem Winkel 7,8º auf und die Strahlen 18' und 19' treffen unter einem Winkel von 9,5º auf. Als ein Ergebnis werden die austretenden Strahlen durch Winkel von nur ungefähr 3,5º bzw. 4,3º abgelenkt, wie es in Fig. 2 gezeigt ist. Infolgedessen sind alle jene Strahlen gut innerhalb von 7,2 Grad des halben Winkels, der von einer Projektinslinse mit f/4 überdeckt wird.
Ferner treffen die Strahlen 27 und 28, die durch den Tintenfleck 21 an Stellen hindurchgehen, die dem Umfang des Tintenflecks 11 in Fig. 1 entsprechen, auf die Oberfläche 22 unter einem Winkel von 14,5º auf, was eine Ablenkung von nur ungefähr 6,8º von der direkten Linie zwischen dem Fleck und der Mitte der Projektionslinse ergibt. Wie es oben in Verbindung mit den Strahlen 16 und 17 der Fig. 1 erwähnt worden ist, wird eine Ablenkung von 7,2º durch Strahlen erzeugt, die unter einem Winkel von 15,5º auf die gekrümmte Oberfläche des Tintenflecks auftreffen. Somit werden alle Strahlen, die durch einen Tintenfleck hindurchgehen, der einen Berührungswinkel von 15,5º hat, durch eine Projektionslinse gesammelt, die eine Blende von f/4 hat.
Man kann zeigen, daß bei einem Fleck, der die Ausgestaltung der Fig. 2 und einen Berührungswinkel von 17º hat, der Berührungswinkel eines Strahls mit der Oberfläche 22 in einem Abstand von der Mitte des Flecks 15,5º erreicht, der ungefähr 94% des Radius des Flecks ist, so daß ungefähr 87% des Lichts, das durch den Fleck hindurchgeht, durch eine Projektionslinse projiziert wird, die eine Blende von f/4 hat. Dies steht im Gegensatz zu einer Durchlässigkeit von 19,4% durch die gleiche Projektionslinse von dem Tintenfleck 11, der in Fig. 1 gezeigt ist. Ferner würde kein Licht von diesem Fleck verloren, wenn eine Projektionslinse mit einer um 50% größeren Blende verwendet wird, die einen Halbwinkel von 10,7º umfaßt, wie es in bezug auf die Strahlen 18 und 19 in Fig. 1 beschrieben worden ist. Bei Verwendung dieser Projektionslinse würden Lichtstrahlen, die auf die Oberfläche 22 unter Winkeln bis zu 21,7º auftreffen, und um 10,7º von ihren Wegen parallel zu der Achse der Linse abgelenkt würden, durch die Linse gesammelt. Somit würde die Linse mit größerer Blende alles Licht von den Tintenflecken sammeln, die einen Berührungswinkel mit dem Substrat bis zu 21,7º haben.
Obgleich die Erfindung hier unter Bezugnahme auf besondere Ausführungsformen beschrieben worden ist, sind viele Abänderungen und Abwandlungen der Erfindung für den Durchschnittsfachmann offensichtlich. Beispielsweise können Transparentbilder mit farbigen, wärmeschmelzbaren Tinten, die durch andere Techniken als das Tintenstrahldrucken, wie ein Wärmeübertragungsdrucken oder ähnliches hergestellt worden sind, die Gegenstand von einem oder mehreren der oben erörterten Mängel sind, durch die Verwendung der Erfindung verbessert werden, die hier beschrieben worden ist.

Claims

1. Ein Transparent umfassend ein transparentes Substrat (20) und ein Tintenmuster auf der Oberfläche des Substrats, das eine Vielzahl von dreidimensionalen Tintenflecken enthält, von denen jeder (21) eine gekrümmte Oberfläche (22) hat, wobei der Berührungswinkel des Flecks mit dem Substrat nicht größer als 25º ist.

2. Ein Transparent gemäß Anspruch 1, bei dem der Krümmungsradius der gekrümmten Oberflächen (22) der Flecken (21) nicht kleiner als 0,006 cm ist.

3. Ein Transparent gemäß Anspruch 2, bei dem der Krümmungsradius der gekrümmten Oberflächen (22) der Flecken in dem Bereich von 0,012 cm bis 0,05 cm ist.

4. Ein Transparent gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Berührungswinkel in dem Bereich von 3º bis 20º ist.

5. Ein Transparent gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Lichtübertragungsverlust, der sich aus kristalliner Form und Mattierung in den Tintenflecken (21) in dem Muster ergibt, nicht mehr als 50% ist.

6. Ein Transparent gemäß Anspruch 5, bei dem der Lichtübertragungsverlust, der sich aus kristalliner Form und Mattierung in den Tintenflecken (21) in dem Muster ergibt, nicht mehr als 35% ist.

7. Ein Transparent gemäß Anspruch 6, bei dem der Lichtübertragungsverlust, der sich aus kristalliner Form und Mattierung in den Tintenflecken in dem Muster ergibt, nicht mehr als 20% ist.

8. Ein Verfahren zum Herstellen eines Transparents umfassend Aufbringen von wärmeschmelzbarer Tinte auf die Oberfläche eines transparenten Substrats (20), um ein Tintenmuster zu bilden, das dreidimensionale Tintenflecken (21) enthält, von denen jeder eine gekrümmte Oberfläche (22) hat, und Aufrechterhalten der Tinte in dem Muster bei einer Temperatur oberhalb des Schmelzpunkts der Tinte während eines Zeitintervalls von 0,5 bis 10 Sekunden, um zu bewirken, daß sich die Tintenflecken vergrößern und den Berührungswinkel der Tintenflecken mit der Oberfläche des Substrats verringert.

9. Ein Verfahren gemäß Anspruch 8, bei dem der Berührungswinkel der Tintenflecken (21) mit der Oberfläche des transparenten Substrats (20) während des Ausbreitens der Flecken auf einen Winkel von nicht mehr als 25º verringert wird.

10. Ein Verfahren gemäß Anspruch 9, bei dem der Berührungswinkel der Tintenflecken (21) mit der Oberfläche des transparenten Substrats (20) während des Ausbreitens der Flecken auf einen Winkel in dem Bereich von 3º bis 20º verringert wird.

11. Ein Verfahren gemäß irgendeinem der Ansprüche 8 bis 10, bei dem die Tinte auf einer Temperatur oberhalb ihres Schmelzpunkts während 1 bis 5 sec gehalten wird.

12. Ein Verfahren gemäß irgendeinem der Ansprüche 8 bis 11, bei dem die Temperatur innerhalb des Bereiches von ungefähr 5ºC bis 40ºC oberhalb des Schmelzpunktes der Tinte gehalten wird.

13. Ein Verfahren gemäß Anspruch 12, bei dem die Temperatur innerhalb des Bereiches von 10ºC bis 30ºC oberhalb des Schmelzpunktes der Tinte gehalten wird.

14. Ein Verfahren gemäß irgendeinem der Ansprüche 8 bis 13, das den Schritt enthält, die Tinte schnell nach dem Zeitintervall abzukühlen, um die Kristallisierung oder Mattierung der Tinte in den Flecken zu verringern.

15. Ein Verfahren gemäß Anspruch 14, bei dem die Tinte mit einer Geschwindigkeit von wenigstens 50ºC pro Sekunde abgekühlt wird.

16. Ein Verfahren gemäß Anspruch 15, bei dem die Tinte mit einer Geschwindigkeit von wenigstens 100ºC pro Sekunde abgekühlt wird.

17. Ein Verfahren gemäß Anspruch 16, bei dem die Tinte mit einer Geschwindigkeit von 500ºC bis 1000ºC pro Sekunde abgekühlt wird.

18. Ein Verfahren gemäß irgendeinem der Ansprüche 8 bis 17, bei dem der Krümmungsradius der gekrümmten Oberfläche (22) der Tintenflecken (21) während des Ausbreitens der Flecken auf wenigstens 0,006 cm erhöht wird.

19. Ein Verfahren gemäß Anspruch 18, bei dem der Krümmungsradius der gekrümmten Oberfläche (22) der Tintenflecken (21) während des Ausbreitens der Flecken auf einen Wert innerhalb des Bereiches von ungefähr 0,012 cm bis 0,05 cm erhöht wird.

20. Ein Verfahren gemäß irgendeinem der Ansprüche 8 bis 19, bei dem die Tinte auf einer Temperatur oberhalb ihres Schmelzpunkts unmittelbar nachdem sie auf das transparente Substrat (20) aufgebracht worden ist, gehalten wird.

21. Ein Verfahren gemäß irgendeinem der Ansprüche 8 bis 18, bei dem die Tinte verfestigt wird, nachdem sie auf das transparente Substrat (20) aufgebracht worden ist, und die verfestigte Tinte danach erwärmt und bei einer Temperatur oberhalb ihres Schmelzpunktes gehalten wird.

22. Ein Verfahren zum Herstellen eines Transparentbildes aus wärmeschmelzbarer Tinte, das verringerte Lichtübertragungsverluste hat, umfassend Aufbringen von wärmeschmelzbarer Tinte auf ein Substrat (20), Aufrechterhalten der Tinte bei einer Temperatur oberhalb ihres Schmelzpunktes und Kühlen der Tinte mit einer Geschwindigkeit von wenigstens 50ºC pro Sekunde.

23. Ein Verfahren gemäß Anspruch 22, bei dem die Tinte mit einer Geschwindigkeit von wenigstens 100ºC pro Sekunde abgekühlt wird.

24. Ein Verfahren gemäß Anspruch 23, bei dem die Tinte mit einer Geschwindigkeit von 500ºC bis 1000ºC pro Sekunde abgekühlt wird.

25. Ein Verfahren gemäß irgendeinem der Ansprüche 22 bis 24, bei dem die Tinte verfestigt wird, nachdem sie auf das Substrat (20) aufgebracht worden ist, und die verfestigte Tinte danach auf eine Temperatur oberhalb ihres Schmelzpunkts erwärmt wird und dann mit einer Geschwindigkeit von wenigstens 50ºC pro Sekunde abgekühlt wird.

26. Ein Verfahren gemäß Anspruch 25, bei dem die Tinte mit einer Geschwindigkeit von wenigstens 100ºC pro Sekunde abgekühlt wird.

27. Ein Verfahren gemäß Anspruch 26, bei dem die Tinte mit einer Geschwindigkeit von ungefähr 500ºC bis 1000ºC pro Sekunde abgekühlt wird.