DE69315140T2

DE69315140T2 - Thermische Übertragungsaufzeichnung

Info

Publication number: DE69315140T2
Application number: DE1993615140
Authority: DE
Inventors: Ranjan Chhagabhai Patel; Ronald George Tye
Original assignee: Minnesota Mining and Manufacturing Co
Current assignee: 3M Co
Priority date: 1992-08-12
Filing date: 1993-08-11
Publication date: 1998-03-26
Anticipated expiration: 2013-08-12
Also published as: GB9217095D0; DE69315140D1; EP0583165A3; EP0583165B1; EP0583165A2; JPH06191063A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen von Bildern durch thermische Übertragung, wobei eine Maske, die Bildinformationen trägt, mit einer Anordnung aus einem plattenförmigen Donatorelement mit einer Donatorschicht, die ein durch Wärme bzw. thermisch übertragbares Farbmittel bzw. einen Farbstoff aufweist, und einem plattenförmigen Rezeptorelement für das thermisch übertragene Farbmittel in Kontakt steht und durch eine Abtastbelichtungsquelle bestrahlt wird, um Farbstoff vom plattenförmigen Donatorelement bildweise auf das plattenförmige Rezeptorelement zu übertragen.
Bei einer Bilderzeugung durch thermische Übertragung wird ein Farbstoff von einem plattenförmigen Donatorelement auf ein plattenförmiges Rezeptorelement unter der Wirkung von Wärme bildweise übertragen, wobei das plattenförmige Donatorelement und das plattenförmige Rezeptorelement in vollständigem innigem Flächenkontakt miteinander gehalten werden. Ein derartiges Abbildungs- oder Bilderzeugungsverfahren wird, im wesentlichen weil es ein "trockenes" Verfahren ist (bei dem keine chemische Entwicklung erforderlich ist), zunehmend populärer, so daß es zur Verwendung in einer Heimoder Büroumgebung geeignet ist.
Die für die Übertragung von Farbstoff erforderliche Wärme wird normalerweise zugeführt, indem die zusammengestellten oder zusammengesetzten (jedoch nicht verbundenen) Donator- und Rezeptorelemente mit sogenannten "thermischen Druckköpfen" in Kontakt gebracht werden, die Anordnungen von elektrisch geheizten Miniaturelementen aufweisen, die jeweils in einer zeitlich gesteuerten Folge aktiviert werden können, um das gewünschte bildweise Heizmuster zu erzeugen. Durch solche Systeme wird jedoch eher eine schlechte Auflösung erhalten, so daß ein zunehmendes Interesse für die Verwendung von Strahlungs- oder Projektionsenergie, insbesondere von Infrarotbestrahlung, besteht, um Wärme zuzuführen, wobei vorteilhaft die breite kornmerzielle Verfügbarkeit von im nahen Infrarotbereich emittierenden Laserdioden ausgenutzt wird. Dies wird erreicht, indem ein Strahlungsabsorptionsmittel in der Donator-Rezeptoranordnung angeordnet wird und dieses einem bildweisen Bestrahlungsmuster ausgesetzt wird. Wenn die Donator-Rezeptoranordnung durch Strahlung mit einer geeigneten Wellenlänge bestrahlt wird, wandelt das Strahlungsabsorptionsmittel die eingestrahle Energie in Wärmeenergie um und überträgt die Wärme auf den Farbstoff in seiner unmittelbaren Umgebung, wodurch eine bildweise Übertragung von Farbstoff auf das plattenförmige Rezeptorelement veranlaßt wird. Bei bestimmten Verhältnissen kann der Farbstoff selbst strahlungsabsorbierend sein, so daß kein zusätzliches Absorptionsmittel erforderlich ist.
Es sind zwei verschiedene Verfahren bekannt, bei denen Strahlung verwendet wird, um eine thermische Übertragung von Farbstoff zu bewirken. Beim ersten Verfahren wird ein Laser über der Donator-Rezeptoranordnung direkt abgetastet, während seine Intensität gemäß digital gespeicherten Bildinformationen moduliert wird. Dieses Verfahren ist beispielsweise beschrieben in: Research Disclosure Nr. 142223 (Februar 1976), im Japanischen Patent Nr. 51-98016, im US-Patent Nr. 4973572, im Britischen Patent Nr. 1433025 und in der Britischen Patentveröffentlichung Nr. 2083726. Obwohl durch dieses Verfahren eine sehr gute Auflösung erhalten wird, hat es den Nachteil langer Bilderzeugungszeiten. Weil das Bild punktweise aufgebaut werden muß, sind Abtastzeiten von mehreren Minuten erforderlich, um ein Bild der Größe A4 zu erzeugen, auch wenn eine Anordnung oder Reihe von Lasern verwendet wird.
Beim zweiten Verfahren ist eine Flut- oder Blitzbelichtung durch eine Kurzzeitquelle, z.B. eine Xenonblitzlampe, durch eine geeignete Maske vorgesehen, die mit der Donator- Rezeptoranordnung in Kontakt gehalten wird. Dieses Verfahren ist beispielsweise beschrieben in: Research Disclosure Nr. 142223 (Februar 1976), in den US-Patenten Nr. 3828359, 4123309, 4123578, 4157412 und im Europäischen Patent Nr. 365222.
Wenn vorausgesetzt wird, daß die Maske eine hochwertige Maske ist (beispielsweise aus einem Siberhalogenidfilm, z.B. einem Kunstgraphikfilm), können durch dieses Verfahren auch hochaufgelöste Bilder hergestellt werden. Außerdem weist es den zusätzlichen Vorteil auf, daß das gesamte Bild (unabhängig von der Größe) durch eine einzige Belichtung für einen Bruchteil einer Sekunde erzeugt wird. Im Zusammenhang mit diesem Verfahren ergeben sich jedoch mehrere Nachteile. Xenonblitzlampen sind eher großformatig, haben einen hohen Energieverbrauch und weisen Wärmeabstrahlungsprobleme auf, was jedoch wichtiger ist, es ist in der Praxis sehr schwierig, durch dieses Verfahren großflächige, qualitativ hochwertige Bilder zu erzeugen, ohne die die Informationen tragende Maske zu beschädigen oder zu zerstören. Dies ist der Fall, weil bei normalen Verhältnissen die lichtundurchlässigen Bereiche der Maske selbst absorbierend sind, und weil, weil die gesamte Fläche der Maske beleuchtet wird, eine große Energiemenge durch die Maske absorbiert wird, ohne daß sie schnell abgestrahlt werden kann. Daher werden innerhalb der Maske hohe Temperaturen erzeugt, wodurch die Maske schmilzt oder beschädigt wird. Weil die aborbierte Energie der belichteten Fläche proportional ist, wird das Problem bei größeren Bildern bedeutender.
Durch die Verwendung einer reflektierenden Maske, wie beispielsweise im US-Patent Nr. 3828359 beschrieben, wird dieses Problem vermieden, solche Masken sind jedoch nicht so leicht erhältlich wie die aus herkömmlichen Silberhalogenidfilmen hergestellten Masken und können nicht mit dem gleichen Präzisionsgrad hergestellt werden.
Bei Verwendung einer xenonblitzbelichtung ist allgemein die Verwendung von Ruß bzw. Carbon-Black oder einem ähnlichen Material als strahlungsabsorptionsmittel erforderlich, weil eine Xenonlampe ein breitbandiger Strahler ist und ein Material mit ähnlichen breiten Absorptionseigenschaften erforderlich ist, um die verfügbare Energie wirksam auszunutzen. Gegenwärtig besteht eine Tendenz, Carbon Black oder Ruß durch infrarotabsorbierende Farben zu ersetzen, um eine höhere Auflösung zu erhalten und die Wahrscheinlichkeit zu vermindern, daß das Bild durch das Strahlungsabsorptionsmittel verschmutzt wird, wie in den Europäischen Patentveröffentlichungen Nr. 321923, 403930, 403931, 403932, 403933, 403934, 404042, 405219, 405296, 407744, 408891, 408907 und 408908 beschrieben. Weil Farbstoffe ein relativ schmales Absorptionsband aufweisen, wären Xenonblitzlampen mit höherer Intensität erforderlich, wodurch sich die vorstehend beschriebenen Warmverformungsprobleme verschlimmern.
In Research Disclosure Nr. 142223 (Februar 1976) wird die Verwendung eines kontinuierlichen Lasers beschrieben, um Farbstoffe von einem Donator- auf ein Rezeptorelement zu übertragen, wobei dies jedoch für Verhältnisse vorgesehen ist, bei denen der Farbstoff oder das Strahlungsabsorptionsmittel bereits im gewünschten Bildmuster auf dem Donatorelement angeordnet ist und keine Kontaktmaske vorgesehen ist, um einen abgetasteten kontinuierlichen Laser zu modulieren.
Durch die vorliegende Erfindung wird ein alternatives Verfahren zur Bilderzeugung durch thermische Übertragung bereitgestellt, bei dem die mit bekannten Verfahren zur Bilderzeugung durch thermische Übertragung verbundenen Nachteile eliminiert sind.
Erfindungsgemäß wird ein Bilderzeugungsverfahren bereitgestellt, mit den Schritten:
(a) Zusammenstellen oder Anordnen eines plattenförmigen Donatorelements mit einer Donatorschicht, die einen thermisch übertragbaren Farbstoff aufweist, und eines plattenförmigen Rezeptorelements, so daß die Donatorschicht des Donatorelements in innigem Kontakt mit dem Rezeptorelement steht, wobei das Donator- oder das Rezeptorelement eine strahlungsabsorbierende Schicht aufweist;
(b) Inkontaktbringen der Donator-Rezeptoranordnung mit einer Photomaske; und
(c) Belichten der Donator-Rezeptoranordnung durch die Photomaske durch eine Abtastbelichtungsquelle, so daß in durch transparente Abschnitte der Maske definierten Bereichen die Belichtungsstrahlung absorbiert und durch die strahlungsabsorbierende Schicht in Wärmeenergie umgewandelt wird, um den Farbstoff thermisch vom Donatorelement auf das Rezeptorelement zu übertragen.
Es kann eine beliebige geeignete Abtastbelichtungsquelle verwendet werden, um den Farbstoff thermisch vom Donatorauf das Rezeptorelement zu übertragen, obwohl eine kontinuierliche Belichtungsquelle, z.B. ein Laser, bevorzugt ist. Durch geeignetes Einstellen verschiedener Parameter, wie beispielsweise der Laserleistung, der Lichtfleckgröße, der Abtastgeschwindigkeit und der Brennpunktposition, kann ein Bild durch thermische Übertragung erzeugt werden, ohne die Photomaske zu beschädigen. Dies wird ermöglicht, weil zu jedem Zeitpunkt nur ein kleiner Bereich der Maske bestrahlt wird und der Restanteil als Wärmesenke zur Verfügung steht. Die optimalen Belichtungsparameter hängen von mehreren Variablen ab, wie beispielsweise von der Empfindlichkeit des Wärmeübergangsmediums und der Wärmeleitfähigkeit sowohl der Maske als auch des Strahlungsabsorptionsmittels.
Für eine vorgegebene Laserlichtfleckgröße ist der Energiefluß je Flächeneinheit sowohl für die Maske als auch für das Medium für einen vorgegebenen Energiefluß eine Funktion der Laserleistung, der Abtastgeschwindigkeit (Verweilzeit) und des Brennpunktes. Eine bessere Farbstoffübertragung wird durch eine relativ kurze Belichtung mit hoher Leistung erhalten. Dadurch kann eine hohe Temperatur im Bilderzeugungsmedium erzeugt werden (was für die Farbstoffübertragung erforderlich ist), weil nicht genügend Zeit vorhanden ist, um die Wärme seitlich abzustrahlen. Umgekehrt ist hinsichtlich einer Beschädigung der Maske eine seitliche Wärmeabstrahlung wichtig, so daß eine längere Belichtung bei geringerer Leistung bevorzugt ist.
Obwohl dies widersprüchliche Anforderungen sind, hat sich gezeigt, daß zwischen den Belichtungsbedingungen, die mit aus kommerziell erhältlichen Kunstgraphikfilmen erzeugten Masken kompatibel sind, und solchen, die für die Bilderzeugung durch gegenwärtig verfügbare Wärmeübergangsmedien erforderlich sind, ein Überlapp existiert. Beispielsweise zeigt sich, daß bei Verwendung einer auf einen 20um großen Lichtfleck fokussierten Laserdiode Belichtungszeiten von bis zu 0,7ms bei 20mW für Masken zulässig sind, die aus 3M DRC- S- oder Fuji KU S100-Kontaktfilmen hergestellt sind. Alternativ sind bei einer Leistung von 15mW Belichtungszeiten von 20ms oder mehr zulässig.
Verschiedene Kontaktfilme erzeugen in Abhängigkeit von Faktoren, wie beispielsweise der Wärmeleitfähigkeit des Silberbildes, der Dicke der Emulsionsschicht usw., verschiedene Reaktionen. Weil diese normalerweise nicht durch den allgemeinen Benutzer gesteuert bzw. kontrolliert werden können, ist ein empirisch-praktisches Verfahren oder Vorgehen erforderlich, um die Bedingungen für eine optimale Belichtung bestimmter Masken-Medien-Kombinationen zu bestimmen. Allgemein sollte die Maske eine Wärmeleitfähigkeit von mindestens 2x10&supmin;³Wcm&supmin;¹K&supmin;¹ aufweisen.
Im Prinzip kann die Maske aus einem beliebigen Photomaterial hergestellt werden, durch das ein Reflexions- oder Absorptionsbild erzeugt werden kann, z.B. aus Silberhalogenidmaterialien, photothermographischen Materialien, Xerographiematerialien usw., wobei die Maske jedoch normalerweise durch herkömmliche Verfahren aus Kunstgraphikfilmen hergestellt wird, wie beispielsweise aus einem Kontaktfilm, einem Duplikatfilm, einem kontraststarken Lithographiefilm oder einem Bildsatzfilm. Wenn die Maske durch eine Laserabtastvorrichtung hergestellt wird, kann der gleiche Laser verwendet werden, um das Wärmeübergangsmedium durch die Maske abzubilden, wodurch Gerätekosten eingespart werden.
Prinzipiell kann beim erfindungsgemäßen Verfahren jedes beliebige Wärmeübergangsmedium verwendet werden, das durch eine Abtastbelichtungsquelle aktiviert werden kann. Solche Medien weisen allgemein ein plattenförmiges Farbstoff- oder Farbmittel-Donatorelement und ein plattenförmiges Rezeptorelement auf, die vor der Bilderzeugung in innigem Flächenkontakt miteinander angeordnet sind. Der Begriff "Farbmittel" wird in seinem breitesten Sinn verwendet und deckt jedes Material ab, durch das die Oberfläche eines Rezeptormaterials, sichtbar oder auf andere Weise (insbesondere bezüglich der optischen Dichte), modifiziert werden kann.
Normalerweise weist das Farbmittel einen oder mehrere Farbstoffe oder Pigmente mit oder ohne ein Bindemittel auf. Wenn das übertragene Bild für Farbprüf zwecke verwendet werden soll, ist es wünschenswert, daß das Farbmittel Farbstoffe oder Pigmente aufweist, durch die die Farben reproduziert werden, die durch Standard-Druckfarbenreferenzen dargestellt sind, die durch die International Prepress Proofing Association bereitgestellt werden und als SWOP-Farbreferenzen bekannt sind. Beispiele solcher Farbstoffe sind im US-Patent Nr. 5024990 beschrieben. Vorzugsweise sind die Wärmeübergangsmedien ausreichend empfindlich, um den Farbstoff bei Energiewerten von weniger als 4J/cm² zu übertragen.
Das plattenförmige Donatorelement weist normalerweise einen Träger auf, der eine Donatorschicht trägt, die den Farbstoff entweder mit oder ohne ein Bindemittel enthält, kann jedoch auch ein selbsttragender Film aus einem Bindemittel und einem Farbstoff sein, wie beispielsweise im Europäischen Patent Nr&sub6; 491564, eingereicht am 18. Dezember 1991, beschrieben ist.
Das plattenförmige Rezeptorelement kann aus einem beliebigen geeigneten Material hergestellt sein, wie beispielsweise aus Papier, Kunststoffilm usw., und weist vorteilhaft einen Träger auf, der eine Rezeptorschicht aus einem in Wärme erweichbaren, normalerweise thermoplastischen Harz trägt.
Ein Strahlungsabsorptionsmittel (das im allgemeinen Strahlung im Wellenlängenbereich von 600 bis 1070nm und normalerweise im Bereich von 750 bis 980nm absorbiert) muß im plattenförmigen Donatorelement oder im plattenförmigen Rezeptorelement vorhanden sein, obwohl, wenn der Farbstoff selbst strahlungsabsorbierend ist (wie beispielsweise in der mitanhängigen Internationalen Patentanmeldung Nr. PCT/GB92/01489 mit dem Titel "Thermal Transfer Imaging" beschrieben, kein zusätzliches Absorptionsmittel erforderlich sein muß.
Das strahlungsabsorbierende Material kann ein beliebiges geeignetes Material aufweisen, das Strahlungsenergie absorbieren kann, um diese in Wärmeenergie umzuwandeln und diese Wärmeenergie auf den Farbstoff zu übertragen. Beispiele geeigneter Strahlungsabsorptionsmittel sind Pigmente, z.B. Ruß oder Carbon Black, wie beispielsweise im Britischen Patent Nr. 2083726 beschrieben, und infrarotabsorbierende Farbstoffe, z.B. Phthalocyaninfarbstoffe, wie beispielsweise im US-Patent Nr. 4547444 beschrieben, Eisenkomplexe, wie beispielsweie im US-Patent Nr. 4912083 beschrieben, Squaryliumfarbstoffe, wie beispielsweise im US-Patent Nr. 4942141 beschrieben, Chalcogenpyryl-Arylidenfarbstoffe, wie beispielsweise im US-Patent Nr. 4948776 beschrieben, Bis(chalcogenpyryl)polymethinfarbstoffe, wie beispielsweise im US- Patent Nr. 4948777 beschrieben, Oxyindolizinfarbstoffe, wie beispielsweise im US-Patent Nr. 4948778 beschrieben, Tetraarylpolymethinfarbstoffe, Bis- (Aminoaryl) polymethinfarbstoffe, wie beispielsweise im US-Patent Nr. 4950639 beschrieben, Merocyaninfarbstoffe, wie beispielsweise im US-Patent Nr. 4950640 beschrieben, aus Anthrachinonen und Naphthochinonen gewonnene Farbstoffe, wie beispielsweise im US-Patent Nr. 4952552 beschrieben, Cyaninfarbstoffe, wie beispielsweise im US-Patent Nr. 4973572 beschrieben, Farbstoffe aus trinuklearem Cyanin, wie beispielsweise in der Europäischen Patentveröffentlichung Nr. 403933 beschrieben, Oxonol-Farbstoffe, wie beispielsweise in der Europäischen Patentveröffentlichung Nr, 403934 beschrieben, Farbstoffe aus Polymethin mit Indenbrücken, wie beispielswweise in der Europäischen Patentveröffentlichung Nr. 407744 beschrieben, Nickel-Dithiolen-Farbstoffkomplexe, wie beispielsweise in der Europäischen Patentveröffentlichung Nr. 408908 beschrieben, und Croconiumfarbstoffe, wie beispielsweise in der Britischen Patentanmeldung Nr. 9209047, eingereicht am 27.April 1992, beschrieben.
Das Strahlungsabsorptionsmittel kann in der gleichen Schicht angeordnet sein wie der Farbstoff (wie beispielsweise in der Europäischen Patentveröffentlichung Nr. 403933 beschrieben) oder in einer separaten Schicht auf dem Donatormaterial (wie beispielsweise im Japanischen Patent Nr. 63-319191 beschrieben), wobei es für viele Zwecke jedoch vorteilhaft ist, wenn das Strahlungsabsorptionsmittel im Rezeptormaterial angeordnet ist, z.B. in einer Schicht zwischen dem Träger und der Rezeptorschicht, oder in der Rezeptorschicht selbst, wie in der PCT/GB/9201489 beschrieben. Es zeigt sich, daß durch Beimischen des Strahlungsabsorptionsmittels in der Rezeptorschicht, oder, vorteilhafter, in einer normalerweise an diese angrenzende Unterschicht, hinsichtlich sowohl einer höheren Auflösung als auch einer größeren Empfindlichkeit wesentliche Vorteile im Vergleich zu herkömmlichen Wärmeübergangsmaterialien erhalten werden, weil die Wärmewirkung direkt in die Rezeptorschicht induziert wird.
Zur Verwendung mit dieser Ausführungsform der Erfindung geeignete Donatornaterialien sind in der PCT/GB/9201489 beschrieben und weisen beispielsweise Substrate auf, die mit einer Schicht aus einem aufgedampften Farbstoff oder Pigment beschichtet sind (vorzugsweise zusammen mit einer Schicht für eine kontrollierte Freisetzung, wie in den US- Patentanmeldungen mit den Seriennummern 07/775782 und 07/776602 beschrieben ist) oder mit einer dünnen Schicht (< 1µm) aus einem Bindemittel, das eine hohe Konzentration aus einem oder mehr Farbstoffen enthält.
Bei Ausführungsformen, bei denen das Strahlungsabsorptionsmittel im Donatorelement angeordnet ist, kann das Donatorelement ein Farbstoffdiffusions- (Sublimations-) element sein, bei dem die Farbstoffe oder Pigmente des Farbmittels in einer der Intensität der absorbierten Strahlung proportionalen Menge auf das Rezeptorelement übertragen werden, ist jedoch vorzugsweise ein Massenübergangselement, bei dem in Abhängigkeit davon, ob die absorbierte Energie in einem vorgegebenen Bereich einen Schwellenwert erreicht, eine im wesentlichen 0%-ige oder 100%-ige Farbstoffübertragung stattfindet. Solche Materialien sind für eine Halbtonbilderzeugung gut geeignet und weisen mehrere Vorteile auf, z.B. die Bereitstellung zusammenpassender Positiv- und Negativbilder (auf dem Donatorelement bzw. dem Rezeptorelement), gesättigte Farben und die Möglichkeit, große Flächen mit gleichmäßiger optischer Dichte abzubilden. Bei Massenübergang-Donatormaterialien weist der Farbstoff häufig einen oder mehr Farbstoffe bzw. ein oder mehr Pigmente in einem Wachsbindemittel auf, wobei das gesamte Gemisch übertragbar ist.
In der PCT/GB/9201489 werden außerdem andersartige Massenübergangsmedien beschrieben, wobei die Donatorschicht einen aufgedampften Farbstoff ohne Bindemittel aufweist. Diese Materialien weisen eine normalerweise auf einer Trägerschicht aufgebrachte strahlungsabsorbierende Schicht auf, auf der die aufgedampfte Farbstoffschicht aufgebracht ist, obwohl, wenn der Farbstoff selbst strahlungsabsorbierend ist, keine separate strahlungsabsorbierende Schicht erforderlich ist.
Die Verwendung eines aufgedampften Farbstoffes hat im Vergleich zu herkömmlichen Materialien, in denen der Farbstoff in einem Bindemittel gelöst oder dispergiert ist, deutliche Vorteile sowohl bezüglich einer höheren Auflösung als auch bezüglich einer größeren Empfindlichkeit (Geschwindigkeit). Ein aufgedampfter Farbstoff ist außerdem frei von Verschmutzungen durch Bindemittelmaterialien und erzeugt ein klares, intensiveres Bild auf dem Rezeptorelement. Außerdem weist das übertragene Bild, auch wenn große Flächen übertragen werden, eine hochgradig gleichmäßige optische Dichte auf.
Der Farbstoff kann aus einer breiten Vielfalt von sowohl organischen als auch anorganischen aufdampfbaren Farbstoffen und Pigmenten ausgewählt werden. Geeignete anorganische Pigmente sind z.B. Aluminium, Kupfer, Gold, Silber und Metalloxide. Das anorganische Pigment kann vorteilhaft ein abgestuftes oder sortiertes Gemisch aus Metall und Metalloxid aufweisen, das gemäß den US-Patenten Nr. 4364995 und 4430366 hergestellt wird, z.B. "schwarzes Aluminiumoxid", das ein abgestuftes oder sortiertes Gemisch aus Aluminium und Aluminiumoxid ist, das, während kontrollierte Mengen von Sauerstoff vorhanden sind, durch Aufdampfen von Aluminium hergestellt wird. Geeignete organische Materialien sind z.B. Indoaniline, Amino-Styryle, Tricyanstyryle, Methine, Anthrachinone, Phthalocyanine, Indamine, Triarylmethane, Benzyhdene, Azos, Monoazone, Xanthene, Indigoide, Oxonole, Naphthole und Pyrazolone. Es kann ein beliebiges bekanntes Aufdampfverfahren verwendet werden. Vorzugsweise weist die Farbstoffschicht eine säulenartige Mikrostruktur auf, wie in der US-Patentanmeldung mit der Serien-Nr. 07/775782 beschrieben.
Andersartige, zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung geeignete Massenübertragungsmedien weisen die in der WO 90/12342 und in der WO 92/06410 beschriebenen wärmeabsorbierenden oder Ablationsübertragungsmedien und die in der WO 93/03928 beschriebenen abschälbaren Medien auf.
Es können verschiedenartige Laser verwendet werden, um den Farbstoff durch thermische Übertragung vom Donator- auf das Rezeptorelement zu übertragen, z.B. Gasionenlaser, wie beispielsweise Argon- und Kryptonlaser, Metalldampflaser, wie beispielsweise Kupfer-, Gold- und Cadmiumlaser, und Festkörperlaser, wie beispielsweise Rubin- oder YAG-Laser, wobei jedoch in der Praxis Diodenlaser, wie beispielsweise Galliumarsenidlaser, bevorzugt sind, die erhebliche Vorteile hinsichtlich ihrer geringen Größe, geringer Kosten, der Stabilität, der Zuverlässigkeit, der Robustheit und der einfachen Modulation gemäß digital gespeicherten Informationen aufweisen. Laser, die Strahlung im Infrarotbereich von 750 bis 980nm emittieren, sind bevorzugt, obwohl Laser, die außerhalb dieses Bereichs emittieren, bei der vorliegenden Erfindung in der Praxis ebenfalls geeignet verwendbar sind.
Der Laser weist vorzugsweise eine Strahlungsleistung von mindestens 5mW auf, wobei der obere Leistungsgrenzwert von den Eigenschaften der Maske und der Medien sowie von der Abtastgeschwindigkeit und der Strahlfleckgröße abhängt. Der Laser wird auf die strahlungsabsorbierende Schicht fokussiert, um einen Leuchtfleck mit kleinen, jedoch endlichen Abmessungen, z.B. einen Kreis mit einem Durchmesser von 20µm zu erhalten, durch den die gesamte Fläche der Maske und des Mediums abgetastet wird. Die Laserausgangsleistung kann durch eine zylinderförmige Linse auf eine schmale Linie, z.B. 1cm x 20µm eingestellt werden, wobei ihre längere Abmessung senkrecht zur Abtastrichtung ausgerichtet ist. Dadurch kann eine größere Fläche in einem einzigen Durchlauf abgetastet werden, obwohl eine höhere Leistung und/oder längere Verweilzeiten erforderlich sind, um auszugleichen, daß die Energie über die größere Fläche verteilt wird. Der Abtastvorgang durch den Laser kann durch ein beliebiges bekanntes Verfahren durchgeführt werden, ist jedoch normalerweise ein Rasterabtastverfahren, bei dem aufeinanderfolgende Abtastvorgänge je nach Wunsch aneinander angrenzen oder sich überlappen. Verschiedene Bereiche eines großen Bildes können durch zwei oder mehr Laser gleichzeitig abgetastet werden.
Um eine gute Auflösung und eine wirksame Bildübertragung zu gewährleisten ist es wesentlich, daß das Donatorelement, das Rezeptorelement und die Maske während der Bilderzeugung in innigem Kontakt miteinander gehalten werden. Dies wird häufig erreicht, indem auf die Anordnung aus Maske, Donator- und Rezeptorelement ein Druck von normalerweise mindestens 10g/mm², vorzugsweise mindestens 40g/mm² für die in der PCT/GB/9201489 beschriebenen Medien ausgeübt wird. Bei anderen Arten von Medien sind allgemein keine so hohen Drükke erforderlich, so daß ein Niederhalten durch Unterdruck ausreichend ist.
Mehrfarbige Bilder können durch Wiederholen der vorstehend beschriebenen Abbildungs- oder Bilderzeugungsverfahren durch aufeinanderfolgende Donatorelemente verschiedener Farben erzeugt werden, wobei jeweils das gleiche Rezeptorelement verwendet wird.
Nachdem das gewünschte Bild auf dem Rezeptorelement erzeugt wurde, kann es durch ein geeignetes thermisches Laminierungsverfahren wahlweise auf ein anderes Substrat, z.B. unbeschichtetes Papiermaterial, übertragen werden, wie beispielsweise in der Europäischen Patentveröffentlichung Nr. 454083 beschrieben.
Die vorliegende Erfindung wird nachstehend unter Bezug auf ein Beispiel beschrieben, durch das die Erfindung nicht eingeschränkt werden soll, bei dem die folgenden plattenförmigen Donator- und Rezeptorelemente zur Verwendung in der Erfindung vorbereitet wurden.

Donatorelement A*

Träger: Poly(ethylenterephthalat)-Polyesterbasis (100µm dick).
IR-absorbierende Schicht: IR-Farbstoff I (0,05g) wurde Bisphenol-A-Polycarbonat (3,339; kommerziell erhältlich von Polysciences Inc.) in Dichlormethan (26,69) und Cyclohexanon (3,339) beigemischt. Das erhaltene Gemisch wurde für 30 Minuten gerührt und anschließend in einer Naßdicke von 37,5um durch ein Messer auf einen Träger aufgeschichtet. Die Beschichtung wurde für 2 Stunden bei 30ºC getrocknet. IR-Farbstoff I
Donatorschicht: ein Kupfer-Phthalocyanin-Pigment, kommerziell erhältlich von Sun Chemicals Inc., wurde durch Vakuumsublimierung bei 500ºC und 200nm&supmin;² (1,5 Torr) (Argon) Druck gereinigt, Das gereinigte Pigment wurde in einer aus rostfreiem Stahlblechmaterial hergestellten Heizvorrichtung angeordnet, die in einer nach Anweisung gebauten 30cm Glokkengefäß-Vakuumbeschichtungsvorrichtung, die mit einer Diffusionspumpe und einem 15cm-Bandantrieb ausgestattet ist, etwa 4cm unter dem Band angeordnet war. Der Träger (mit der IR-absorbierenden Schicht) wurde auf dem Bandantrieb angeordnet, bevor in der Vakuumkammer durch Abpumpen ein Unterdruck von 6,7x10&supmin;³ Nm&supmin;² (5x10&supmin;&sup5; Torr) erzeugt wurde. Die Heizvorrichtung wurde durch Zuführen einer Wechselspannung auf 410ºC geheizt, um das Pigment zu verdampfen und auf der IR- absorbierenden Schicht aufzubringen, wobei der Bandantrieb sich mit einer Geschwindigkeit von 0,25cm/s bewegte.

Donatorelement B

Träger: Poly(ethylenterephthalat)-Polyesterbasis (100µm dick).
Donatorschicht: Magenta-Farbstoff I (0,89) und ein Dispergiermittel (0,39, kommerziell erhältlich von Troy Chemicals unter der Handelsbezeichnung CDI) wurden einer Lösung aus CAB 381-20 (Celluloseacetatbutyrat) (0,8g, kommerziell erhältlich von Eastman Kodak) in Methylethylketon (30g) und Methanol (20g) beigemischt. Das erhaltene Gemisch wurde auf den Träger bei Kbar 0 (in einer Naßdicke von 4µm) aufgebracht, um eine Magentaschicht mit einer optischen Dichte für Transmission von 0,6 Extinktionseinheiten bei 530nm herzustellen. "Kbars" sind drahtgewickelte Beschichtungsstangen, die kommerziell erhältlich sind von R.K. Printcoat Instruments Ltd. Magenta-Farbstoff I

Donatorelement C

Träger: Poly(ethylenterephthalat)-Polyesterbasis (75µm dick).
IR-absorbierende Schicht/Donatorschicht: Eine Boehmit (A10.0H) -schicht (0,4 Gew.-%, 10µm Naßdicke, kommerziell erhältlich von Vista Chemical Co. unter der Handelsbezeichnung CATAPAL D) wurde gemäß dem in den US-Patenten Nr. 4364995 und 4430366 beschriebenen Verfahren auf den Träger aufgeschichtet, bei 80ºC getrocknet und mit einer aufgedampften Schicht aus "Schwarzaluminiumoxid" mit einer Dicke von etwa 0,15µm überzogen. Es wurde festgestellt, daß die optische Dichte der Schicht für Transmission mindestens 4,6 Extinktionseinheiten beträgt.

Rezeptorelement A

Träger: Papierbasis.
Rezeptorschicht: Eine Schicht (1,5µm dick) aus Poly(ethylen-Acrylsäure) emulsion (Tg=34ºC, kommerziell erhältlich von Schering) wurde auf den Träger aufgeschichtet.

Rezeptorelement B*

Träger: Poly(ethylenterephthalat) -Polyesterbasis (100µm dick).
IR-absorbierende Schicht: Ein Gemisch aus IR-Farbstoff I (0,05g) und Bisphenol-A-Polycarbonat (6,7g) in Dichlormethan (53,2g) und Cyclohexan (6,7g) wurde in einer Naßdicke von 25µm auf den Träger aufgeschichtet.
Rezeptorschicht: Ein Poly(vinylidenchlorid-Vinylacetat)harz (1,5g, Tg=79ºC, kommerziell erhältlich von Union Carbide unter der Handelsbezeichnung VINYLITE VYNS) in einem Gemisch (10g) aus Methylketon und Toluol (1:1) wurde bei Kbar 1 beschichtet.
*Donatorelement A und Rezeptorelement B entsprechen der PCT/GB/9201489.

Beispiel

Das folgende Experiment wurde durchgeführt, um die Auswirkung einer Änderung der der Maske während der Bilderzeugung zugeführten Energie zu untersuchen.
Eine Serie von Halbtonbildern wurde unter Verwendung eines UGRA-Prüfkeils auf den folgenden kommerziell erhältlichen Kontaktfilmen hergestellt: DRC4-S und DRC4-P, kommerziell erhältlich von Minnesota Mining & Manufacturing Co., KU- 8100, kommerziell erhältlich von Fuji, und CCC100E, kommerziell erhältlich von Konica. Jede Halbtonmaske wurde um die Zufuhr- oder Einzugswalze der Scanner- oder Abtastanordnung angeordnet, wie in Figur 1 dargestellt und nachstehend beschrieben.
Gemäß Figur 1 ist eine Zufuhr- oder Einzugswalze 4 durch ein über eine Drehachse 8 wirkendes geeignetes Gewicht 6 gegen eine transparente Druckplatte 2 vorgespannt. Ein Spiegel 10 und eine Fokussierlinse 12, die auf einem Halter 14 angeordnet sind, sind vorgesehen, um den Strahl 16 von einer Laserdiode 18 am Punkt des durch die Walze 2 ausgeübten maximalen Drucks in die Bildebene (nicht dargestellt), d.h. auf die Maske, zu fokussieren. Ein linearer Schrittmotorantrieb 20 bewegt den Halter 14 entlang Schienen 22. Zwischen der Druckplatte 2 und der Zufuhrwalze 4 wurde ein Druck von 40g/mm² ausgeübt, und es wurde eine Serie von Abtastvorgängen bei verschiedenen Laserleistungen und Abtastgeschwindigkeiten durchgeführt. Die bei 820nm emittierende Laserdiode wurde auf eine Strahlfleckgröße von 20µm fokussiert.
Die jeder Maske zugeführte Energie wurde berechnet durch zugeführte Energie = Laserleistung/ Abtastgeschwindigkeit x Strahlfleckdurchmesser
Die nachstehenden Tabellen 1 bis 4 zeigen die Markierungsergebnisse als Funktion der zugeführten Energie für jeden Film.
Ein oder mehrere Filme nicht markiert.
Alle Filme markiert. Tabelle 1 Lasermarkierung auf Kontaktfilmen bei 20mW Laserleistung Tabelle 2 Lasermarkierung auf Kontaktfilmen bei 15mW Laserleistung Tabelle 3 Lasermarkierung auf Kontaktfilmen bei 10mW Laserleistung Tabelle 4 Lasermarkierung auf Kontaktfilmen bei 5mW Laserleistung
Die Ergenisse zeigen, daß alle Masken bei Energien von etwa 4J/cm² bei 15mW Laserleistung markiert sind. Daher sollten die ausgewählten Medien ausreichend empfindlich sein, um die Übertragung eines Farbstoffes bei Energien unterhalb dieses Wertes zu ermöglichen.
Das vorstehende Experiment wurde unter Verwendung der folgenden Donator-Rezeptoranordungen wiederholt:
(a) Donator A: Rezeptor A;
(b) Donator B: Rezeptor B; und
(c) Donator C: Rezeptor A,
um zu untersuchen, wie sich die Farbstoffübertragung mit der zugeführten Energie ändert. Die Laserdiode wurde am Punkt des durch die Zufuhrwalze der Bilderzeugungsanordnung ausgeübten maximalen Drucks auf die IR-absorbierende Schicht des Donator- oder des Rezeptorelements fokussiert. Zwischen der Druckplatte und der Zufuhrwalze wurde ein Druck von 100g/mm² ausgeübt.
Die jeder Donator-Rezeptoranordnung zugeführte Energie wurde berechnet durch:
zugeführte Energie = Laserleistung/ Abtastgeschwindigkeit x Strahlfleckdurchmesser
Die erhaltenen Ergebnisse sind in den folgenden Tabellen 5 bis 8 dargestellt. Tabelle 5 Farbstoffübertragung zwischen Donator- und Rezeptorelement bei 20mW Laserleistung
* x = Übertragung von Farbstoff auf Rezeptorelement Tabelle 6 Farbstoffübertragung zwischen Donator- und Rezeptorelement bei 15mW Laserleistung
* x = Übertragung von Farbstoff auf Rezeptorelement Tabelle 7 Farbstoffübertragung zwischen Donator- und Rezeptorelement bei 10mW Laserleistung
* x = Übertragung von Farbstoff auf Rezeptorelement
- = keine Übertragung von Farbstoff auf Rezeptorelement Tabelle 8 Farbstoffübertragung zwischen Donator- und Rezeptorelement bei 5mW Laserleistung
* x = Übertragung von Farbstoff auf Rezeptorelement
- = keine Übertragung von Farbstoff auf Rezeptorelement
Durch Vergleichen der Tabellen 1 bis 4 mit den Tabellen 5 bis 8 wird verdeutlicht, daß für einen Abtastlichtfleck mit einer Größe von 20um ein "Fenster" vorhanden ist, durch das eine Kontaktbelichtung ohne Zerstörung der Maske ermöglicht wird, wenn die Schwellenenergie E < 4J/cm² und die Laserleistung < 15mW ist. Dieses Fenster ist durch Figur 2 deutlicher dargestellt, in der die Schwellenenergie E als Funktion der Laserleistung in der Bilderzeugungsebene dargestellt ist, wodurch ein direkter Vergleich der Maskenempfindlichkeit mit der Empfindlichkeit der zusammengesetzten Donator- und Rezeptorelemente bzw. der Donator- Rezeptoranordnung ermöglicht wird. Demgemäß sollten Donatormedien mit einer geeigneten Empfindlichkeit zur Verwendung mit den durch dieses Fenster angezeigten Bilderzeugungsparametern ausgewählt werden. Bei einer größeren Lichtfleckgröße würde erwartet, daß die Schwellenenergie E kleiner ist, wodurch empfindlichere Donatormedien erforderlich sind.
"VINYLITE VYNS" (Union Carbide), "CATAPAL D" (Vista Chemical Co.), "DRC4-S" und "DRC4-P" (Minnesota Mining and Manufacturing Co.), "CA-2000" (Kodak Ltd.), "KU-8100" (Fuji) und "CCC100" (Konica) sind jeweils Handelsnamen bzw. -bezeichnungen.

Claims

1. Bilderzeugungsverfahren mit den Schritten:

(a) Anordnen eines plattenförmigen Donatorelements mit einer Donatorschicht, die einen thermisch übertragbaren Farbstoff aufweist, und eines plattenförmigen Rezeptorelements, so daß die Donatorschicht des plattenförmigen Donatorelements in innigem Kontakt mit dem plattenförmigen Rezeptorelement steht, wobei das plattenförmige Donatorelement oder das plattenförmige Rezeptorelement ein strahlungsabsorbierendes Material aufweist;

(b) Inkontaktbringen der Donator-Rezeptoranordnung mit einer Photomaske; und

(c) Belichten der Donator-Rezeptoranordnung durch die Photomaske mittels einer Abtastbelichtungsquelle, so daß in durch transparente Abschnitte der Maske definierten Bereichen die Belichtungsstrahlung durch das strahlungsabsorbierende Material absorbiert und in Wärmeenergie umgewandelt wird, um die thermische Übertragung des Farbstoffs vom plattenförmigen Donatorelement auf das plattenförmige Rezeptorelement zu bewirken.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Photomaske eine Wärmeleitfähigkeit von mindestens 2x10&supmin;³Wcm&supmin;¹K&supmin;¹ aufweist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Donator- Rezeptoranordnung ein System bildet, das ausreichend empfindlich ist, um eine Farbstoffübertragung bei Energiewerten von weniger als 4J/cm² zu bewirken.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das plattenförmige Donatorelement ein Stoffübergangsmaterial ist.

5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das plattenförmige Donatorelement einen Träger aufweist, der eine den Farbstoff aufweisende Donatorschicht trägt.

6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das plattenförmige Donatorelement einen Träger aufweist, auf dem eine strahlungsabsorbierende Schicht aufgeschichtet ist, die das strahlungsabsorbierende Material aufweist, das mit einer Schicht aus einem aufgedampften Farbstoff überzogen ist.

7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das plattenförmige Rezeptorelement einen Träger aufweist, auf dem eine Schicht aus einem in Wärme erweichbaren Harz aufgeschichtet ist.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das plattenförmige Rezeptorelement einen Träger aufweist, auf dem eine Rezeptorschicht aufgeschichtet ist, wobei das Rezeptorelement ferner das strahlungsabsorbierende Material entweder in der Rezeptorschicht oder in einer Unterschicht davon aufweist.

9. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das strahlungsabsorbierende Material Strahlung mit einer Wellenlänge von 600 bis 1070nm absorbiert.

10. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Belichtungsquelle eine kontinuierliche Abtastbelichtungsquelle ist.

11. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Belichtungsquelle ein Laser ist.

12. Verfahren nach Anspruch 11, wobei der Laser eine Laserdiode ist.

13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, wobei der Laser eine Leistung von mindestens 5mW aufweist.

14. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei auf die Donator-Rezeptoranordnung ein Druck von mindestens 10g/mm² ausgeübt wird.

15. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Maske aus einem Silberhalogenid-Photofilm hergestellt ist.