HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Die Erfindung betrifft ein Aufzeichnungsgerät und ein
Aufzeichnungsverfahren, und spezieller betrifft sie ein thermisches Aufzeichnungsgerät und ein
thermisches Aufzeichnungsverfahren unter Verwendung des Geräts.
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In letzter Zeit wurde es üblicher als bisher, Videokamerabilder,
Fernsehbilder und Computergraphiken farbig aufzuzeichnen. Dies hat zu einer
plötzlichen Nachfrage nach Farbkopien geführt. Um dieser Nachfrage zu genügen,
wurden Farbdrucker verschiedener Typen entwickelt.
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Zu verschiedenen Aufzeichnungssystemen gehört das thermische
Übertragungssystem, das eine Tintenfolie und einen thermischen Aufzeichnungskopf
verwendet. Auf der Tintenfolie ist eine Tintenschicht aus einem geeigneten
Binderharz und einem übertragbaren Farbstoff, der in hohen Konzentrationen
darin dispergiert ist, ausgebildet. Bei einem Druckvorgang wird die
Tintenfolie mit bestimmtem Druck gegen ein Blatt Druckpapier (oder einen
beliebigen anderen geeigneten Träger) gedrückt, das mit einem färbbaren Harz
beschichtet ist, das den übertragenen Farbstoff aufnimmt. Die
Farbstoffübertragung erfolgt, wenn der thermische Aufzeichnungskopf auf Bildsignale
hin auf der Tintenfolie Wärme erzeugt. So wird der Farbstoff von der
Tintenfolie proportional zur Wärmemenge auf das Druckpapier übertragen.
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Wenn der oben genannte Vorgang für Bildsignale wiederholt wird, die für
subtraktive Primärfarben (nämlich gelb, magenta und zyan) aufgeteilt sind,
ist es möglich, ein Farbbild mit kontinuierlicher Farbabstufung
herzustellen. Das thermische Übertragungssystem zieht Aufmerksamkeit auf sich, da es
für Bilder hoher Qualität sorgt, die mit solchen der
Silberhalogenid-Farbphotographie vergleichbar sind, da es ein kleines, leicht zu handhabendes
Gerät benötigt und da es auf Echtzeitbasis arbeitet.
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Fig. 1 ist eine schematische Frontansicht, die wichtige Teile eines
Druckers gemäß dem thermischen Übertragungssystem zeigt.
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Es sind ein thermischer Aufzeichnungskopf 61 (nachfolgend als Thermokopf
bezeichnet) und eine Druckwalze 63, die einander zugewandt sind,
dargestellt. Zwischen diese sind eine Tintenfolie 62 und ein Blatt
Aufzeichnungspapier (Übertragungsmedium) 70 eingefügt. Die Tintenfolie 62 besteht
aus einem Trägerfilm 62b und einer darauf ausgebildeten Tintenschicht 62a.
Das Aufzeichnungspapier 70 besteht aus Papier 70b und einer darauf
ausgebildeten färbbaren Harzschicht 70a. Sie laufen unter dem durch die
rotierende Druckwalze 63 ausgeübten Druck über den Thermokopf 61.
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Bei selektivem Erwärmen des Thermokopfs 61 wird die Tinte (übertragbarer
Farbstoff) in der Tintenschicht 62a an die färbbare Harzschicht 70a des
Übertragungsmediums 70 übertragen. Auf diese Weise wird ein thermischer
Übertragungsdruckvorgang mit einem Punktmuster bewerkstelligt. Ein
thermischer Übertragungsdruckvorgang dieses Typs beruht im allgemeinen auf dem
Zeilensystem, das einen langen Thermokopf verwendet, der rechtwinklig zur
Richtung befestigt ist, in der das Aufzeichnungspapier läuft.
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Unglücklicherweise bestehen beim Zeilensystem die folgenden Nachteile.
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(1) Die zum Zuführen von Tinte verwendeten Tintenfolie wird nach einmaliger
Verwendung weggeworfen. Nach dem Druckvorgang fällt Abfall an, was zu einem
Problem hinsichtlich der Materialeinsparung und des Umweltschutzes führt.
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(2) Um die Menge weggeworfenen Tintenfolien zu verringern, wurde eine
Maßnahme zum Erzeugen vollfarbiger Bilder unter wiederholter Verwendung einer
Tintenfolie vorgeschlagen. Jedoch besteht bei diesem System der Nachteil,
dass der zweite und folgende Ausdruck wegen "Rückübertragung" schlechte
Qualität aufweist. Anders gesagt, wird, wenn ein erster
Übertragungsfarbstoff A auf ein Übertragungsmedium übertragen wird und ein zweiter
Übertragungsfarbstoff B auf dasselbe Übertragungsmedium übertragen wird, der
übertragene Farbstoff A vom Übertragungsmedium auf die Schicht des
Übertragungsfarbstoffs B auf der Tintenfolie zurückübertragen.
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(3) Die Tintenfolie ist sperrig, was eine Größenverringerung und Gewichts-
Verringerung des Druckers begrenzt.
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(4) Tatsächlich verwendet das sogenannte thermische Übertragungssystem die
thermische Übertragung eines Farbstoffs. Damit eine Farbstoff in die
Bildaufzeichnungsschicht des Übertragungsmediums eindiffundiert, ist es
erforderlich, auch die Bildaufzeichnungsschicht ausreichend zu erwärmen. Dies
verringert der Erwärmungswirkungsgrad.
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(5) Für eine wirkungsvolle Übertragung ist es erforderlich, die Tintenfolie
mit hohem Druck gegen das Übertragungsmedium zu pressen. Jeder Drucker, der
dieses Erfordernis erfüllen muss, muss stabil sein. Dies begrenzt erneut
einer Größenverringerung und eine Gewichtsverringerung des Druckers.
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Da beim thermischen Übertragungssystem viele Nachteile bestehen, wie oben
angegeben, ist es erwünscht, eine Technik zum Verringern der Abfallmenge
und der Übertragungsenergie zu schaffen und einen kleinen, leichten Drucker
herzustellen ohne die oben genannte Vorteile zu opfern.
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Andere Aufzeichnungssysteme mit thermischer Übertragung, wie sie bisher
vorgeschlagen werden, werden nachfolgend angegeben.
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Die US-Patente 4,772,582 und 4,876,235 offenbaren ein Verfahren für
Übertragungsdruck mittels Sublimation eines Dispersionsfarbstoffs, die bei
Bestrahlung mit einem Diodenlaser auftritt. Der Farbstoff wird von einer
Tintenfolie geliefert, die mittels Mikrokugeln aus Kunststoff vom
Druckpapier beabstandet ist. Jedoch beschreiben diese Patente lediglich eine
Wegwerf-Tintenfolie, die mit einem Binderharz beschichtet ist, in dem der
Farbstoff dispergiert ist.
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Das US-Patent 5,017,547 offenbart ebenfalls ein Verfahren zum
Übertragungsdruck durch Sublimation eines Dispersionsfarbstoffs, wie sie erfolgt, wenn
ein Infrarotstrahlung absorbierender Farbstoff, der der Farbstoffschicht
zugesetzt ist, durch Bestrahlung mit einem Diodenlaser erwärmt wird. Der
Farbstoff wird von einer Tintenfolie geliefert, die durch Mikrokugeln vom
Druckpapier beabstandet ist. Dieses Patent beschreibt lediglich eine
Wegwerf-Tintenfolie, die mit einem Binderharz beschichtet ist, in dem der
Farbstoff dispergiert ist.
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Diese Dokumente erwähnen die Beabstandung mittels Mikrokugeln, jedoch
erwähnen sie keine Beabstandung mittels eines Metallfilms oder eines
Kunststofffilms und sie erwähnen auch nichts zur wirkungsvollen Licht-Wärme-
Umsetzung.
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Das US-Patent 4,541,830 offenbart ein Verfahren für normalen thermischen
Übertragungsdruck mittels einer Tintenfolie, die durch Mikrokugeln vom
Druckpapier beabstandet ist. Dieses Patent beschreibt lediglich eine
Wegwerf-Tintenfolie,
die mit einem Binderharz beschichtet ist, in dem der
Farbstoff dispergiert ist.
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Das Dokument EP-0 608 881, das Stand der Technik gemäß Art. 54(3)(4) EPÜ
bildet, offenbart ein Aufzeichnungsgerät mit einem Aufzeichnungsteil, in
dem eine Schicht eines durch Wärme schmelzbaren Aufzeichnungsmaterials
einem Aufzeichnungsträger unter Einhaltung eines Spalts gegenüberstehend
ausgebildet wird, wobei der Aufzeichnungsteil so aufgebaut ist, dass er das
durch Wärme schmelzbare Aufzeichnungsmaterial selektiv erwärmt, um es zu
verdampfen oder abzulösen und um den Dampf durch den Spalt auf den
Aufzeichnungsträger zu übertragen, wobei das Aufzeichnungsmaterial einen
Wärmeenergie-Absorber enthält, der das Erwärmen des Aufzeichnungsmaterials
fördert.
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Die oben genannten bekannten Techniken haben die oben genannten Nachteile
noch nicht beseitigt.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Angesichts der vorstehend beschriebenen Umstände ist es eine Aufgabe der
Erfindung, ein Aufzeichnungsgerät und ein Aufzeichnungsverfahren zu
schaffen, die ein Aufzeichnen mit hohem Wärmewirkungsgrad mit hoher Qualität
gewährleisten, die eine Größenverringerung und eine Gewichtsverringerung
erleichtern und die vom Anfallen von Abfall wie gebrauchter Tintenfolien
befreien.
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Die Erfindung ist durch ein Aufzeichnungsgerät mit einem Aufzeichnungsteil
realisiert, in dem eine Schicht eines durch Wärme schmelzbaren
Aufzeichnungsmaterials einem Aufzeichnungsträger unter Einhaltung eines Spalts
gegenüberstehend ausgebildet wird, wobei der Aufzeichnungsteil so aufgebaut
ist, dass er das durch Wärme schmelzbare Aufzeichnungsmaterial selektiv
erwärmt, um es zu verdampfen oder abzulösen und um den Dampf durch den
Spalt auf den Aufzeichnungsträger zu übertragen, wobei das
Aufzeichnungsmaterial einen Wärmeenergie-Absorber enthält, der das Erwärmen des
Aufzeichnungsmaterials fördert. Das Aufzeichnungsmaterial enthält in gleichmäßiger
Lösung in ihm ein Polymermaterial zur Licht-Wärme-Umsetzung, das in den
Haupt- oder Nebenketten oder an den Enden ein Farbstoffsegment enthält, das
Licht einer speziellen Wellenlänge absorbieren kann, das eingestrahlt wird,
um das Aufzeichnungsmaterial zu erwärmen. Dies verhindert eine Verdampfung
der Farbstoffkomponente, die Licht absorbieren kann.
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Das Aufzeichnungsgerät sollte vorzugsweise einen Diodenlaser als
Energiequelle zum selektiven Verdampfen oder Ablösen des Aufzeichnungsmaterials
sowie eine Einrichtung zum kontinuierlichen Zuführen des
Aufzeichnungsträgers zum Aufzeichnungsteil aufweisen, wobei der Aufzeichnungsträger über
eine Bildaufzeichnungsschicht verfügt, die, unter Einhaltung eines Spalts,
der Schicht des Aufzeichnungsmaterials im Aufzeichnungsteil gegenübersteht.
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Gemäß der Erfindung ist es erwünscht, dass das Licht in Wärme umsetzende
Polymermaterial an der Grenzfläche zwischen der Schicht des
Aufzeichnungsmaterials und dem Spalt im Zustand gleichmäßiger Segregation vorliegt.
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Die Erfindung ist auch durch ein Aufzeichnungsverfahren verkörpert, bei dem
das Aufzeichnungsmaterial unter Verwendung des oben definierten
Aufzeichnungsgeräts auf den Aufzeichnungsträger übertragen wird.
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Gemäß der Erfindung bildet das Aufzeichnungsmaterial eine Schicht
(Farbstoffschicht), in der die Licht-Wärme-Umsetzungseinrichtung gleichmäßig
dispergiert ist. Dies bietet den Vorteil, dass der mittlere Abstand
zwischen dem Aufzeichnungsmaterial (Farbstoff) und der
Licht-Wirme-Umsetzungseinrichtung kleiner als dann ist, wenn sich die
Licht-Wärme-Umsetzungseinrichtun außerhalb der Farbstoffschicht befindet oder wenn es ungleichmäßig
in dieser dispergiert ist. Die Folge ist die, dass der
Übertragungsfarbstoff schnell die Verflüchtigungstemperatur erreicht und das Verhältnis der
verlorenen Wärme zur zugeführten Wärme kleiner als dann ist, wenn der
mittlere Abstand zwischen dem Farbstoff und der
Licht-Wärme-Umsetzungseinrichtung groß ist. Außerdem hat die bei der Erfindung verwendete Licht-Wärme-
Umsetzungseinrichtung extrem niedrige Wärmeleitfähigkeit im Vergleich mit
der eines metallischen Dünnfilms. Dies führt insgesamt zu niedriger Wärme
leitfähigkeit des Aufzeichnungsteils.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Fig. 1 ist eine Frontansicht wesentlicher Teile eines mit einem
herkömmlichen wärmeempfindlichen Aufzeichnungskopf versehenen Aufzeichnungsgeräts.
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Fig. 2 ist eine schematische Schnittansicht des Aufzeichnungsteils eines
Aufzeichnungsgeräts gemäß dem Beispiel.
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Fig. 3 ist eine Schnittansicht des Aufzeichnungsteils des
Aufzeichnungsgeräts
gemäß dem Beispiel.
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Fig. 4 ist eine perspektivische Explosionsansicht des Aufzeichnungsgeräts
gemäß dem Beispiel.
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Fig. 5 ist ein Teilschnitt des Aufzeichnungsteils, der den Mechanismus des
Aufzeichnungsgeräts veranschaulicht.
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Fig. 6 ist eine Frontansicht eines versuchsgemäßen Aufzeichnungsgeräts.
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Fig. 7 ist eine Frontansicht des Aufzeichnungschips des versuchsgemäßen
Aufzeichnungsgeräts.
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Fig. 8 ist eine Draufsicht des Aufzeichnungschips des versuchsgemäßen
Aufzeichnungsgeräts.
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Fig. 9 ist eine vergrößerte Frontansicht der
Licht-Wärme-Umsetzungseinrichtung (Polyimidfilm) des versuchsgemäßen Aufzeichnungsgeräts.
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Fig. 10 ist eine vergrößerte Schnittansicht, die das zur
Licht-Wärme-Umsetzung verwendete Pigment zeigt, das sich in einem Segregationszustand
befindet.
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Fig. 11 ist eine vergrößerte Frontansicht der
Licht-Wärme-Umsetzungseinrichtung beim versuchsgemäßen Aufzeichnungsgerät.
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Fig. 12 ist eine Schnittansicht des Aufzeichnungsteils eines
Aufzeichnungsgeräts gemäß einem anderen Beispiel.
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Fig. 13 ist eine Schnittansicht des Aufzeichnungsteils eines
Aufzeichnungsgeräts gemäß einem noch anderen Beispiel.
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Fig. 14 ist eine Schnittansicht des Aufzeichnungsteils eines
Aufzeichnungsgeräts gemäß noch einem weiteren anderen Beispiel.
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Fig. 15A, 15B, 15C und 15D sind schematische Wiedergaben zum
Veranschaulichen, wie die Temperatur des wärmebeständigen, Licht übertragenden Harzes
und auch die Übertragung des Farbstoffs von der Dauer der
Laserlicht-Einstrahlung abhängt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Die Erfinder führten eine Reihe von Forschungsmaßnahmen aus, um das unten
angegebene neue thermische Aufzeichnungssystem zu entwickeln, das den oben
genannten Erfordernissen genügt. Im Ergebnis haben sie die Erfindung
fertiggestellt.
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Das thermische Aufzeichnungssystem besteht aus einem Aufzeichnungsteil,
einem Aufzeichnungsträger und einer Heizeinrichtung. Der Aufzeichnungsteil
verfügt über eine Aufzeichnungsmaterial(Farbstoff)-Schicht, die beim
Erwärmen schmilzt. Der Aufzeichnungsträger verfügt über eine
Bildaufzeichnungsschicht, die den Farbstoff aufnimmt. Zwischen dem Aufzeichnungsteil und dem
Aufzeichnungsträger besteht ein kleiner Spalt. Die Heizeinrichtung ist ein
Thermokopf oder ein Laser. Die Heizeinrichtung soll den Farbstoff auf dem
Aufzeichnungsteil erwärmen, um dadurch denselben selektiv zu verdampfen
oder abzulösen. Der verdampfte oder abgelöste Farbstoff läuft durch den
Spalt und erzeugt auf dem Aufzeichnungsträger ein Bild mit kontinuierlicher
Farbabstufung. Dieser Vorgang wird hinsichtlich Bildsignalen wiederholt,
die für subtraktive Primärfarben (nämlich gelb, magenta und zyan)
aufgeteilt sind, um ein volifarbiges Bild zu erzeugen.
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Gemäß diesem thermischen Aufzeichnungssystem wird, da der Farbstoff im
Aufzeichnungsmaterial für den Aufzeichnungsvorgang verbraucht wird,
frisches Aufzeichnungsmaterial (Farbstoff) in geschmolzenem Zustand vom
Aufzeichnungsmaterial-Behälter zum Übertragungsteil geliefert, da es kein
Binderharz enthält. Alternativ wird der Aufzeichnungsteil kontinuierlich
mit dem Aufzeichnungsmaterial dadurch versorgt, dass ein geeignetes
Substrat zugeführt wird, das mit dem Aufzeichnungsmaterial beschichtet ist.
Daher kann der Aufzeichnungsteil im Prinzip wiederholt verwendet werden.
Dies überwindet das oben genannte Problem (1).
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Außerdem ermöglicht das thermische Aufzeichnungssystem
Aufzeichnungsvorgänge ohne dass das Aufzeichnungsmaterial mit dem Aufzeichnungsträger in
Kontakt tritt. Dies überwindet das oben genannte Problem (2) in Zusammenhang
mit einer "Rückübertragung", die die Bildqualität beeinträchtigt.
"Rückübertragung" ist dahingehend definiert, dass ein zuvor übertragenes
Aufzeichnungsmaterial (Farbstoff) vom Aufzeichnungsträger zur Farbstoffschicht
für einen Farbstoff übertragen wird, der anschließend zu übertragen ist.
Außerdem trägt die Tatsache, dass das Aufzeichnungssystem einen kleinen
Aufzeichnungsmaterial-Behälter zum Zuführen des Aufzeichnungsmaterials (des
Farbstoffs), also keine Tintenfolie verwendet, zu einer Größenverringerung
und Gewichtsverringerung des Druckers bei.
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Außerdem verwendet das Aufzeichnungssystem einen Farbstoff, der verdampft
oder sich ablöst, und demgemäß vermeidet es das Erfordernis einer Erwärmung
der Bildaufzeichnungsschicht des Aufzeichnungsträgers und ein starkes
Anpressen einer Tintenfolie gegen den Aufzeichnungsträger. Dies überwindet
die oben genannte Probleme (4) und (5). Die Tatsache, dass kein direkter
Kontakt zwischen dem Aufzeichnungsteil und dem Aufzeichnungsträger besteht,
beseitigt im Prinzip die Möglichkeit eines Aufschmelzens durch Wärme
zwischen dem Aufzeichnungsteil und dem Aufzeichnungsträger. Darüber hinaus
ermöglicht das Aufzeichnungssystem ein Aufzeichnen selbst dann, wenn der
Farbstoff nicht ausreichend mit dem Harz der Bildaufzeichnungsschicht
mischbar ist. Dies bietet weite Wahlmöglichkeit für den Farbstoff und das
Harz der Bildaufzeichnungsschicht. Wenn die Heizeinrichtung ein Laser ist,
ist es erwünscht, dass dieser in Kombination mit einem Material (Licht-
Wärme-Umsetzungseinrichtung) verwendet wird, das das Laserlicht absorbiert,
um Lichtenergie in Wärmeenergie umzusetzen. Die Verwendung eines
Laserstrahls verbessert das Auflösungsvermögen stark. Außerdem ermöglicht ein
Laserstrahl, wenn er durch ein optisches System konzentriert wird,
intensive Erwärmung, und es wird eine hohe Erwärmungstemperatur erreicht. Dies
führt zu hohem Wirkungsgrad beim Erwärmen. Diese Vorteile können dadurch
geschaffen werden, dass ein Haibleiterlaser verwendet wird, der sich durch
kleine Größe, hohen Energiewirkungsgrad, hohe Zuverlässigkeit, niedrige
Kosten, lange Lebensdauer, hohe Geschwindigkeit, niedrigen Energieverbrauch
und einfache Modulationsmöglichkeit auszeichnet. All dies führt zu einem
Bild hoher Qualität.
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Die Licht-Wärme-Umsetzungseinrichtung muss das Laserlicht absorbieren und
sie muss auch gute Wärmebeständigkeit aufweisen.
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Was als Licht-Wärme-Umsetzungseinrichtung innerhalb des
Aufzeichnungsmaterials (Farbstoffschicht) wirkt, ist ein wärmebeständiges Pigment, wie Ruß
und Phtalocyanin, oder ein Farbstoff, wie ein Cyaninfarbstoff, der im
Bereich des nahen Infrarot maximale Absorption zeigt. Dieses Pigment oder
dieser Farbstoff ist in der Aufzeichnungsmaterialschicht dispergiert.
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Unglücklicherweise besteht bei einer Licht-Wärme-Umsetzungseinrichtung, die
außerhalb der Aufzeichnungsmaterialschicht angebracht ist, insbesondere bei
einer solchen vom Typ mit abgeschiedenen Metall, der Nachteil, dass eine
nicht vernachlässigbare Wärmemenge über den abgeschiedenen Film
verlorengeht, der ein guter Wärmeleiter ist. Außerdem gibt er einen großen Anteil
der Wärme ab, die er empfängt, da die Wärmequelle außerhalb der
Farbstoffschicht liegt. Dies führt zu niedriger Übertragungsempfindlichkeit.
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Außerdem leidet eine Licht-Wärme-Umsetzungseinrichtung, die innerhalb der
Aufzeichnungsmaterialschicht angebracht ist, insbesondere eine solche aus
einem Pigment wie Phtalocyanin oder Ruß, ebenfalls unter dem oben genannten
Nachteil, da das Pigment bald ausfällt, um eine Pigmentschicht zu bilden.
Wenn die Licht-Wärme-Umsetzungseinrichtung ein Farbstoff wie ein
Cyaninfarbstoff ist, besteht schlecht die Mischbarkeit mit dem
Übertragungsfarbstoff, und demgemäß besteht die Tendenz einer Koagulation mit dem
Übertragungsfarbstoff.
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Die Erfinder haben herausgefunden, dass es möglich ist, die Empfindlichkeit
eines thermischen Aufzeichnungsvorgangs mit einem Laser zu erhöhen, wenn
ein neuer Aufzeichnungsteil anstelle eines Aufzeichnungsteils verwendet
wird, bei dem die Licht-Wärme-Umsetzungseinrichtung außerhalb oder
innerhalb der Farbstoffschicht angeordnet ist. Das neue Aufzeichnungsteil
enthält die Licht-Wärme-Umsetzungseinrichtung in gleichmäßiger Auflösung und
Dispersion innerhalb der Farbstoffschicht. Die Erfindung beruht auf dieser
Erkenntnis.
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Die Licht-Wärme-Umsetzungseinrichtung, wie sie der Farbstoffschicht
zuzusetzen ist, ist jede beliebige Substanz, die bei der Wellenlänge des
verwendeten Laserlichts Absorption zeigt. Es kann ein Farbstoff oder ein
Pigment sein, das gleichmäßig im Farbstoff dispergiert ist.
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Die Licht-Wärme-Umsetzungseinrichtung kann ein Farbstoff sein, der das
Licht eines Diodenlasers im Bereich des nahen Infrarot absorbiert. Zu
Beispielen des Farbstoffs gehören Dispersionsfarbstoffe, öl-lösliche
Farbstoffe, Leukofarbstoffe, Säure-Farbstoffe, kationische Farbstoffe sowie direkte
Farbstoffe, bei denen es sich um Cyanin-, Squarilium-, Croconium-,
Phtalocyanin, Naphtalocyanin-, Dithiol-Nickel-Komplex-, Naphtochinon-,
Anthrachinon-, Oxazin-, Indoanilin-und Azofarbstoffe handelt. Sie können durch
langkettige oder verzweigte Alkylgruppen modifiziert sein, um ihre Löslichkeit
oder Dispergierbarkeit im Aufzeichnungsmaterial zu verbessern.
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Es existieren mehrere Wege, die Situation zu meistern, gemäß der der Licht
absorbierende Farbstoff beim Aufzeichnen zusammen mit dem
Aufzeichnungsmaterial
an den Aufzeichnungsträger übertragen wird. Zum Beispiel ist es
erwünscht, ein Material zu verwenden, das Laserlicht im nahen Infrarot
jedoch kein sichtbares Licht absorbiert. Ein derartiges Material
verschmutzt den Aufzeichnungsträger selbst dann nicht wesentlich, wenn es an
diesen übertragen wird. Es ist auch erwünscht, ein Laserlicht
absorbierendes Material zu verwenden, das mit der Bildaufzeichnungsschicht auf dem
Aufzeichnungsträger weniger mischbar ist. Ein derartiges Material dringt
nicht leicht in die Bildaufzeichnungsschicht ein, obwohl dies das
Aufzeichnungsmaterial mittels Wärmediffusion tut. Daher kann es nach dem Fixieren
des Aufzeichnungsmaterials mechanisch von der Oberfläche des
Aufzeichnungsträgers entfernt werden. Es ist erwünscht, ein Polymermaterial zu
verwenden, das den Laserlicht absorbierenden Farbstoff in seinen Haupt- oder
Seitenketten oder seinen Enden aufweist. Ein derartiges Polymermaterial
erfährt beim Erwärmen keine Übertragung und verschmutzt daher den
Aufzeichnungsträger nicht.
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Das Licht in Wärme umsetzende Polymermaterial zeigt Absorption bei der
Wellenlänge von Laserlicht. Das Licht in Wärme umsetzende Polymermaterial
kann eine Polymersubstanz sein, die in den Haupt- oder Nebenketten oder an
den Enden ein Farbstoffsegment aufweist, das bei der Wellenlänge von
Laserlicht Absorption zeigt. Das oben genannte Polymermaterial sollte
vorzugsweise im Zustand gleichmäßiger Segregation an der Grenzfläche zwischen der
Luft (Spalt) und der Schicht des geschmolzenen Farbstoffs im
Aufzeichnungsteil vorhanden sein. Der Segregationszustand ist erwünscht, da er den
Wärmeverlust minimiert. Ein Beispiel derartiger
Licht-Wärme-Umsetzungseinrichtungen ist ein im nahen Infrarot absorbierender Farbstoff, der ein
oberflächenaktives Mittel enthält.
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Der der Farbstoffschicht zugesetzte Laserlicht absorbierende Farbstoff wird
im Aufzeichnungsteil auf 100 ºC oder mehr erwärmt und aufgeschmolzen.
Außerdem wird er momentan auf 400 ºC oder mehr erwärmt, wenn der mit
Laserlicht bestrahlt wird. Daher sollte er ausreichende Lichtbeständigkeit und
Wärmebeständigkeit aufweisen. Es ist wichtig, dass der Laserlichtabsorber
hohes molares Absorptionsvermögen aufweist, um hohe Aufzeichnungsdichte zu
erzielen, während die Menge des Laserlichtabsorbers niedrig und die
Farbstoffkonzentration in der Farbstoffschicht hochgehalten werden.
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Der Aufzeichnungsfarbstoff, wie er bei der Erfindung verwendet werden kann,
kann aus beliebigen Farbstoffen ausgewählt werden, die im Vakuum bei
Raumtemperatur bis zur thermischen Zersetzungstemperatur einen Dampfdruck über
1 Pa aufweisen. Zu Beispielen derartiger Farbstoffe gehören
Dispersionsfarbstoffe, öl-lösliche Farbstoffe, Leukofarbstoffe, kationische
Farbstoffe, Säure-Farbstoffe, die öl-löslich gemacht sind, sowie kationische
Farbstoff, die öl-löslich gemacht sind.
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Das Bildaufzeichnungsmaterial, wie es bei der Erfindung verwendet werden
kann, kann aus beliebigen Materialien ausgewählt werden, die den
Aufzeichnungsfarbstoff annehmen und fixieren. Zu bevorzugten Beispielen gehören
Polyester, Polyvinylchlorid, Polystyrol, Zelluloseester und Polycarbonat,
die einen hohen Dampfdruck aufweisen und mit dem Farbstoff mischbar sind.
Die Mischbarkeit des Harzes (als Bildaufzeichnungsmaterial) mit dem
Farbstoff beeinflusst die Aufzeichnungsempfindlichkeit nicht, da beim
erfindungsgemäßen Aufzeichnungssystem zwischen dem Aufzeichnungsteil (der den
Farbstoffliefert) und dem Aufzeichnungsträger ein Spalt existiert. Daher
ist es möglich, als Aufzeichnungsträger normales Papier, Metall, Glas,
Holz, Keramik usw. zu verwenden, die alle nicht mit dem
Aufzeichnungsfarbstoff mischbar sind, wenn eine Einrichtung zum Fixieren des betreffenden
Farbstoffs vorhanden ist.
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Das erfindungsgemäße Aufzeichnungssystem verwendet als
Aufzeichnungsfarbstoff einen geschmolzenen Farbstoff, der beinahe kein Binderharz enthält.
Daher wird, da der Aufzeichnungsfarbstoff beim Aufzeichnen verbraucht wird,
der Aufzeichnungsteil mit dem Farbstoff in geschmolzenem Zustand ausgehend
vom Farbstoffbehälter versorgt. Alternativ wird der Aufzeichnungsteil
kontinuierlich mit dem Farbstoff in Form eines kontinuierlich mit diesem
beschichteten Substrats versorgt, wobei dieses beschichtete Substrat zum
Aufzeichnungsteil bewegt wird.
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Die oben genannte bekannte Technik verwendet eine Folie als Medium zum
Zuführen des Farbstoffs. In diesem Fall sind Mikrokugeln als Einrichtung
zum Schaffen eines Spalts für die flexible Folie am geeignetsten. Da jedoch
das erfindungsgemäße Aufzeichnungssystem anstelle der flexiblen Folie (-
Band) eine stabile Struktur verwendet, können die Mikrokugeln durch einen
Metallfilm oder einen Kunststofffilm mit einem Schlitz oder einem Loch (mit
einer Weite von mehreren Millimetern) ersetzt werden, um für den notwenigen
Spalt zu sorgen.
AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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Nun werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die
Zeichnungen beschrieben.
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Ausführungsbeispiele mit einer Licht-Wärme-Umsetzungseinrichtung, die eine
gesonderte Schicht bildet (z. B. mit 21, 31 und 41 in den Figuren
numeriert) befinden sich nicht innerhalb des Schutzumfangs der Erfindung.
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Als erstes wird die Struktur des Aufzeichnungsteils unter Bezugnahme auf
Fig. 2 skizziert.
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Es sind eine Licht-Wärme-Umsetzungseinrichtung 21, ein darüber befindlicher
Halbleiterchip 18 und ein darunter befindliches Aufzeichnungspapier 50
dargestellt. Das Aufzeichnungspapier 50 besteht aus einem Träger 50b und
einer darauf ausgebildeten Bildaufzeichnungsschicht 50a. Die Licht-Wärme-
Umsetzungseinrichtung 21 und die Bildaufzeichnungsschicht 50a sind einander
zugewandt, wobei sich dazwischen ein Spalt d befindet. Der Spalt d liegt im
Bereich von 10 bis 100 um, z. B. 60 um.
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Die Unterseite der Licht-Wärme-Umsetzungseinrichtung 21 wird mit einem
Farbstoff 12 oder einem geschmolzenen Farbstoff 12' versorgt. Die Licht-
Wärme-Umsetzungseinrichtung 21 setzt das Laserlicht L vom Halbleiterchip 18
in Wärmeenergie um, um dadurch den Farbstoff 12 oder 12' zu verdampfen
(oder abzuheben). Der verdampfte oder abgehobene Farbstoff läuft über den
Spalt d zur Bildaufzeichnungsschicht 50a und wird daran fixiert. Auf diese
Weise wird ein Aufzeichnungsvorgang bewerkstelligt.
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Fig. 3 ist eine Schnittansicht des Aufzeichnungsteils. Fig. 4 ist eine
perspektivische Explosionsansicht des Aufzeichnungsgeräts Fig. 5 ist eine
schematische Schnittansicht des Aufzeichnungsteils, der den
Aufzeichnungsmechanismus bei diesem Beispiel erläutern soll. Zunächst wird der
Aufzeichnungsmechanismus bei diesem Beispiel unter Bezugnahme auf die Fig. 4 und 5
erläutert.
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In den Fig. 4 und 5 ist ein Farbvideodrucker 1 vom Lasersublimationstyp
dargestellt. Er ist mit einem durch ein Gehäuse 2a umschlossenen
Rahmenchassis 2, einer Aufzeichnungspapier 50 aufnehmenden Kassette 3 und einem
ebenen Träger 4 versehen, auf dem ein Aufzeichnungsvorgang ausgeführt wird.
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Im Gehäuse 2a befindet sich eine von einem Motor 5 angetriebene
Papierantriebsrolle 6a benachbart zum Auslass 2b für Aufzeichnungspapier. Das
Auf-40 zeichnungspapier 50 wird zwischen der Papierantriebsrolle 6a und der
angetriebenen
Andrückrolle 6b unter leichtem Druck gehalten. Über der Kassette
3 befinden sich eine Gleichspannungsquelle 8 und eine Schaltungsplatine 7
zum Betreiben des Kopfs mittels eines darauf angebrachten Ansteuer-IC. Es
ist ein flexibler Kabelsatz 7a dargestellt, der die
Kopfansteuerungs-Schaltungsplatine 7 mit dem über dem ebenen Träger 4 angeordneten Kopf
(Aufzeichnungsteil) 10 verbindet.
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Der Kopf 10 besteht aus den folgenden Hauptteilen:
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- Behältern für festen Farbstoff (11Y, 11M, 11C, die zusammengefasst mit 11
gekennzeichnet sind), die jeweils einen sublimierbaren gelben Farbstoff
(12Y), einen magentafarbigen Farbstoff (12M) und einen zyanfarbigen
Farbstoff (12C) (zusammengefasst mit 12 gekennzeichnet) enthalten, die in Form
fester Pulver vorliegen;
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- eine wärmebeständige Schutzschicht 13 aus einem Material hoher
Festigkeit, das sich an der Unterseite befindet;
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- einen Kopfträger 14 aus Glas oder einer transparenten Keramik, der sich
oben befindet;
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- Behälter 15 mit verflüssigten Farbstoff, die einem engen Kanal ähnlich
sind, in denen die von den jeweiligen Farbstoffbehältern 11 gelieferten
sublimierbaren Farbstoffe 12 durch einen elektrischen Widerstandsheizer 16,
der am Kopfträger 14 befestigt ist, erwärmt und verflüssigt werden;
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- Verdampfer 17 zum Verdampfen der verflüssigten, sublimierbaren,
Dispersionsfarbstoffe 12', wie sie von den jeweiligen Farbstoffbehältern 15
geliefert werden;
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- Halbleiterchip als Laserquellen 18 zum Abstrahlen von Laserlicht L auf
die jeweiligen Verdampfer 17. Die Halbleiterchips 18 sind über eine Stütze
19 am Kopfträger 14 befestigt.
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Jeder Verdampfer 17 verfügt über eine Öffnung 17a, die folgendes aufnimmt:
eine transparente, wärmeisolierende Schicht 12, die am Kopfträger 14
befestigt ist, eine Licht-Wärme-Umsetzungsschicht 21 zum Absorbieren des
Laserlichts L und zum Umsetzen desselben in Wärme, die auf die transparente,
wärmeisolierende Schicht 20 auflaminiert ist, eine Kleberschicht 23 und
eine Schicht aus Glas-Mikrokugeln 22 zum Aufnehmen des verflüssigten,
sublimierbaren Farbstoffs 12', die auf die Licht-Wärme-Umsetzungsschicht 21
vermittelt der Kleberschicht 23 auflaminiert ist. Die transparente,
wärmeisolierende Schicht 20 besteht aus transparentem PET-Harz. Die Licht-Wärme-
Umsetzungsschicht 21 wird dadurch hergestellt, dass die transparente,
wärmeisolierende Schicht 20 mittels eines Binders aufgetragen wird, der feine
Kohlenstoffteilchen enthält.
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Die Glas-Mikrokugeln 22' sind solche mit einem Durchmesser von 5 bis 10 um.
Der Heizer 16 ist so konzipiert, dass er den in Form eines festen Pulvers
vorliegenden sublimierbaren Farbstoff 12 erwärmt und verflüssigt, damit er
bis zu den Glas-Mikrokugeln 22' diffundiert und läuft.
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Wenn der Farbvideodrucker 1 vom Lasersublimationstyp in Betrieb ist, wird
Aufzeichnungspapier 50 jeweils blattweise aus der Kassette 3 entnommen und
der Papierantriebsrolle 6a über den Spalt zwischen dem flachen Träger 4 und
dem Kopf 10 zugeführt. Der Kopf 10 wird mit leichter Belastung (ungefähr 50
g) durch ein Paar Belastungsfedern 9, 9 gegen den flachen Träger 4
gedrückt, wobei das Aufzeichnungspapier 50 dazwischen angeordnet ist.
Außerdem ist der Kopf 10 mit so vielen Laser-Halbleiterchips 18 versehen, wie
Bildelemente in drei Zeilen vorhanden sind, die den Primärfarben (Y, M und
C) entsprechen. Der erwärmte und verflüssigte Farbstoff wird mit konstanter
Rate von den Farbstoffbehältern 11 (11Y, 11M, 11C) zu den jeweiligen
Verdampfern 17 geführt.
-
Anders gesagt, wird der sublimierbare Farbstoff 12 in Form eines festen
Pulvers in jedem Farbstoffbehälter 11 durch den Heizer 16 bis auf seinen
Schmelzpunkt erwärmt und aufgeschmolzen (verflüssigt). Der verflüssigte,
sublimierbare Farbstoff 12' wird durch die Kapillarwirkung jedes Behälters
15 mit verflüssigtem Farbstoff zu den Glas-Mikrokugeln 22' geführt, die in
der Öffnung 17a des Verdampfers 17 untergebracht sind. Wenn ein Blatt
Aufzeichnungspapier 50 zwischen die Papierantriebsrolle und die angetriebene
Anpressrolle 6b eingefügt ist, werden Signale (für jede Zeile, jede Farbe
und jeden Punkt) an den Kopf 10 geliefert, und der Laser-Halbleiterchip 18
emittiert Laserlicht L&sub1; das durch die Licht-Wärme-Umsetzungsschicht 21 in
Wärme umgesetzt wird.
-
So wird der durch die Glas-Mikrokugeln 22' festgehaltene verflüssigte,
sublimierbare Farbstoff 12' verdampft. Jeder der sublimierbaren Farbstoffe
(Dispersionsfarbstoffe) 12" für Y, Mund C, der dampfförmig vorliegt, wird
sequentiell in der Reihenfolge YTMTC an die auf dem Aufzeichnungspapier 50
ausgebildete Bildaufzeichnungsschicht 50a übertragen, wenn das
Aufzeichnungspapier 50 durch den Spalt zwischen dem ebenen Träger 4 und der
Schutzschicht 13 läuft. Auf diese Weise wird Farbdruck erzielt.
-
In Fig. 3 ist der Kopf 10 dargestellt, wie er beim Farbvideodrucker 1 vom
Lasersublimationstyp verwendet ist.
-
Wie im Fall des in Fig. 5 dargestellten Kopfs besteht der Kopf 10 aus den
folgenden Hauptteilen:
-
- Behältern aus festem Farbstoff (11Y, 11M, 11C, gemeinsam durch 11
gekennzeichnet), die jeweils einen sublimierbaren gelben Farbstoff 12Y, einen
magentafarbigen Farbstoff 12M bzw. einen zyanfarbigen Farbstoff 12C
(gemeinsam mit 12 gekennzeichnet) enthalten, die dispergierbare Farbstoffe in
Form fester Pulver sind;
-
- einer abnutzungsbeständigen Schutzschicht 13 aus einem Material hoher
Festigkeit, das sich an der Unterseite befindet;
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- einem Kopfträger 14 aus Glas oder einer transparenten Keramik, der sich
oben befindet;
-
- Behältern 15 mit verflüssigtem Farbstoff, in denen die von den jeweiligen
Farbstoffbehältern 11 zugeführten sublimierbaren Farbstoffe 12 durch einen
am Kopfträger 14 befestigten elektrischen Widerstandsheizer 16 erwärmt und
verflüssigt werden;
-
- Verdampfer 17 zum Verdampfen der von den jeweiligen Farbstoffbehältern 15
zugeführten verflüssigten, sublimierbaren, Dispersionsfarbstoffen 12;
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- Halbleiterchips als Laserquellen 18 zum Abstrahlen von Laserlicht L auf
die jeweiligen Verdampfer 17. Die Halbleiterchips 18 sind über die Stütze
19 am Kopfträger 14 befestigt.
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Jeder Behälter für festen Farbstoff 11 ist über einen Kanal 23, der mit
einem Rückschlagventil 24 versehen ist, mit jedem Behälter 15 für
verflüssigten Farbstoff verbunden. Es ist eine Einrichtung 25 dargestellt, die
wahlweise vorhanden sein kann, um dem Verdampfer 17 den verflüssigten,
sublimierbaren Farbstoff unter Druck zuzuführen. Diese Einrichtung kann
eine Schwingungseinrichtung wie ein piezoelektrischer Wandler sein. Sie ist
so positioniert, dass sie dem Verdampfer 17 im Behälter 15 für
verflüssigten Farbstoff gegenübersteht. Das Rückschlagventil 24 verschließt den Kanal
23, wenn die Zuführeinrichtung 25 Druck ausübt, jedoch hält sie den Kanal
offen, wenn Unterdruck oder kein Druck existiert.
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Wenn das Rückschlagventil 24 offen ist, wird der sublimierbare Farbstoff 12
in Form eines festen Pulvers vom Behälter 11 für festen Farbstoff zugeführt
und durch den Heizer 16 erwärmt und verflüssigt. Der verflüssigte,
sublimierbare Farbstoff 12' verbleibt im Behälter 15 für verflüssigten
Farbstoff.
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Jeder Verdampfer 17 verfügt über eine Öffnung 17a, in der sich folgendes
befindet: ein wärmebeständiger, lichtdurchlässiger Träger 20, eine Licht-
Wärme-Umsetzungseinrichtung 21 und eine Halteeinrichtung 22 für
verflüssigten Farbstoff. Der Träger 20 ist am Kopfträger 14 befestigt und verfügt
über Wärmebeständigkeit, Lichttransmissionseigenschaften und
Wärmeisoliereigenschaften. Die Licht-Wärme-Umsetzungseinrichtung 21 ist auf den Träger
20 laminiert und absorbiert das Laserlicht L, um es in Wärme umzusetzen.
Der Farbstoffhalter 22 enthält Mikrokugeln und er hält den erwärmten und
verflüssigten, sublimierbaren Farbstoff 12' durch Kapillarwirkung fest.
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Der wärmebeständige, lichtdurchlässige Träger 20 ist ein transparenter Film
mit einer Wärmebeständigkeit von mehr als 180 ºC, einer Wärmeleitfähigkeit
unter 1 W/m ºC, einer Durchlässigkeit im nahen Infrarot von über 85 % ( bei
einer Dicke von 10 um), einer spezifischen Wärme unter 2 J/g ºC und einer
Dichte unter 3 g/cm³. Er wird durch Beschichten auf dem Kopfträger 14
hergestellt.
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Die Licht-Wärme-Umsetzungseinrichtung 21 ist ein Polyimidfilm.
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Die Halteinrichtung 22 für verflüssigten Farbstoff ist ein metallischer
Dünnfilm, der unmittelbar auf der Licht-Wärme-Umsetzungseinrichtung 21
ausgebildet wird und anschließend durch Ätzen eine Netzstruktur erhält.
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Der oben genannte Farbvideodrucker 1 vom Lasersublimationstyp führt einen
Farbdruckvorgang auf die folgende Weise aus. Der sublimierbare Farbstoff 12
in Form eines festen Pulvers in jedem Farbstoffbehälter 11 wird durch den
Heizer 16 bis auf seinen Schmelzpunkt aufgeheizt und geschmolzen
(verflüssigt). Der verflüssigte, sublimierbare Farbstoff 12' wird durch die
Farbstoff-Zuführeinrichtung 25 in jedem Farbstoffbehälter 15 und auch durch die
Kapillarwirkung jedes Farbstoffbehälters 15 schnell mit konstanter Rate zum
wärmebeständigen, lichtdurchlässigen Träger 20, der
Licht-Wärme-Umsetzungseinrichtung 21 und der Halteeinrichtung 22 für verflüssigten Farbstoff, wie
in der Öffnung 17a der Verdampfers 17 vorhanden, geliefert.
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Für einen Farbdruckvorgang auf einem Blatt Aufzeichnungspapier 50 werden
Signale (für jede Zeile, jede Farbe und jeden Punkt) an den Kopf 10
geliefert, und der Laser-Halbleiterchip 18 emittiert Laserlicht L, das durch die
Licht-Wärme-Umsetzungsschicht 21 in Wärme umgesetzt wird. So wird der
verflüssigte, sublimierbare, durch den Farbstoffhalter 22 festgehaltene
Farbstoff 12' verdampft. Jeder der sublimierbaren, Dispersionsfarbstoffe 12'
für Y, M und C wird dampfförmig sequentiell in der Reihenfolge YTMTC an die
auf dem Aufzeichnungspapier 50 ausgebildete Bildaufzeichnungsschicht 50a
übertragen, wenn das Aufzeichnungspapier 50 in den Spalt zwischen dem
ebenen Träger 4 und der Schutzschicht 13 geführt wird. Auf diese Weise wird
ein Farbdruckvorgang ausgeführt.
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Der Schwinger 25 in jedem Behälter 15 für verflüssigten Farbstoff führt den
verflüssigten Dispersionsfarbstoff 12' in jedem Behälter 15 für
verflüssigten Farbstoff schnell mit konstanter Rate unter leichtem Druck zur Licht-
Wärme-Umsetzungseinrichtung 21 und zur Halteeinrichtung 22 für
verflüssigten Farbstoff. Das Rückschlagventil 24 im Kanal, der den Behälter 15 für
verflüssigten Farbstoff mit dem Behälter 11 für festen Farbstoff verbindet,
verhindert mit Sicherheit, dass verflüssigter Farbstoff 12' aus dem
Behälter 15 für verflüssigten Farbstoff in den Behälter 11 für festen Farbstoff
zurückfließt.
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Der Behälter 15 für verflüssigten Farbstoff ist mit dem Heizer 16 versehen,
damit der verflüssigte Dispersionsfarbstoff 12' erwärmt wird und dauernd
flüssig gehalten wird.
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Der wärmebeständige, lichtdurchlässige Träger 20 ist bei kontinuierlichem
Gebrauch beständig. Die auf den wärmebeständigen, lichtdurchlässigen Träger
20 auflaminierte Licht-Wärme-Umsetzungseinrichtung 21 ist ebenfalls bei
kontinuierlichem Gebrauch beständig. Außerdem verfügt sie über so hohe
Wärmeleitfähigkeit, dass sie schnelle Wärmedispersion entlang ihrer
Oberfläche selbst dann ermöglicht, wenn das Laserlicht L ungleichmäßige
Lichtenergieverteilung (wie eine Normalverteilung) aufweist. Dies trägt zu
gleichmäßiger Temperaturverteilung und gleichmäßiger Farbstoffübertragung
bei.
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Die Halteeinrichtung 22 für verflüssigten Farbstoff ist ein metallischer
Dünnfilm, der dadurch hergestellt wurde, dass er auf die
Licht-Wärme-Umsetzungseinrichtung 21 auflaminiert wurde und anschließend eine Netzstruktur
mit geeigneter Tiefe und Schrittweite erhielt, so dass er den
verflüssigten, Dispersionsfarbstoff 12' dauernd sicher mit einer für den Druckvorgang
erforderlichen Menge festhält. Demgemäß wird der verflüssigte
Dispersionsfarbstoff 12' durch die Licht-Wärme-Umsetzungseinrichtung 21 konstant mit
einer für den Druckvorgang erforderlichen Menge verdampft. Die Tatsache,
dass die Halteeinrichtung 22 für den verflüssigten Farbstoff unmittelbar
auf der Licht-Wärme-Umsetzungseinrichtung 21 ausgebildet ist, erübrigt das
Erfordernis einer Kleberschicht. Dies verringert die Wärmekapazität und
erhöht den Heizwirkungsgrad.
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Der Aufzeichnungsvorgang gemäß diesem Beispiel wurde durch das unten
angegebene Experiment hinsichtlich seiner Qualität untersucht. Fig. 6 ist eine
schematische Frontansicht der zum Experiment verwendeten Vorrichtung.
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Die Vorrichtung besteht aus einer Trägerplatte 43, einer darauf stehenden
Tragsäule 44, an dieser Tragsäule 44 befestigten Stützen 45A, 45B, 45C,
45D, sowie einem Aufzeichnungschip 32, Linsen 37a und 37b und einem
Halbleiterchip (SLD 203) 38, die so an den jeweiligen Stützen befestigt sind,
dass ihre optischen Achsen ausgerichtet sind. Die Linsen 37a und 37b bilden
das fokussierende Linsensystem 37. Unter dem Aufzeichnungschip
(Aufzeichnungsteil) 32 befindet sich ein an der Trägerplatte 43 befestigter XY-Tisch
39. Aufzeichnungspapier 50 liegt auf diesem XY-Tisch 39.
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Fig. 7 ist eine Frontansicht des Aufzeichnungschips 32. Fig. 8 ist eine
Draufsicht des Aufzeichnungschips 32.
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Der Aufzeichnungschip 32 verfügt über einen transparenten, leitenden Film
33B aus Indiumzinnoxid (ITO), der durch Abscheiden auf der Unterseite einer
Glasplatte 33A hergestellt wurde. Am transparenten, leitenden Film 33B ist
ein Polyimidfilm 35A angebracht, wobei dazwischen Abstandshalter 34, 34
befinden. Der Polyimidfilm 35A ("Sled" von DuPont) ist in Fig. 9
dargestellt. Er wirkt als Licht-Wärme-Umsetzungseinrichtung. Die Unterseite des
Polyimidfilms 35A ist mit einem 10 um dicken Überzug 36 aus rostfreiem
Stahl bedeckt. Im Zentrum des Überzugs 36 befindet sich ein Durchgangsloch
(Durchmesser 1 mm) 36a zum Halten des Farbstoffs. Zwischen dem Überzug 36
und dem Aufzeichnungspapier 50 existiert ein Spalt von 10 um.
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Das Farbstoff-Halteloch 36a wird mit einem Farbstoff 12 als
Aufzeichnungsmaterial gefüllt. Dieser Farbstoff 12 wird durch Erwärmen auf 150 ºC
geschmolzen. Das Erwärmen erfolgt durch Anlegen einer Spannung an ein Paar
Elektroden 33C, 33C, die am transparenten, leitenden Film 33B angebracht
sind. Wenn das Aufzeichnungspapier 50 mit einer Relativgeschwindigkeit von
10 cm/s läuft, wird der geschmolzene Farbstoff durch Bestrahlen mit dem vom
Laser-Halbleiterchip 38 emittierten Laserlicht L verdampft. Der verdampfte
Farbstoff wird auf die Bildaufzeichnungsschicht auf dem Aufzeichnungspapier
50 übertragen.
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Das Laserlicht L verfügt über eine Wellenlänge von 800 nm und eine
Ausgangsleistung
von 300 mW an der Oberfläche des Aufzeichnungschips 32. Es
trifft innerhalb einer Fläche von 20 x 30 um auf den geschmolzenen
Farbstoff. Das Aufzeichnungspapier 50 besteht aus einem 180 um dicken Substrat
aus Synthesepapier und einer darauf durch Beschichten hergestellten 6 um
dicken Bildaufzeichnungsschicht.
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Unter Verwendung der oben genannten Vorrichtung und eines Farbstoffs (als
unten angegebenes Aufzeichnungsmaterial) wurde ein kontinuierlicher
Aufzeichnungsvorgang ausgeführt. Das Aufzeichnungspapier wurde durch eine
erwärmte Schneide für 10 ms auf 150 ºC erwärmt, damit der zur
Bildaufzeichnungsschicht aus Polyester übertragene Farbstoff in diese
Bildaufzeichnungsschicht diffundierte und vollständig in dieser fixiert wurde. Das so
erhaltene aufgezeichnete Bild mit Streifenmuster wurde hinsichtlich der
mittleren Linienbreite und der optischen Dichte geprüft.
Experiment 1
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Ein Aufzeichnungsfarbstoff wurde dadurch hergestellt, dass ein
magentafarbiger Farbstoff aus Tricyanostyryl (HSR-2031) und ein im Infraroten
absorbierender Naphtalocyanin-Farbstoff gemischt wurden. Der erstere verfügt
über einen Schmelzpunkt von 125 ºC und einen Siedepunkt von 380 ºC und ist
durch die unten angegebene Strukturformel wiedergegeben. Der letzter zeigt
bei einer wellenlänge von 800 nm sein Absorptionsmaximum, und er ist durch
die unten angegebene Strukturformel wiedergegeben.
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Magentafarbiger Farbstoff (HSR-2031)
-
Im Infraroten absorbierender Naphtalocyanin-Farbstoff
-
M = Metall, R = t-C&sub5;H&sub1;&sub1;
-
Das Mischungsverhältnis beträgt 100 Teile HSR-2031 auf zwei Teile
Naphtalocyanin-Farbstoff. Es ist bekannt, dass ein Naphtalocyanin-Farbstoff bis zu
350 ºC stabil bleibt, wenn er durch differentielle Thermoanalyse
(Thermogravimetrie) getestet wird.
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Es zeigte sich, dass der magentafarbige Farbstoff auf der
Bildaufzeichnungsschicht ein streifenförmiges Bild mit einer mittleren Linienbreite von
105 um und einer optischen Dichte von 2,2 (gemessen mit einem
Macbeth-Densitometer) erzeugte.
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Nach Aufzeichnungsbetrieb über 60 Minuten wurde der Aufzeichnungschip in
ein Becherglas gegeben, und der restliche Naphtalocyanin-Farbstoff in der
Farbstoffschicht wurde mit Aceton ausgezogen. Es zeigte sich, dass die
Menge des restlichen Naphtalocyanin-Farbstoffs ungefähr 75 % der
Anfangsmenge betrug. Diese Verringerung beruht auf der Übertragung an das
Aufzeichnungspapier und auf thermischer Zersetzung. Der
Naphtalocyanin-Farbstoff, der auf die Bildaufzeichnungsschicht übertragen wurde, ist nicht
vollständig unsichtbar, da er im sichtbaren Bereich keine Absorption
aufweist. Daher war das Aufzeichnungspapier nicht wesentlich verschmutzt.
Experiment 2
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Es wurde derselbe Ablauf wie beim obigen Experiment 1 mit der Ausnahme
wiederholt, dass gelber Dicyanostyryl-Farbstoff (ESC-155) mit einem
Schmelzpunkt von 115 ºC und einem Siedepunkt von 390 ºC verwendet wurde,
der durch die unten angegebene Strukturformel repräsentiert ist.
Gelber Farbstoff ESC-155
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Es zeigte sich, dass der gelbe Farbstoff auf der Bildaufzeichnungsschicht
ein streifenförmiges Bild mit einer mittleren Linienbreite von 110 um und
einer optischen Dichte von 2,0 (gemessen mit einem Macbeth-Densitometer)
erzeugte.
Experiment 3
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Es wurde derselbe Ablauf wie bei den obigen Experimenten 1 und 2 mit der
Ausnahme wiederholt, dass ein zyanfarbiger Antrachinon-Farbstoff (ESC-655)
mit einem Schmelzpunkt von 145 ºC und einem Siedepunkt von 400 ºC verwendet
wurde, der durch die unten angegebene Strukturformel repräsentiert ist.
Zyanfarbiger Farbstoff ESC-655
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Es zeigte sich, dass der zyanfarbige Farbstoff auf der
Bildaufzeichnungsschicht ein streifenförmiges Bild mit einer mittleren Linienbreite von 85
um und einer optischen Dichte von 2,0 (gemessen mit einem
Macbeth-Densitometer) erzeugte.
Experiment 4
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Es wurde derselbe Ablauf wie bei den obigen Experimenten 1, 2 und 3 mit der
Ausnahme wiederholt, dass der magentafarbige, der gelbe und der zyanfarbige
Farbstoff dazu verwendet wurden, ein streifenförmiges Bild durch
aufeinanderfolgendes Überlagern derselben auf dem Aufzeichnungspapier
aufzuzeichnen. Im Ergebnis wurde auf dem Bildaufzeichnungspapier ein schwarzes Bild
(auf Grund der Farbmischung) erzeugt.
Experiment 5
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Ein Gemisch wurde dadurch hergestellt, dass im unten angegebenen Verhältnis
der oben genannte magentafarbige Farbstoff (HSR-2031) und ein an der
Oberfläche behandeltes Titanylphtalocyanin als im nahen Infrarot absorbierendes
Pigment gemischt wurden. Das letztere hatte eine mittlere Teilchengröße von
0,2 um. Es wird durch Bearbeiten mit einer Kugelmühle für 48 Stunden
zusammen mit fünf Gewichtsteilen Polycarbonat (Z-200, hergestellt von Mitsubishi
Chemical Industries Ltd.) mit Polycarbonat beschichtet. Es bleibt
entsprechen einer Thermogravimetriemessung durch differentielle Thermoanalyse bis
zu 450 ºC stabil:
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HSR-2031 100 Gewichtsteile
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Phtalocyaninpigment 10 Gewichtsteile
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Das so hergestellte Gemisch wurde in eine Vorrichtung gegeben, wie sie in
den Fig. 6 bis 9 dargestellt ist. Beim Aufschmelzen durch Erwärmen auf 150
ºC durch den aktivierten transparenten, leitenden Film 33B, wurde das
Gemisch eine ebene Schicht (4 um dick). Es zeigte sich, dass das an der
Oberfläche behandelte Titanylphtalocyanin-Pigment im Farbstoff gleichmäßig
dispergiert war. Ein Aufzeichnungsvorgang wurde auf dieselbe Weise wie beim
obigen Experiment 1 ausgeführt.
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Der magentafarbige Farbstoff ergab auf der Bildaufzeichnungsschicht ein
streifenförmiges Bild mit einer mittleren Linienbreite von 95 um und einer
optischen Dichte von 2,0 (gemessen durch ein Macbeth-Densitometer).
Übrigens zeigte es sich, dass das Titanylphtalocyanin-Pigment überhaupt nicht
an die Bildaufzeichnungsschicht übertragen wurde.
Experiment 6
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(a) Synthese eines zelluloseartigen Polymers (mit einem Laserlicht
absorbierenden Farbstoff in den Seitenketten) als Laserlicht absorbierender
Farbstoff.
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Es wurde eine 500-ml-Flasche mit rundem Boden mit 10 g Kayacion Turquise
PNGF (C.I. Reactive Blue 15, hergestellt von Nippon Kayaku Co., Ltd.), 10 g
Ethylzellulose mit einem mittleren Molekulargewicht von 12000 sowie 200 ml
Wasser gefüllt. Nach vollständiger Auflösung wurde die Lösung mit 2 g
Natriumcarbonat und 20 g Harnstoff bei Raumtemperatur für 20 Minuten gerührt.
Das Rühren wurde bei 80 ºC für 60 Minuten fortgesetzt. Das Reaktionsprodukt
(in Form einer wässrigen Lösung) wurde mit 100 ml Toluol in einem
Trennungstrichter gründlich gemischt.
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Die Ölphase wurde durch Verdampfen unter Verwendung eines Verdampfers vom
Lösungsmittel befreit, und die Rückstände wurden im Vakuum getrocknet. So
wurden 2 g eines polymeren, Laserstrahlung absorbierenden Stoffs
(Ethylzellulose mit einem Farbstoff in den Seitenketten) erhalten. Dessen
Absorptionsmaximum lag bei 760 nm in Aceton.
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(b) Ein Gemisch wurde dadurch hergestellt, dass im unten angegebenen
Verhältnis ein magentafarbiger Farbstoff (HSR-2031) als Aufzeichnungsfarbstoff
und der wie oben hergestellte polymere, Laserlicht absorbierende Stoff
gemischt wurden:
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HSR-2031 100 Gewichtsteile
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polymerer, Laserlicht absorbierender Stoff 5 Gewichtsteile
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Das so hergestellte Gemisch wurde in eine Vorrichtung gegeben, wie sie in
den Fig. 6 bis 9 dargestellt ist. Beim Aufschmelzen durch Erwärmen auf 150
ºC durch den aktivierten transparenten, leitenden Film 33B, wurde das
Gemisch eine ebene Schicht (4 um dick). Es zeigte sich, dass der polymere,
Laserlicht absorbierende Stoff im Farbstoff vollständigdispergiert war.
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Der Aufzeichnungsvorgang wurde auf dieselbe Weise wie beim obigen
Experiment 1 ausgeführt. Da der polymere, Laserlicht absorbierende Stoff sein
Absorptionsmaximum in der Nähe von 670 nm aufweist, ist der
Laser-Halbleiterchip 38 ein SLD-151V, der Laserlicht mit einer Wellenlänge von ungefähr
670 nm emittiert. Das Bestrahlen und Abrastern wurden so ausgeführt, dass
auf dem Aufzeichnungschip 32 eine Fläche von 20 x 30 um bedeckt wurde,
wobei die Ausgangsleistung 5 mW betrug. Das Aufzeichnungspapier 50 wurde
mit einer Relativgeschwindigkeit von 1 cm/s bewegt.
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Der magentafarbige Farbstoff ergab auf der Bildaufzeichnungsschicht ein
streifenförmiges Bild mit einer mittleren Linienbreite von 90 um und einer
optischen Dichte von 1,9 (gemessen durch ein Macbeth-Densitometer).
Übrigens zeigte es sich, dass das Titanylphtalocyanin-Pigment überhaupt nicht
an die Bildaufzeichnungsschicht übertragen wurde.
Experiment 7
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(a) Synthese eines Laserlicht absorbierenden Farbstoffs (als Laserlicht
absorbierender Stoff) mit einem oberflächenaktiven Stoff als Gegenion.
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Ein Gramm eines Cyaninfarbstoffs (NK-125) wurde in einem Lösungsgemisch
(100 g Wasser und 1 g Ethanol) in einem 500-ml-Trennungstrichter gelöst.
Die Lösung wurde bei Raumtemperatur für 20 Minuten gerührt, wobei 1 g
Natriumstearat enthalten war, das teilweise fluoriert war, um seine
Oberflächenaktivität zu verbessern. Der Reaktionsprodukt (in Form einer wässrigen
Lösung) wurde in einem Trennungstrichter mit 10 ml Toluol gründlich
gemischt.
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Die Lösungsphase wurde durch Verdampfen unter Verwendung eines Verdampfers
von Lösungsmittel befreit und die Rückstände wurden im Vakuum getrocknet.
So wurden 1,0 g eines oberflächenaktiven, Laserlicht absorbierenden Stoffs
(Cyaninfarbstoff, der einen oberflächenaktiven Stoff enthält) erhalten.
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Er verfügt über ein Absorptionsmaximum von 780 nm in Aceton. Wenn er in
einer Lösung von Phtalsäureester dispergiert wird, erfolgt Segregation an
der in Kontakt mit der Luft stehenden Grenzfläche
(b) Aufzeichnungstest
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Ein Gemisch wurde dadurch hergestellt, dass ein magentafarbiger Farbstoff
(HSR-2031) als Aufzeichnungsfarbstoff und der wie oben hergestellte
oberflächenaktive, Laserlicht absorbierende Stoff im nachfolgend angegebenen
Verhältnis vermischt wurden:
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HSR-2031 100 Gewichtsteile
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oberflächenaktiver, Laserlicht
absorbierender Stoff 5 Gewichtsteile
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Das so hergestellte Gemisch wurde in die in den Fig. 6 bis 9 dargestellte
Vorrichtung gegeben. Beim Aufschmelzen durch Erwärmen auf 150 ºC bei
aktiviertem transparentem, leitendem Film 33B wurde das Gemisch zu einer ebenen
Schicht (4 um dick). Es zeigte sich, dass der oberflächenaktive, Laserlicht
absorbierende Stoff solche Segregation erfuhr, dass sich der
Aufzeichnungsfarbstoff selbst entlang der in Kontakt mit der Luft stehenden Grenzfläche
ausrichtete. Eine vergrößerte Ansicht hierzu ist in Fig. 10 dargestellt (in
der die Bezugszahlen mit denen in Fig. 3 übereinstimmen). Es sind der ober
flächenaktive, Laserlicht absorbierende Stoff 12a und die Luftspaltschicht
17 dargestellt, in der die Verdampfung stattfindet.
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Ein Aufzeichnungsvorgang wurde auf dieselbe Weise wie beim obigen Beispiel
1 ausgeführt. Der magentafarbige Farbstoff ergab auf der
Bildaufzeichnungsschicht ein streifenförmiges Bild mit einer mittleren Linienbreite von 110
um und einer optischen Dichte von 2,3 (gemessen durch ein
Macbeth-Densitometer).
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Zum Zweck eines Vergleichs mit den Experimenten 1 bis 3 sowie den
Experimenten 5 bis 7 wurden die folgenden Experimente ausgeführt.
Vergleichsexperiment 1
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Es wurde dasselbe Aufzeichnungsgerät verwendet, wie es in den Fig. 6 bis 8
dargestellt ist, mit der Ausnahme, dass der in Fig. 9 dargestellte
Polyimidfilm ("Sled"-Film) 35A durch den in Fig. 11 dargestellten Polyimidfilm
35C als Licht-Wärme-Umsetzungseinrichtung ersetzt wurde. Die letztere
besteht aus dem Polyimidfilm 35A (dem in Fig. 9 dargestellten) und einem 0,2
um dicken Film 35B aus einer Nickel-Kobalt-Legierung, der zur
Wärmespeicherung auf dessen Rückseite ausgebildet wurde.
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Ein magentafarbiger Farbstoff (HSR-2031) als alleiniger
Aufzeichnungsfarbstoff wurde in den Farbstoffhalter 36A eingefüllt, wie in Fig. 8
dargestellt. Beim Aufschmelzen durch Erwärmen auf 150 ºC unter Aktivierung des
transparenten, leitenden Films 33B in Fig. 7 wurde der Farbstoff zu einer
ebenen Schicht (4 um dick). Ein vom Laser-Halbleiterchip SLS 203) 38
emittierter Laserstrahl wurde durch die Linse 37 in Fig. 6 auf die
Nickel-Kobalt-Schicht 35B fokussiert, die sich auf dem Farbstoffhalter 36A befindet.
Die Fokussierfläche auf der abgeschiedenen Schicht betrug 20 x 30 um, und
die Ausgangsleistung auf dem Polyimidfilm 35C betrug 30 mW.
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Während der Bestrahlung mit dem Laserstrahl wurde das Aufzeichnungspapier
50 mit einer Relativgeschwindigkeit von 10 cm/s bewegt, wobei ein Spalt von
10 um zwischen dem Aufzeichnungspapier und dem Überzug 36 eingehalten
wurde. Das Aufzeichnunospapier bestand aus einem Substrat aus Synthesepapier
(180 um dick) und einer darauf ausgebildeten Bildaufzeichnungsschicht aus
Polyester (6 um dick). Der Farbstoff wurde auf die Bildaufzeichnungsschicht
auf dem Aufzeichnungspapier übertragen. Beim Erwärmen auf 150 ºC für 10 ms
mit einer erwärmten Klinge dispergierte der Farbstoff vollständig in die
Bildaufzeichnungsschicht aus Polyester und wurde dort fixiert. Der
magentafarbige Farbstoff ergab auf der Bildaufzeichnungsschicht ein
streifenförmiges Bild mit einer mittleren Linienbreite von 85 um und einer optischen
Dichte von 1,8 (gemessen durch ein Macbeth-Densitometer).
Vergleichsexperiment 2
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Es wurde derselbe Ablauf wie beim Vergleichsexperiment 1 mit der Ausnahme
wiederholt, dass ein gelber Farbstoff (ESC-155) alleine als
Aufzeichnungsfarbstoff verwendet wurde.
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Der gelbe Farbstoff ergab auf der Bildaufzeichnungsschicht ein Bild mit
einer mittleren Linienbreite von 85 um und einer optischen Dichte von 1,7
(gemessen durch ein Macbeth-Densitometer).
Vergleichsexperiment 3
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Es wurde derselbe Ablauf wie beim Vergleichsexperiment 1 mit der Ausnahme
wiederholt, dass ein zyanfarbiger Farbstoff (ESC-655) alleine als
Aufzeichnungsfarbstoff verwendet wurde.
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Der zyanfarbige Farbstoff ergab auf der Bildaufzeichnungsschicht ein Bild
mit einer mittleren Linienbreite von 75 um und einer optischen Dichte von
1,6 (gemessen durch ein Macbeth-Densitometer).
Vergleichsexperiment 4
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Ein Gemisch wurde dadurch hergestellt, dass ein magentafarbiger Farbstoff
(HSR-2031) als Aufzeichnungsfarbstoff und Titanylphtalocyanin (als im nahen
Infrarot absorbierendes Pigment) ohne Oberflächenbehandlung mit dem
Verhältnis wie beim Experiment 5 gemischt wurden. Das letztere hatte eine
mittlere Teilchengröße von 0,2 um.
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Das so hergestellte Gemisch wurde in das Gerät gegeben, wie es in den Fig.
6 bis 8 dargestellt ist, das mit dem in Fig. 9 dargestellten Polyimidfilm
35A versehen ist. Beim Aufschmelzen durch Erwärmen auf 150 ºC, durch
Aktivieren des transparenten, leitenden Films 33B, wurde das Gemisch eine ebene
Schicht (4 um dick). Es zeigte sich, dass sich das Titanylphtalocyanin-
Pigment ohne Oberflächenbehandlung an der Unterseite der Schicht aus dem
Aufzeichnungsfarbstoff abgesetzt hatte. Dann wurden Aufzeichnungs- und
Fixiervorgänge auf dieselbe Weise wie beim Experiment 5 ausgeführt.
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Der magentafarbige Farbstoff ergab auf der Bildaufzeichnungsschicht ein
Bild mit einer mittleren Linienbreite von 70 um und einer optischen Dichte
von 1,6 (gemessen durch ein Macbeth-Densitometer). Übrigens zeigte es sich,
dass das Titanylphtalocyanin-Pigment überhaupt nicht auf die
Bildaufzeichnungsschicht übertragen wurde.
Vergleichsexperiment 5
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Ein Experiment wurde unter Verwendung desselben Geräts, wie es beim
Vergleichsexperiment 1 (mit dem in Fig. 11 dargestellten Polyimidfilm 35C)
verwendet wurde, und alleine einem magentafarbigen Farbstoff (HSR-2031) als
Aufzeichnungsfarbstoff ausgeführt. Ein von einem Laser-Halbleiterchip
SLD-151V emittierter Laserstrahl wurde auf eine Fläche von 20 x 30 um auf der
Licht-Wärme-Umsetzungsschicht gebündelt. Die Ausgangsleistung betrug 5 mW.
Während der Bestrahlung mit dem Laserstrahl wurde das Aufzeichnungspapier
mit einer Relativgeschwindigkeit von 1 cm/s bewegt, wobei ein Spalt von 10
um zwischen dem Aufzeichnungspapier und dem Aufzeichnungschip 32
eingehalten wurde. Der magentafarbige Farbstoff ergab auf der
Bildaufzeichnungsschicht ein Bild mit einer mittleren Linienbreite von 65 um und einer
optischen Dichte von 1,5 (gemessen durch ein Macbeth-Densitometer).
Vergleichsexperiment 6
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Es wurde ein Gemisch auf dieselbe Weise wie beim Experiment 7 aus einem
magentafarbigen Farbstoff (HSR-2031) als Aufzeichnungsfarbstoff und einem
oberflächenaktiven, Laserlicht absorbierenden Stoff (Cyaninpigment) NK-125
hergestellt. Das Gemisch wurde in das mit dem in Fig. 9 dargestellten
Polyimidfilm 35A versehene Gerät gegeben. Beim Schmelzen durch Erwärmen auf 150
ºC, durch Aktivieren des transparenten, leitenden Films 33B, wurde das
Gemisch eine ebene Schicht (4 um dick). Es zeigte sich, dass sich der
oberflächenaktive, Laserlicht absorbierende Stoff an der Unterseite der Schicht
aus dem Aufzeichnungsfarbstoff abgesetzt hatte. Dann wurden
Aufzeichnungs- und Fixiervorgänge auf dieselbe Weise wie beim Experiment 7 ausgeführt.
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Der magentafarbige Farbstoff ergab auf der Bildaufzeichnungsschicht ein
Bild mit einer mittleren Linienbreite von 75 um und einer optischen Dichte
von 1,6 (gemessen durch ein Macbeth-Densitometer).
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Die Ergebnisse der Experimente 1 bis 3 sowie 5 bis 7 und der entsprechenden
Vergleichsexperimente 1 bis 6 sind nachfolgend aufgelistet.
Tabelle
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Hinweis: Die Aufzeichnungsdichte ist durch die Menge des Farbstoffs
angegeben, der bei 1 J Energie auf das Aufzeichnungspapier übertragen wurde.
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Aus der obigen Tabelle ist erkennbar, dass alle zur Erfindung gehörigen
Experimente bessere Ergebnisse lieferten als die Vergleichsexperimente, und
zwar hinsichtlich der Aufzeichnungsdichte, der Bildlinienbreite und der
Aufzeichnungsempfindlichkeit für die getesteten magentafarbigen, gelben und
zyanfarbigen Farbstoffe.
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Für das Aufzeichnungsgerät besteht keine Beschränkung auf das in Fig. 3
Dargestellte. Es kann durch diejenigen ersetzt werden, die so aufgebaut
sind, wie es in den Fig. 12, 13 und 14 dargestellt ist.
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Fig. 12 zeigt einen für den Farbvideodrucker vom Lasersublimationstyp
verwendeten Kopf.
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Wie im Fall des in Fig. 3 dargestellten Kopfs besteht der Kopf 90 aus den
folgenden Hauptteilen:
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- Behältern 11 für festen Farbstoff, die jeweils sublimierbare Farbstoffe
12 enthalten, die Disperionsfarbstoffe in Form fester Pulver sind;
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- Behältern 15 für verflüssigten Farbstoff, in denen die von den jeweiligen
Farbstoffbehältern 11 gelieferten sublimierbaren Farbstoffe 12 durch einen
am Kopfträger 14 angebrachten elektrischen Widerstandsheizer 16 beheizt und
verflüssigt werden;
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- Verdampfer 17 zum Verdampfen der verflüssigten, sublimierbaren
Dispersionsfarbstoffe 12', wie sie von den jeweiligen Behältern 15 für
verflüssigten Farbstoff geliefert wurden;
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- Halbleiterchip 18 zum Emittieren von Laserlicht L auf die jeweiligen
Verdampfer 17. Sie sind über die Stütze 19 am Kopfträger 14 angebracht;
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- ein Rückschlagventil 24, das im Kanal 23 angebracht ist, der jeden
Behälter 11 für festen Farbstoff mit jedem Behälter 15 für verflüssigten
Farbstoff verbindet;
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- einen Schwinger 25 zum Zuführen des verflüssigten, sublimierbaren
Farbstoffs 12' unter Druck zum Verdampfer 17. Er ist dem Verdampfer 17 im
Behälter 15 für verflüssigten Farbstoff gegenüberstehend angeordnet.
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Jeder Verdampfer 17 verfügt über eine Öffnung 17a, in der sich eine
wärmebeständige, lichtdurchlässige Harzkomponente 30 und eine
Licht-Wärme-Umsetzungseinrichtung 31 befinden. Die erstere ist am Kopfträger 14 angebracht
und hat sowohl Wärmeisolations- als auch Lichttransmissionseigenschaften.
Die Letztere ist auf die wärmebeständige, lichtdurchlässige Harzkomponente
30 auflaminiert und absorbiert das Laserlicht L, um es in Wärme umzusetzen.
Die wärmebeständige, lichtdurchlässige Harzkomponente 30 besteht aus einem
aromatischen Polyamid (Aramid), und die Licht-Wärme-Umsetzungseinrichtung
31 besteht aus Polyimidharz.
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Wenn jeder Halbleiterlaser 18 aktuell Laserlicht L emittiert, durchläuft
das Laserlicht 11 den Kopfträger 14 aus Glas und die wärmebeständige,
lichtdurchlässige Harzkomponente 30 und erreicht die
Licht-Wärme-Umsetzungseinrichtung 31, in der das Laserlicht L entsprechend der
Lichtenergieverteilung in Wärme umgesetzt wird. Diese Wärme breitet sich schnell durch
die wärmebeständige, lichtdurchlässige Harzkomponente 30 aus, wie es
übertrieben in den Fig. 15A bis 15C dargestellt ist. Die sich ausbreitende
Wärme verleiht dem verflüssigten, sublimierbaren Farbstoff 12', der an der
Licht-Wärme-Umsetzungseinrichtung 31 anhaftet, kinetische Energie, so dass
der Farbstoff zur Bildaufzeichnungsschicht 50a des Aufzeichnungspapiers 50
fließt, wie es in Fig. 15C dargestellt ist. Im Ergebnis haftet der
sublimierbare Farbstoff 12', der proportional zur Wärmemenge verdampft wurde,
an der Bildaufzeichnungsschicht 50a des Aufzeichnungspapiers 50a an, wie es
in Fig. 15D dargestellt ist. Auf diese Weise wird ein farblich abgestuftes
Bild erhalten.
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In Fig. 15C bezeichnet Φ&sub1; (= 100 um) den Durchmesser des durch das
Laserlicht L eingestrahlten Flecks, und in Fig. 15D bezeichnet Φ&sub2; (= 60 - 80 um)
den Durchmesser eines Punkts (Bildelement). Jeder der sublimierbaren
Farbstoffe 12 für Y, M und C wird dampfförmig sequentiell in der Reihenfolge Y
T M T C auf die auf dem Aufzeichnungspapier 50 ausgebildete
Bildaufzeichnungsschicht 50a übertragen, wenn das Aufzeichnungspapier 50 durch den
Spalt zwischen dem ebenen Träger 4 und der Schutzschicht 13 läuft. Auf
diese Weise wird Farbdruck ausgeführt.
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Außerdem ist die Tatsache, dass die wärmebeständige, lichtdurchlässige
Harzkomponente 30 aus einem aromatischen Polyamid besteht, für ihre
verbesserte Wärmebeständigkeit und ihre Langlebigkeit verantwortlich.
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Fig. 13 zeigt einen anderen Kopf, wie er für den Farbvideodrucker vom
Lasersublimationstyp verwendet wird. Dieser Kopf 100 besteht aus den
folgenden Hauptteilen:
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- Behältern 11 für festen Farbstoff, die jeweils sublimierbare Farbstoffe
12 enthalten, die Dispersionsfarbstoffe in Form fester Pulver sind;
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- Behältern 15 für verflüssigten Farbstoff, in denen die von den jeweiligen
Behältern 11 für festen Farbstoff gelieferten sublimierbaren Farbstoffe 12
durch einen an der Schutzschicht 13 angebrachten elektrischen
Widerstandsheizer 13 beheizt und verflüssigt werden;
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- Verdampfer 17 zum Verdampfen der von den jeweiligen Behältern 15 für
verflüssigten Farbstoff gelieferten verflüssigten, sublimierbaren
Dispersionsfarbstoffe 12,;
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- Halbleiterchips 18 zum Emittieren von Laserlicht L auf die jeweiligen
Verdampfer 17. Sie sind mittels der Stütze 19 an der Schutzschicht 13
angebracht;
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- ein Rückschlagventil 24, das im Kanal 23 angebracht ist, der jeden
Behälter 11 für festen Farbstoff mit jedem Behälter 15 für verflüssigten
Farbstoff verbindet;
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- einen Schwinger 25 zum Zuführen des verflüssigten, sublimierbaren
Farbstoffs 12' unter Druck zum Verdampfer 17. Er ist im Behälter 15 für
verflüssigten Farbstoff dem verdampfer 17 gegenüberstehend angeordnet.
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Jeder Verdampfer 17 verfügt über eine Öffnung 17a, in der sich eine
optische Faser 40 und eine Licht-Wärme-Umsetzungseinrichtung 41 befinden. Die
Erstere durchdringt den Kopfträger 14 und erreicht die Öffnung 17a, um das
Laserlicht L zu führen. Die Letztere absorbiert das durch die optische
Faser 40 geführte Laserlicht L und setzt es in Wärme um. Die optische Faser
40 ist so konzipiert, dass sie das Laserlicht L so zur
Licht-Wärme-Umsetzungseinrichtung 41 führt, dass kein Streulicht nach außen tritt. Die
Licht-Wärme-Umsetzungseinrichtung 41 ist ein Polyimidfilm. Die Öffnung 17a
des Verdampfers 17 ist so aufgebaut, dass sie den verflüssigten,
sublimierbaren Farbstoff 12 liefert. Sie ist von einem wärmeisolierenden Material
42 umgeben.
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Das vom Laser-Halbleiterchip 18 emittierte Laserlicht L durchläuft die
optische Faser und erreicht die Licht-Wärme-Umsetzungseinrichtung 41, in
der das Laserlicht L entsprechend der Lichtenergieverteilung in Wärme
umgesetzt wird. Diese Wärme verdampft den verflüssigten, sublimierbaren
Farbstoff 12', der an der Licht-Wärme-Umsetzungseinrichtung 41 anhaftet. Jeder
der sublimierbaren Farbstoffe 12 für Y, M und C in Form von Dampf wird
sequentiell in der Reihenfolge Y T M T C an die auf dem Aufzeichnungspapier
50 ausgebildete Bildaufzeichnungsschicht 50a übertragen, wenn das
Aufzeichnungspapier 50 durch den Spalt zwischen dem ebenen Träger 4 und der
Schutzschicht 13 läuft. Auf diese Weise wird Farbdruck bewerkstelligt.
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Die Licht-Wärme-Umsetzungseinrichtung 41 ist, wie oben angegeben, auf die
untere Seite der optischen Faser 40 auflaminiert. Diese Struktur ist für
die verbesserte Wärmebeständigkeit und die Dauerhaftigkeit zuständig.
Außerdem verfügt sie über derartig hohe Wärmeleitfähigkeit, dass schnelle
Wärmeausbreitung entlang ihrer Oberfläche möglich ist, obwohl das
Laserlicht L ungleichmäßige Lichtenergieverteilung (wie eine Normalverteilung)
aufweist. Dies trägt zu gleichmäßiger Temperaturverteilung und
gleichmäßiger Farbstoffübertragung bei.
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Ein wärmeisolierendes Material 42 umgibt den unteren Teil der optischen
Faser 40 und die Öffnung 17a des Verdampfers 17, die die
Licht-Wärme-Umsetzungseinrichtung 41 aufnimmt, so dass die Licht-Wärme-Umsetzungseinrichtung
den verflüssigten, sublimierbaren Farbstoff 12 wirkungsvoll verdampft,
ohne dass Wärme aus dem System entweicht.
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Alle oben angegebenen Beispiele sind so konzipiert, dass das Laserlicht vom
oberen Teil des Kopfs nach unten geworfen wird und ein Aufzeichnungsvorgang
auf dem unten angeordneten Aufzeichnungspapier erfolgt. Es ist möglich,
einen Kopf zu konzipieren, bei dem die Positionen umgekehrt sind, wie es in
Fig. 14 dargestellt ist.
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Der in Fig. 14 dargestellte Kopf 110 besteht aus einem Kopfträger 14, einem
Heizer 16, einem wärmebeständigen, lichtdurchlässigen Träger 20, einer
Licht-Wärme-Umsetzungseinrichtung 21 und einer Halteeinrichtung 22 für
verflüssigten Farbstoff. Der Heizer 16 ist am Kopfträger 14 angebracht, und
die letztgenannten drei Komponenten sind der Reihe nach nach oben hin auf
den Kopfträger 14 auflaminiert. Der Heizer 16 beheizt und schmilzt den von
jedem Behälter 11 für festen Farbstoff gelieferten festen Farbstoff 12, um
ihn dadurch in den verflüssigten, sublimierbaren Farbstoff 12 umzuwandeln.
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Unter dem Kopfträger 14 befindet sich ein Laser-Halbleiterchip 18, der
Laserlicht L auf den in der Halteeinrichtung 22 für verflüssigten Farbstoff
enthaltenen verflüssigten Farbstoff wirft, um ihn zu verdampfen. Der
Farbstoffdampf läuft durch den Verdampfer 17 zur Farbstoff-Aufzeichnungsschicht
50a des Aufzeichnungspapiers 50 nach oben.
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Andere Funktionen sind dieselben wie diejenigen beim in Fig. 3
dargestellten Kopf 10'. Selbstverständlich ist es möglich, dass der Kopf dieselbe
Struktur wie der in Fig. 13 dargestellte Kopf 10' hat, wobei die Anordnung
umgekehrt ist.
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Es ist wünschenswert, dass die Licht-Wärme-Umsetzungseinrichtung 21 in Fig.
3, 31 in Fig. 12 oder 41 in Fig. 13 nicht aus Polyimid besteht, sondern aus
dem wärmebeständigen, lichtdurchlässigen Träger 20 in Fig. 3, 30 in Fig. 12
oder 40 in Fig. 13 und einem Dünnfilm aus einer Nickel-Kobalt-Legierung
besteht, die darauf durch Abscheidung im Vakuum oder Sputtern hergestellt
wurde. Der Letztere hat ein Transmissionsvermögen von über 0,9 im nahen
Infrarot, eine Dicke unter 1 um, eine spezifische Wärme über 0,5 J/g ºC,
eine Wärmeleitfähigkeit über 20 Wim ºC und eine Dichte unter 20 g/cm³
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In diesem Fall kann der Dünnfilm eine Fläche aufweisen, die der
Aufzeichnungsfläche S für den verdampften Farbstoff entspricht, wie es in den Fig.
3, 12, 13 und 14 dargestellt ist. Auf diese Weise ist es möglich, die
Licht-Wärme-Umsetzungseinrichtung hinsichtlich der Wärmebeständigkeit für
Dauergebrauch zu verbessern und ihre Dicke und Wärmekapazität zu
verringern. Die Licht-Wärme-Umsetzungseinrichtung ist durch den verflüssigten
Farbstoff umgeben, der als Wärmeisolator wirkt, was den
Beheizungswirkungsgrad erhöht.
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Obwohl die oben genannten Systeme einen Aufzeichnungsvorgang durch
Verflüssigen eines festen Farbstoffs und durch anschließendes Verdampfen des
verflüssigten Farbstoffs ausführen, ist es möglich, ein System aufzubauen, das
einen Aufzeichnungsvorgang durch Verdampfen (oder Ablösen) unmittelbar
eines festen Farbstoffs durch die Wärme eines Laserstrahis ausführt.
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Es wurden Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. Es ist möglich,
die Ausführungsbeispiele auf verschiedene Arten zu modifizieren, ohne vom
Schutzumfang der Erfindung abzuweichen. Zum Beispiel können die
Aufzeichnungsschicht und der Kopf andere Strukturen und Formen aufweisen, als sie
oben angegeben sind, und die Komponenten des Kopfs können aus jedem
geeigneten Material bestehen.
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Zusätzlich zu vollfarbigem Aufzeichnen ist mit drei
Aufzeichnungsfarbstoffen (magenta, gelb und zyan) auch ein farbiges und Schwarz-Weiß-Aufzeichnen
möglich.
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Das Laserlicht als Energiequelle zum Verdampfen oder Ablösen des durch
Wärme schmelzbaren Aufzeichnungsmaterials (wie eines Farbstoffs) kann durch
eine elektromagnetische Welle oder eine elektrisch Entladung von
Stiftelektroden ersetzt werden.
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Das erfindungsgemäße Aufzeichnungsgerät ist so aufgebaut, dass die Schicht
eines durch wärmeschmelzbaren Aufzeichnungsmaterials (das dem
Aufzeichnungsträger unter Einhaltung eines Spalts zugewandt ist) selektiv erwärmt
wird, um verdampft oder abgelöst zu werden, so dass der Dampf des
Farbstoffs durch den Spalt zum Aufzeichnungsträger läuft, und das
Aufzeichnunosmaterial enthält einen Wärmeenergie-Absorber, der das Erwärmen des
Aufzeichnungsmaterials fördert. Daher erzeugt die Erfindung die folgenden
Wirkungen.
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Da das Aufzeichnungsmaterial nicht in Kontakt mit dem Aufzeichnungsträger
tritt, ist kein Träger zum Liefern des Aufzeichnungsmaterials erforderlich.
Dies umfasst die Tatsache, dass kein Abfall vorliegt, der vom Träger
herrührt, und das Aufzeichnungsmaterial unverwendet auf dem Träger verbleibt.
Außerdem erfolgt das Aufzeichnen durch Erwärmen alleine des
Aufzeichnungsmaterials. Dies führt zu einem hohen Wirkungsgrad. Darüber hinaus ist keine
Belastung dazu erforderlich, das Aufzeichnungsmaterial in Kontakt mit dem
Aufzeichnungsträger zu bringen. Dies führt zu einer Größen- und
Gewichtsverringerung des Aufzeichnungsgeräts.
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Wenn mehrere Aufzeichnungsmaterialien in Schichten verwendet werden,
besteht keine Möglichkeit, dass das zuvor abgeschiedene Aufzeichnungsmaterial
das Aufzeichnungsmaterial verschmutzt, das als nächstes abzuscheiden ist.
Da das Aufzeichnungsmaterial einen Wärmeenergie-Absorber enthält, ist es
möglich, klare, dichte Drucke bei minimalem Energieverlust zu erzeugen.
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Im Ergebnis sind Aufzeichnungsvorgänge hoher Qualität auf Dauer garantiert.
Das Aufzeichnungsgerät benötigt keine Energieabsorptionseinrichtung. Dies
ermöglicht eine Größen-und Gewichtsverringerung des Geräts.