DE69700632T2

DE69700632T2 - Laserinduziertes Aufzeichnungsverfahren mit thermischer Übertragung durch Wärme

Info

Publication number: DE69700632T2
Application number: DE69700632T
Authority: DE
Inventors: Hsin-Hsin 3M Company Chou
Original assignee: Minnesota Mining and Manufacturing Co
Current assignee: 3M Co
Priority date: 1996-02-15
Filing date: 1997-01-28
Publication date: 2000-05-31
Anticipated expiration: 2017-01-29
Also published as: EP0790138A1; EP0790138B1; DE69700632D1; KR970061543A; JPH09327938A

Description

Laserinduziertes Aufzeichnungsverfahren mit thermischer Übertragung durch Wärme

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft laseradressierbare Abbildungsfilme und insbesondere fotoinduzierte Thermotransfer- oder Ablationsabbildungsfilme mit reduzierten Interferenzmustern im fertigen Bild.

Diskussion der Technik

Mit steigender Kapazität und Verwendung elektronischer Abbildungsinformationen nimmt auch der Bedarf an Abbildungssystemen zu, die durch vielfältige elektronische Quellen adressierbar sind. Zu Beispielen für solche Abbildungssysteme zählen Abbildung durch Thermotransfer (Farbstoff- und Massentransfer), Ablation (oder Transparentisierung) und Ablationstransfer. Diese Abbildungssysteme sind in einer großen Vielfalt von Anwendungen nützlich, z. B. für den Farbandruck, für Farbfilteranordnungen, Druckplatten und Reproduktionsmasken.
Beim herkömmlichen Verfahren zur Aufzeichnung elektronischer Informationen auf einem Thermotransfer-Abbildungsmedium wird ein Thermodruckkopf als Energiequelle genutzt. Die Informationen werden zum Druckkopf übertragen, was eine lokalisierte Erwärmung einer Thermotransfer-Donator- bzw. Geberbahn bewirkt, die anschließend den Bilddaten entsprechendes Material auf eine Rezeptor- bzw. Empfängerbahn überträgt. Die beiden Hauptarten von Thermotransfer-Geberbahnen beruhen auf Farbstoffsublimation (oder Farbstoffdiffusionstransfer) und Thermoschmelztransfer, Repräsentative Beispiele für diese Arten Von Abbildungssystemen sind in den US-A-4839224 und 4822643 zu finden. Der Einsatz von Thermodruckköpfen als Energiequelle hat mehrere Nachteilen, z. B. Größenbeschränkungen, langsame Bildaufzeichnungsgeschwindigkeiten, begrenzte Auflösung, begrenzte Adressierbarkeit und Artefakte auf dem Bild infolge von nachteiliger Berührung zwischen Medium und Druckkopf.
Durch zunehmende Verfügbarkeit und Verwendung von leistungsstärkeren Kompaktlasern, Halbleiterlichtquellen und insbesondere Laserdioden, die im sichtbaren und besonders im nahen Infrarot- und Infrarotbereich des elektromagnetischen Spektrums abstrahlen, können diese Quellen als praktikable Alternativen für den Thermodruckkopf als Energiequelle genutzt werden. Beim Einsatz von Lasern und Laserdioden als Abbildungsquelle handelt es sich um eine der wichtigen und bevorzugten Möglichkeiten zum Übertragen elektronischer Informationen auf ein Bildaufzeichnungsmedium. Laser und Laserdioden bieten höhere Auflösung und größere Flexibilität in der Formatgröße des fertigen Bilds als die traditionellen Thermodruckköpfe als Energiequellen. Außerdem entfallen durch den Lasereinsatz die nachteiligen Effekte einer Berührung der Medien mit der Wärmequelle. Folglich besteht Bedarf an Medien mit der Fähigkeit zur effizienten Belichtung durch diese Quellen und mit der Fähigkeit zur Erzeugung scharfer Bilder mit hoher Auflösung und Schärfe.
Technisch bekannt ist der Einbau lichtabsorbierender Schichten in die Thermotransferaufbauten, um als Licht-Wärme- Wandler zu wirken. In diesem Falle lassen sich Laser oder Laserdioden als Energiequellen verwenden. Gaserzeugende Materialien können ebenfalls in Aufbauten eingebaut werden, die als treibmittelhaltige Thermotransfer- oder Ablationstransferelemente bekannt und auch mit Laser- oder Laserdiodenquellen kompatibel sind. Repräsentative Beispiele für diese mit Lasern oder Laserdioden abbildbaren Elemente finden sich in den US-A-5308737, 5278023, 5256506 und 5156938.
Werden Thermoabbildungselemente mit kohärenter Strahlung bei einem gleichmäßigen Belichtungspegel über die gesamte Oberfläche des Elements belichtet (z. B. Laser oder Laserdioden), kommt es zur Erzeugung eines sehr ausgeprägten Interferenzmusters, das dem Muster einer Holzmaserung ähnelt. Gewöhnlich sind diese Muster weder symmetrisch noch stetig wiederholt, und wie das Maserungsmuster in polierten Hölzern treten sie als Änderungen der optischen Dichte (Helligkeit und Dunkelheit) im abgebildeten Element auf. In jedem Abbildungssystem sind solche sichtbaren Muster höchst unerwünscht, besonders wo die Bildqualität kritisch ist.
In der Laser-Elektrofotografie führt man Interferenzmuster im Bild auf Änderungen des Reflexionsvermögens der Schichten im elektrofotografischen organischen Fotoleiter (OPC) zurück. Siehe hierzu z. B. Imaino, W. I., et al., SPIE Proceedings Lasers in the Graphic Arts - Congresses, "High Speed Read/write Techniques for Advanced Printing and Data Handling", Band 390 (1983); und Williams, E. M., The Physics and Technology Xerographic Processes, John Wiley & Sons, New York, Seiten 96 bis 98 (1984). Lichtstreu- oder -diffusionstechniken wurden verwendet, um die Phasenbeziehung der einfallenden und reflektierten Lichtstrahlen zu beseitigen, z. B. durch Einbau von Teilchen in Oberflächenbeschichtungen, Zwischenschichten und rückseitige Beschichtungen.
Die US-A-4617245 offenbart die Verwendung eines beschichteten Fotoleiters, bei dem die Dicke der Überzugsschicht innerhalb der winzigen Breite der Überzugsschicht regelmäßig geändert wird, indem ein elektrisch leitendes Substrat mit geradlinigen Vorsprüngen und konischen reflektierenden Oberflächen bereitgestellt wird, um Interferenzstreifen im erzeugten Bild zu beseitigen.
Die US-A-4711838 diskutiert das Problem berührungsfreier Interferenzabtaststreifen im Zusammenhang mit der Laserabbildung fotografischer Filme, die im nahen Infrarotbereich (NIR) sensibilisiert sind. Beseitigt wird die Bildung von Interferenzstreifen durch Verwendung einer Kombination aus diffusen durchlässigen, reflektierenden oder absorbierenden Schichten.
Der Einsatz von Antireflexbeschichtungen zur Senkung der Reflexion optischer Oberflächen war Gegenstand breiter Untersuchungen. So verbessert bekanntlich der Gebrauch inhomogener Antireflexbeschichtungen und insbesondere mehrschichtiger Antireflexbeschichtungen die Leistung eines Films oder Substrats. (Musset, A. und A. Thelen "Multilayer Antireflection Coatings", Progress in Optics, VIII, Seiten 202 bis 207 (1970).)
In der US-A-4816333 ist eine Siliciumoxidbeschichtung mit kolloidalen Siliciumoxidteilchen beschrieben, die die Durchlässigkeit eines transparenten Substrats um mindestens 2 Prozent erhöht und die Remission reduziert. Die Hohlräume der porösen Siliciumoxidbeschichtung bilden zahlreiche Subwellenlängenlücken, in denen sich die Brechzahl von Luft zum Beschichtungsmaterial abrupt ändert.
Fotografische Diffusionstransferfilme unter Verwendung von Antireflexbeschichtungen, die fluorierte Polymere enthalten, sind in den US-A-3793022 (fluorierte Polymere mit einer Brechzahl, die mindestens 0,2 unter der des transparenten Trägers liegt) und 4769306 (in einer Siliciumoxidmatrix dispergierte fluorierte Polymere) beschrieben. Ferner sind fluorierte Polymere enthaltende Antireflexbeschichtungen in den US-A-5256506, 5171650 und 5156938 zur Verwendung in ablativen Transferelementen beschrieben. Angenommen wird, daß sich durch Einsatz der Antireflexschicht in diesen Systemen der Wirkungsgrad des Abbildungsverfahrens erhöht, da ein größerer Teil der Abbildungsstrahlung effektiv genutzt werden kann.
In der US-A-5326619 und 5459016 sind laseradressierbare Thermotransfer-Geberelemente beschrieben, bei denen eine schwarze Aluminiumschicht auf eine mikrostrukturierte Oberfläche abgeschieden ist. Die schwarze Aluminiumschicht paßt sich an die mikrostrukturierte Oberfläche an und bildet so eine größere Oberfläche, was die Umwandlung von Strahlungsenergie in Wärme und die Diffusion dieser Wärme vom schwarzen Metall zum umgebenden gaserzeugenden Polymer- und/oder thermischen Massentransfermaterial in der benachbarten Schicht verstärkt.
Viele der zuvor beschriebenen Wege zum Umgang mit Innenreflexionen sind in einem Thermotransfersystem ungeeignet. Beispielsweise reduzieren Materialien, die die Strahlung von der Abbildungsquelle absorbieren, den Wirkungsgrad des Systems erheblich. Materialien, die Streueffekte zur Reflexionsverringerung nutzen, z. B. große Siliciumoxidteilchen, senken die Bildauflösung. Zur Wirkungsoptimierung herkömmlicher Antireflexbeschichtungen muß die Beschichtungsdicke sorgfältig gesteuert werden, wobei Präzisionsbeschichtungs verfahren zum Einsatz kommen. Somit besteht Bedarf an Materialien, die Interferenzmuster in laseradressierten Thermotransfer-Abbildungssystemen reduzieren, ohne die Vorteile der hohen Geschwindigkeit und Auflösung zu beeinträchtigen, die der Gebrauch von Lasern oder Laserdioden bietet.

Zusammenfassung der Erfindung

Die Erfindung stellt ein Abbildungsverfahren mit den folgenden Schritten bereit: (i) Bereitstellen eines laseradressierbaren Thermotransfer-Abbildungselements mit einem Substrat, das eine erste Seite und eine zweite Seite hat, wobei auf die erste Seite eine transferierbare Farbschicht abgeschieden ist und die zweite Seite eine mikrostrukturierte Oberfläche hat, wobei die mikrostrukturierte Oberfläche einen graduellen Brechzahlübergang von Luft zum Substrat und ein Reflexionsvermögen von höchstens 4% hat; (ii) In-Berührungbringen eines Empfängers mit der transferierbaren Farbschicht des Thermotransfer-Abbildungselements; (iii) Belichten des Thermotransfer-Abbildungselements mit einer kohärenten Strahlungsquelle in einem bildweisen Muster, wobei die kohärente Strahlung auf die mikrostrukturierte Oberfläche des Thermoabbildungselements gerichtet wird; (iv) Transferieren eines Abschnitts der transferierbaren Farbschicht als Darstellung des bildweisen Musters auf den Empfänger, wobei der transferierte Abschnitt kein sichtbares optisches Interferenzmuster innerhalb des bildweisen Musters hat. Das laseradressierbare Thermotransfer-Abbildungselement kann optional eine Licht-Wärme- Umwandlungsschicht und eine zwischen dem Substrat und der transferierbaren Farbschicht eingefügte optionale Zwischenschicht in dieser Reihenfolge aufweisen.
In einer bevorzugten Ausführungsform verfügt das Transferabbildungselement über eine mikrostrukturierte Oberfläche mit mehreren zufällig positionierten diskreten Ausstülpungen mit variierenden Höhen und Formen oder eine mit Boehmit behandelte Aluminiumoberfläche oder eine mikroporöse hydrophile silicierte Oberfläche mit einem kolloidalen Siliciumoxid, das optional mit einem Haftmittel vernetzt ist.

Nähere Beschreibung

Bisher leiden laserinduzierte Thermoabbildungselemente unter verringerter Bildqualität infolge von Streuung oder Reflexion der kohärenten Strahlung an den Luft-Substrat- sowie Substrat-Überzugsschicht-Grenzflächen. Die Reflexion der kohärenten Strahlung in Verbindung mit winzigen Änderungen der Schichtdicke des Thermotransferelements erzeugen sichtbare Ungleichmäßigkeiten im Bild. Durch die winzigen Änderungen kann die kohärente Abbildungsstrahlung optische Interferenzmuster erzeugen, die die effektive Abbildungsdichte (höher oder niedriger) der Strahlung in einem Zufallsmuster ändern, wodurch das fertige Bild ein entsprechendes sichtbares Interferenzmuster erhält. Dieses sichtbare Interferenzmuster ist nicht mit einem Moirémuster zu verwechseln, bei dem es sich um eine optische Täuschung handelt, die durch Versatz oder falsche Rasterwinkel verursacht ist, wenn zwei oder mehr Rastermuster übereinanderliegen.
Obwohl das Interferenzmuster visuell mit bloßem Auge wahrgenommen werden kann, liegen die entsprechenden Messungen mit einem Densitometer normalerweise innerhalb des Meßgerätefehlers. Daher wird der zulässige Grad sichtbarer Interferenzmuster mit bloßem Auge bewertet. Dies ist ein sehr subjektives Verfahren und variiert je nach Beobachter und beobachtetem Bild. Um diese Mehrdeutigkeit zu überwinden, wurden die sichtbaren Interferenzmuster bewertet, indem ein sich wiederholendes Parallellinienbild mit einer Auflösung von mindestens 80 Punkten je Zentimeter ((Punkten/cm), d. h. 200 Punkten je Inch (dpi)) erzeugt wurde. Danach wurden die abgebildeten Filme mit bloßem Auge im Abstand von 30 Zentimetern (cm) inspiziert. Somit bedeutet "kein sichtbares Interferenzmuster" im Kontext der Erfindung kein wahrnehmbares Interferenzmuster in einem Parallellinienbild mit einer Auflösung von ≥ 80 Punkten/cm (200 dpi) in einem Abstand von 30 cm bei Beobachtung mit bloßem Auge.
Die Erfindung nutzt eine mikrostrukturierte Oberfläche auf der laseradressierten Oberfläche eines Thermoabbildungselements, um die Erzeugung optischer Interferenzmuster zu re duzieren. Das Thermoabbildungselement weist ein Substrat auf, das mit einem Thermotransfer- oder Ablationssystem auf der Gegenseite der laseradressierten mikrostrukturierten Oberfläche beschichtet ist. Zu geeigneten Substraten gehören Kunststoffbahnen und -filme, z. B. Polyethylenterephthalat, Fluorenpolyesterpolymere, Polyethylen, Polypropylen, Acryle, Polyvinylchlorid und deren Copolymere sowie hydrolisiertes und nicht hydrolisiertes Celluloseacetat. Das Substrat muß ausreichend transparent für die durch den Laser oder die Laserdiode abgestrahlte Abbildungsstrahlung sein, um den Thermotransfer des entsprechenden Bilds auf eine Empfängerbahn zu bewirken.
Die mikrostrukturierte Oberfläche kann aus mehreren zufällig positionierten diskreten Ausstülpungen mit variierenden Höhen und Formen bestehen. Allgemein sind die Ausstülpungen säulenförmig (z. B. turmspitzenförmig) mit einer Höhe im Bereich von 10 bis 1500 Nanometern (nm) und von benachbarten Ausstülpungen mit einem Abstand im Bereich von 3 bis 500 nm (gemessen von der Spitze der Ausstülpungen) getrennt. Herstellen lassen sich mikrostrukturierte Oberflächen dieser Art durch die in den US-A-4340276 oder 4396643 beschriebenen Verfahren, wobei das in der US-A-4340276 offenbarte Verfahren bevorzugt ist.
Gemäß der US-A-4340276 kann die mikrostrukturierte Oberfläche gebildet werden, indem zunächst ein Substrat mit einer vorbestimmten Sputter- bzw. Zerstäubungsätzrate unter einem bestimmten Satz von Zerstäubungsbedingungen ausgewählt wird. Anschließend wird ein Metall mit einer geringeren Zerstäubungsätzrate unter dem gleichen Bedingungssatz (z. B. ein schwerschmelzendes Metall wie Chrom) auf das Substrat mit einer mittleren Dicke von 0,1 bis 10 nm aufgetragen, wodurch eine Verbundoberfläche gebildet wird, auf der Abschnitte des darunterliegenden Substrats zwischen diskontinuierlichen Mikroinseln aus dem Material mit niedriger Zerstäubungsrate freiliegen. Abschließend wird die Verbundoberfläche durch Zerstäubungsätzen behandelt, um vorzugsweise die freiliegenden Abschnitte des Substrats mit höherer Zerstäubungsrate zu ätzen, während die diskontinuierlichen Mikroinseln mit einer niedrigeren Rate geätzt werden, was zu einer Topographie zufällig positionierter diskreter Ausstülpungen mit variierenden Höhen und Formen führt.
Alternativ kann die mikrostrukturierte Oberfläche eine mit Boehmit behandelte Aluminiumoberfläche sein. Herstellen läßt sich die mit Boehmit behandelte Oberfläche mit den in den US-A-4190321 und 4252843 beschriebenen Verfahren. Zuerst wird ein Dünnfilm aus Aluminium auf ein geeignetes Substrat in einer Dicke von 30 bis 50 nm abgeschieden. Ein typisches Abscheidungsverfahren für Aluminium ist Bedampfen. Danach wird die abgeschiedene Aluminiumoberfläche in ein Aluminiumoxid oder -hydroxid überführt, indem der Film für geeignete Zeit und bei einer Temperatur Wasser ausgesetzt wird, bis die Metallschicht transparent wird und die erforderliche Verringerung des Reflexionsvermögens zeigt. Die Umwandlung kann erreicht werden, indem die Aluminiumoberfläche gesättigtem Dampf ausgesetzt oder der Film in wäßrige Oxidationslösungen eingetaucht wird. Je nach Verfahrenstemperatur liegt die Behandlungszeit im Bereich von etwa 0,5 bis 20 Minuten.
Die mikrostrukturierte Oberfläche kann auch aus fein dispergierten Siliciumoxidteilchen bestehen, die durch ein Haftmittel vernetzt und an das Polymersubstrat geklebt sein können. Hergestellt wird die mikrostrukturierte silicierte Oberfläche durch Auftragen einer wäßrigen Lösung mit einem kolloidalen Siliciumoxidsol und einem optionalen ambifunktionellen Silan-Haftmittel auf die Polymeroberfläche des Substrats eines Thermotransferelements. Die kolloiden Siliciumoxide unterschieden sich von Siliciumoxidpulvern darin, daß sie diskret, nicht agglomeriert und in einem flüssigen Medium gleichmäßig dispergiert sind. Die Oberfläche des kolloidalen Teilchens weist teilweise ionisierte Silanolgruppen auf, die durch ein Gegenion stabilisiert sind. Zu geeigneten Siliciumoxidsolen gehören u. a. natrium-, kalium- und ammoniumstabilisierte kolloidale Siliciumoxid-Dispersionen, z. B. die unter den Handelsnamen Nalco 2326 und 2327 erhältlichen, die im Handel von Nalco Chemical, Chicago, IL zu beziehen sind. Die bevorzugte mittlere Teilchengröße beträgt 2 bis 100 nm und stärker bevorzugt 4 bis 50 nm.
Geeignete Haftmittel sind ambifunktionelle Silane, die reaktive Silangruppen an einem Ende des Moleküls und eine weitere unterschiedliche funktionelle Gruppe haben, die zur chemischen Reaktion mit dem Substrat oder der Grundierung auf dem Substrat oder zur Bindung damit fähig ist. Die Haftmittel sind technisch bekannte Materialien, z. B. die durch die EP- A2-0301827 dargestellten. Diese Silane sind ambifunktionelle Silan-Haftmittel, repräsentiert durch die Formel
(Q)n-R-Si(OR¹)&sub3;,
worin
R¹ eine Alkyl- oder Arylgruppe ist,
R eine organische Gruppe mit (n+1) externen Bindungen oder Valenzen ist, wobei n gleich 0, 1 oder 2 ist, und
Q eine Komponente ist, die mit dem Substrat oder der Grundierung auf dem Substrat reaktionsfähig ist.
Vorzugsweise ist R¹ Alkyl mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen und am stärksten bevorzugt 1 bis 4 Kohlenstoffatomen. R ist vorzugsweise eine aliphatische oder aromatische Brückengruppe, z. B. Alkylen, Arylen, Alkarylen oder Aralkylen, die mit Etherbindungen (Sauerstoff oder Thioethern), Stickstoffbindungen oder relativ inerten Komponenten unterbrochen sein kann. Stärker bevorzugt ist R Alkylen mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise 2 bis 8 Kohlenstoffatomen, wobei n gleich 1 ist. Q ist vorzugsweise Epoxid- oder Aminoharz, primäres oder sekundäres, stärker bevorzugt primäres Aminoharz.
Wo zuvor darauf verwiesen wurde, daß die zweite funktionelle Gruppe als mehrere solche Gruppen vorhanden sein kann, bedeutet dies, daß die Komponente (Q)n-R- solche Komponenten wie
NH&sub2;-(CH&sub2;)&sub2;-NH(CH&sub2;)&sub2;-NH-(CH&sub2;)&sub3;-
NH&sub2;-(CH&sub2;)&sub3;-
(NH&sub2;)&sub2;-CH-CH&sub2;-
(NH&sub2;-CH&sub2;)&sub2;-CH-
enthalten kann.
Das Verhältnis von kolloidalem Siliciumoxid zum Silan- Haftmittel in der Beschichtungslösung beträgt gewichtsbezogen allgemein 15 : 1 bis 4 : 1 in Abhängig davon, welches Siliciumoxid und Silan verwendet wird. Soll z. B. kolloidales Silici umoxid Nalco 2326 mit 5 nm einer mittlerer Teilchengröße und einem pH-Wert von 9,0 mit 3-Aminopropyltriethoxysilan vernetzt werden, beträgt ihr gewichtsbezogenes Nutzverhältnis 12,5 : 1 bis 5 : 1. Die Beschichtungslösung kann mit anderen Materialien kombiniert sein, z. B. Beschichtungshilfsmitteln, oberflächenaktiven Stoffen, Bindemitteln usw., und zwar in solchen Mengen, die zur Verbesserung der Beschichtungsqualität ausreichen und nicht die erwünschte Mikroporosität beeinträchtigen. Diese Zusatzstoffe können in Mengen im Bereich von 0,01 bis 5,0 Gew.-% des kolloidalen Siliciumoxids zugegeben sein. Die resultierenden Lösungen werden durch technisch bekannte Verfahren aufgetragen und bei 100 bis 120ºC getrocknet, um ein Trockenbeschichtungsgewicht von 0,1 bis 2 g/m² bei einer Dicke von 0,08 bis 0,25 um zu ergeben.
Die zuvor beschriebenen mikrostrukturierten Oberflächen maximieren den Laserlichtdurchlaß und minimieren die Laserlichtreflexion, indem sie wirksam einen graduellen Brechzahlübergang von Luft zum Substrat vorsehen. Vorzugsweise hat die mikrostrukturierte Oberfläche ein Reflexionsvermögen von höchstens 4%. Beschreibungen von Beispielen für Profilmodelle mit Brechzahlgradienten für eine Vielzahl mikrostrukturierter Filme unter Verwendung von Berechnungsverfahren finden sich in P. K. Lee und M. K. Debe, Photographic Science and Engineering, "Measurement and Modeling of the Reflectance-Reducing Properties of Gradient Index Micostructured Surfaces", 24, 211 (1980).
Zu "wärmeschmelzklebenden Materialien" gehören thermische Massentransfermaterialien, die bei Wärmeadressierung an einer Empfängeroberfläche mit größerer Festigkeit kleben als sie an der Geberoberfläche haften und beim Trennen der Oberflächen physikalisch übergehen. Die genannten beiden Verfahren können äquivalent mit anderen Verfahren innerhalb des Konzepts des laserinduzierten Massentransfers zur Farberzeugung zum Einsatz kommen.
Mit "Transparentisieren" oder "Transparentisierung" wird ein Verfahren bezeichnet, bei dem eine wesentliche Erhöhung der Lichtdurchlässigkeit des Mediums beobachtet wird (z. B. durch Verdampfung, Oxidation, Ablation, Schmelzen und Zurückrollen usw. der schwarzen Überzugsschicht).
Bei der praktischen Realisierung der Erfindung besteht ein geeignetes Thermotransferelement aus einer transferierbaren Farbschicht mit einer Beschichtung aus einem Farbstoff oder Pigment (mit oder ohne Bindemittel) auf einem Substrat. Eine kohärente Strahlungsquelle, z. B. ein Laser oder eine Laserdiode, dient zum Belichten und Erwärmen des farbigen Materials in einem bildweisen Muster, wodurch die transferierbare Farbschicht auf die Empfängerbahn übertragen wird, um ein farbiges Bild zu erzeugen. Bei solchen Aufbauten ist es häufig erwünscht, die Absorptionsintensität der Abbildungsstrahlung zu unterstützen, da der Farbstoff oder das Pigment (und das Substrat) für die Abbildungsstrahlung eventuell nicht unbedingt stark absorbierend sind. Ein die Abbildungsstrahlung absorbierendes Material kann in der Farbstoff-/Pigmentschicht aufgenommen sein (z. B. kann bei Einsatz einer infrarotemittierenden Abbildungsstrahlungsquelle ein infrarot-(IR)-absorbierender Farbstoff mit geringer oder ohne sichtbare Extinktion verwendet werden). Außerdem kann eine gesonderte Schicht zur Absorption der Abbildungsstrahlung verwendet werden, normalerweise benachbart zur farbhaltigen Geberschicht. Die Farben der Geberschicht können vom Benutzer nach Bedarf unter den vielen verfügbaren Farben ausgewählt sein, z. B. Cyan, Gelb, Magenta, Rot, Blau, Grün, Weiß, wobei andere Farben und Farbtöne des Spektrums erwogen sind.
Ein typisches schmelzklebendes Thermotransferelement verfügt über ein Substrat sowie eine Licht-Wärme-Umwandlungsschicht (LTHC-Schicht), eine optionale Zwischenschicht, eine Farbmittelschicht und eine optionale Klebstoffschicht, die in dieser Reihenfolge darauf abgeschieden sind. Vorzugsweise ist das Substrat ein Polyesterfilm. Jedoch kann jeder Film genutzt werden, der ausreichend Durchlässigkeit bei der Abbildungswellenlänge und genügend mechanische Stabilität hat.
Die LTHC-Schicht kann jeder Infrarotabsorber sein, der die Infrarotstrahlung in Wärme umwandelt. Vorzugsweise hat die LTHC-Schicht eine optische Dichte zwischen 0,2 und 0,3. Zu geeigneten Beispielen zählen Kohlenschwarz, Beinschwarz, Eisenoxid, schwarzes Azopigment aus Kupfer/Chrom-Komplex (z. B. Pyrazolongelb, Dianisidinrot und Nickelazogelb, schwarzes Aluminium und Phthalocyaninpigmente). Alternativ kann der Strahlungsabsorber ein Farbstoff sein, z. B. gemäß der Beschreibung in Matsuoka, M., Absorption Spectra of Dyes for Diode Lasers, Bunshin Publishing Co., Tokio (1990). Eine bevorzugte LTHC-Schicht ist eine Metall/Metalloxidschicht (z. B. schwarzes Aluminium), beispielsweise die gemäß der Beschreibung in der US-A-4430366.
Entsprechend der US-A-4430366 kann eine schwarze Aluminiumschicht auf das Substrat in herkömmlichen Aufdampfumgebungen aufgetragen werden, in die eine gesteuerte Freisetzung eines oder mehrerer der folgenden reaktiven Materialien erfolgt: Sauerstoff, Wasserdampf, Schwefeldampf oder Hydrogensulfid. Eine gesteuerte Umwandlung des Metalls in Metalloxide oder Metallsulfide erfolgt durch die gesteuerte Einleitung dieser Materialien in einen Metalldampfstrom einer herkömmlichen Aufdampfvorrichtung beim Aufdampfen von Metallen auf das Substrat.
Bei der praktischen Realisierung der Erfindung kann im wesentlichen jedes Metall für die schwarze Metallschicht verwendet werden, das ein Oxid oder Sulfid bilden kann. Insbesondere können Aluminium, Zinn, Chrom, Nickel, Titan, Cobalt, Zink, Eisen, Blei, Mangan, Kupfer und deren Mischungen zum Einsatz kommen. Beim Überführen in Metalloxide gemäß diesem Verfahren bilden nicht alle dieser Metalle Materialien, die alle speziell erwünschten Eigenschaften haben (z. B. optische Dichte, Lichtdurchlässigkeit usw.). Jedoch sind alle diese gemäß der Erfindungspraxis gebildeten metalloxidhaltigen Schichten nützlich und enthalten viele Nutzeffekte des Verfahrens, u. a. das Bindevermögen an Polymermaterialien. Die Metalldämpfe in der Kammer können durch jede der verschiedenen bekannten Techniken zugeführt werden, die für die speziellen Metalle geeignet ist, z. B. Bedampfen mit Elektronenstrahl, Widerstandsheizungen usw. Allgemein sei für die vielen verfügbaren Möglichkeiten zur Bildung von Metalldämpfen und die Aufdampftechniken auf Holland, L., Vacuum Deposition of Thin Films, Chapman and Hall, London, England (1970) verwiesen.
Metalloxid- oder metallsulfidhaltige Schichten, die Beispiele für die schwarzen Metallschichten sind, können als Schichten mit Moleküldimensionen bis hin zu Mikrometerabmessungen abgeschieden werden. Über ihre gesamte Dicke läßt sich die Schichtzusammensetzung gemäß der Beschreibung hierin leicht steuern. Vorzugsweise hat die Metall-/Metalloxidschicht 5 bis 50 nm für ihre Abbildungszwecke, kann jedoch bei 1,5 nm, 2,5 nm oder weniger Bindungseigenschaften sowie bei 5000 nm oder mehr Struktureigenschaften beitragen.
Die Umwandlung in abgestuftes Metalloxid oder Metallsulfid erfolgt durch Einleitung von Sauerstoff, Schwefel, Wasserdampf oder Hydrogensulfid an Punkten längs dem Metalldampfstrom. Durch Einleiten dieser Gase oder Dämpfe an spezifischen Punkten längs dem Dampfstrom in der Aufdampfkammer läßt sich eine Beschichtung mit kontinuierlicher oder abgestufter Zusammensetzung (über jede Dicke der Schicht) erhalten. Durch selektives Beibehalten einer Konzentrationsabstufung dieser reaktiven Gase oder Dämpfe über die Länge der Aufdampfkammer, durch die das zu beschichtende Substrat bewegt wird, erhält man eine inkrementelle Abstufung der Zusammensetzung der Überzugsschicht (über ihre Dicke) aufgrund der unterschiedlichen Zusammensetzungen (d. h. unterschiedlicher Verhältnisse von Oxiden oder Sulfiden zu Metallen), die in unterschiedlichen Bereichen der Aufdampfkammer abgeschieden werden. Tatsächlich läßt sich eine Schicht mit 100% Metall auf eine Oberfläche (Ober- oder Unterseite der Überzugsschicht) sowie 100% Metalloxid oder -sulfid auf die andere Oberfläche abscheiden. Besonders erwünscht ist diese Art von Aufbau, da sie eine feste zusammenhängende Überzugsschicht mit ausgezeichneter Haftung am Substrat bildet.
Ein zu beschichtendes Substrat bewegt sich kontinuierlich über die Kammerlänge von einem Einlaßbereich der Aufdampfkammer zu einem Auslaßbereich. Metalldampf wird über eine wesentliche Länge der Kammer abgeschieden, und der Anteil von Metalloxid oder -sulfid, das gleichzeitig mit dem Metall an jedem Punkt über die Kammerlänge abgeschieden wird (oder 100%ig als Oxid oder Sulfid abgeschieden wird) hängt von der Menge von reaktivem Gas oder Dampf ab, die in diesen Abschnitt des Metalldampfstroms eingetreten ist, der an diesem Punkt in Kammerlängsrichtung abgeschieden wird. Nimmt man zur Veranschaulichung an, daß eine gleiche Anzahl von Metallatomen (als Metall oder als Oxide oder Sulfide) zu jeder Zeit an jedem Punkt längs der Kammer abgeschieden wird, so kommt eine Abstufung in der abgeschiedenen Beschichtung erwartungsgemäß dadurch zustande, daß die Menge von sauerstoff- oder schwefelhaltigem reaktivem Gas oder Dampf zur Berührung mit dem Metalldampf an verschiedenen Punkten oder Gebieten über die Länge der Kammer variiert wird. Durch Abstufung zunehmender Mengen von reaktivem Gas über die Kammerlänge erhält man eine entsprechende Abstufung in den zunehmenden Anteilen von abgeschiedenem Oxid oder Sulfid. Selten ist die Abscheidung von Metalldampf so gleichmäßig wie in der Annahme, aber in der Praxis ist es gemäß den Verfahren der Erfindung tatsächlich nicht schwierig, die Menge von Sauerstoff, Wasser, Schwefel oder Hydrogensulfid lokal zu variieren, die in unterschiedliche Regionen des Metalldampfs über die Länge der Oberfläche des zu beschichtenden Substrats bei der Substratbewegung eingeleitet wird, um so die Oberfläche mit einer Schicht zu überziehen, die variierende Verhältnisse von Metall zu Metalloxid oder -sulfid über ihre Dicke hat. Erwünscht ist, daß das reaktive Gas oder der reaktive Dampf in den Strom selbst eintreten und nicht nur in den Strom diffundieren. Im letztgenannten Fall wird leicht eine schlechter steuerbare Verteilung von Oxiden im Strom verursacht. Durch Injizieren oder Fokussieren des Eintritts des reaktiven Gases oder Dampfs, in den Strom selbst wird eine konsistentere Mischung in diesem Teil des Stroms bewirkt.
Übergangskennwerte stehen in wichtiger Beziehung zu einigen der Eigenschaften der schwarzen Metallprodukte. Die Beschichtung hat dispergierte Phasen aus Materialien im Inneren, wobei eine das Metall und die andere das Metalloxid oder -sulfid ist. Oft sind die zuletzt genannten Materialien transparent oder durchscheinend, während die zuerst genannten opak sind. Durch Steuern der Menge von spezifischem Metall, das in der transparenten Oxid- oder Sulfidphase dispergiert bleibt, lassen sich die optischen Eigenschaften der Beschichtung drastisch variieren. Beispielsweise beschreibt die US-A- 4387156 durchscheinende Beschichtungen mit gelblichen, hellbraunen und grauen Farbtönen und im wesentlichen opakem schwarzem Film aus einem einzelnen Metall durch Variieren des Prozentsatzes der Metallumwandlung in Oxid während der Abscheidung der Überzugsschicht.
Benachbart zur LTHC-Schicht liegt eine optionale Zwischenschicht, die besonders bei wärmeschmelzklebenden Materialien von Nutzen ist, um die LTHC-Schicht daran zu hindern, die Farbmittelschicht während des Bildtransferverfahrens zu verunreinigen. Eine typische Zwischenschicht verfügt über ein vernetztes Polymer, z. B. ein fotopolymerisierbares Multiacrylatoligomer und/oder -monomer in Kombination mit einem Fotoinitiatorsystem, oder organische Polymere mit einer Glasübergangstemperatur über 150ºC, z. B. RadelTM A-100 (Acrylemulsion von Amoco Performance Products, Chicago, IL).
Benachbart zur optionalen Zwischenschicht liegt eine Farbschicht, die mindestens ein organisches oder anorganisches Farbmittel oder Pigment und optional ein organisches Polymer oder Bindemittel aufweist. Außerdem kann die Farbschicht vielfältige Zusatzstoffe enthalten, u. a. Farbstoffe, Weichmacher, UV-Stabilisatoren, filmbildende Zusatzstoffe und Klebstoffe. Bei Verwendung eines Farbstoffs als Zusatzstoff ist allgemein bevorzugt, daß der Farbstoff Licht der gleichen Frequenz wie die Abbildungslichtquelle absorbiert.
In einer bevorzugten Ausführungsform enthält die Farbschicht ein Pigment, einen oberflächenaktiven Stoff, ein Bindemittel und eventuell weitere Zusatzstoffe. Jedes Pigment kann verwendet werden, wobei aber jene bevorzugt sind, die mit guter Farbbeständigkeit und Durchlässigkeit im "NPIRI Raw Materials Data Handbook", Band 4 (Pigmente) aufgeführt sind. Zum Einsatz können nichtwäßrige oder wäßrige Pigmentdispersionen in Bindemittel kommen. Im nichtwäßrigen Fall können Pigmentdispersionen auf Lösungsmittelbasis zusammen mit einem geeigneten Bindemittel auf Lösungsmittelbasis verwendet wer den (z. B. ElvaciteTM-Acrylharze von E. I. Du Pont de Nemours). Oft ist aber bevorzugt, eine wäßrige Pigmentdispersion in Bindemittel zu verwenden. In diesem Fall haben die am stärksten bevorzugten Pigmente die Form von bindemittelfreien wäßrigen Dispersionen (z. B. Aquis IITM von Heucotech), und die am stärksten bevorzugten Bindemittel sind jene, die speziell zur Pigmentaufnahme bzw. -befeuchtung gestaltet sind (z. B. Neocryl BTTM-Acrylharze von Zeneca Resins). Der Einsatz geeigneter Bindemittel fördert die Erzeugung scharfer, genau definierter Zeilen bzw. Linien beim Transfer. Beim Induzieren des Farbmitteltransfers durch eine leistungsstarke Lichtquelle (z. B. Xenon-Blitzlampe) ist es gewöhnlich notwendig, als Bindemittel ein energetisches oder gaserzeugendes Polymer aufzunehmen, z. B. gemäß der Offenbarung in den US-A- 5308737 und 5278023.
Normalerweise beträgt das Pigment-Bindemittel-Verhältnis 1 : 1, kann aber im Bereich von 0,25 : 1 bis 4 : 1 liegen. Zum Auftragen der Farbmittelschicht kann eine drahtumwickelte Stange bzw. ein Spiralrakel zum Einsatz kommen. Normalerweise wird eine Rakel Nr. 4 zum Auftragen der Dispersion verwendet, die etwa 10 Gew.-% Feststoffe enthält, um eine Trockenbeschichtungsdicke von etwa 1 um zu ergeben. Andere Kombinationen aus prozentualem Feststoffgehalt der Dispersion und Nummer der Spiralrakel dienen dazu, unterschiedliche Beschichtungsdicken zu erreichen. Angestrebt wird allgemein eine Trockenbeschichtungsdicke von 0,1 bis 10 um.
Eine optionale Klebstoffschicht kann auf der äußersten Schicht des Gebers oder Empfängers vorgesehen sein, um das Transferverfahren zu unterstützen. Der Klebstoff dient dazu, den vollständigen Farbmitteltransfer bei Trennung des Gebers vom Empfänger nach dem Abbilden zu fördern. Bevorzugte Klebstoffe sind farblose, durchsichtige Materialien mit geringer Klebrigkeit oder ohne Klebrigkeit bei Raumtemperatur, z. B. (Meth)acrylate, Vinyl(meth)acrylate, Vinylacetate usw.
Das Transferverfahren kann in recht einfachen Schritten abgearbeitet werden, was einer der Hauptvorteile der Erfindung ist. Ein Laser oder eine andere fokussierte Strahlungs quelle dient zum Erwärmen der Thermomassentransferschicht, entweder direkt oder über die LTHC-Schicht in einem bildweisen Muster, um das Thermomassentransfermaterial auf die Empfängerbahn zu übertragen.
Dem Fachmann sind geeignete Empfänger bekannt. Zu Beispielen für Empfänger, die in der Erfindung genutzt werden können, gehören u. a. eloxiertes Aluminium und andere Metalle; transparente Polyesterfilme, Glas und vielfältige unterschiedliche Papierarten (z. B. mit oder ohne Füllstoff, satiniert, beschichtet usw.).
Zu weiteren geeigneten Abbildungselementen zur Verwendung in der Erfindung gehören Ablationssysteme. Ein Beispiel für ein geeignetes direktes Ablationselement besteht aus einer LTHC-Schicht mit einer wesentlichen optischen Durchlaßdichte (TOD) für Weißlicht von mindestens 0,2, mit der ein Substrat beschichtet ist. Weitere geeignete Aufbauten sind z. B. in der EP-A-0562952 beschrieben, die Ablationsabbildungselemente mit einem Substrat offenbart, das mit einer energieempfindlichen Schicht beschichtet ist, die ein Glycidylazidpolymer in Kombination mit einem Strahlungsabsorber aufweist; und in der US-A-5308737, die den Einsatz schwarzer Metallschichten auf Polymersubstraten mit gaserzeugenden Polymerschichten offenbart, die bei Bestrahlung relativ hohe Gasvolumina erzeugen. Das schwarze Metall (z. B. Aluminium) absorbiert die Strahlung wirksam und wandelt sie in Wärme für die gaserzeugenden Materialien um.
Wie das Transferverfahren kann auch das Ablationsverfahren durch recht einfache Schritte durchgeführt werden. Ein Laser oder eine andere fokussierte Strahlungsquelle dient zum Erwärmen der Ablationsschicht direkt oder über eine darunter liegende LTHC-Schicht in einem bildweisen Muster, um die nicht abgebildeten Flächen des Films abzuschmelzen. Die nicht abgebildeten Flächen werden transparentisiert und lassen somit ein sichtbares Bild auf den nicht vom Licht getroffenen Flächen zurück.
In der Erfindung können vielfältige lichtemittierende Quellen genutzt werden, u. a. Laser für infrarotes, sichtbares und ultraviolettes Licht. Zu den bevorzugten Lasern zur Verwendung in der Erfindung gehören leistungsstarke (mehr als 100 Milliwatt) Monomode-Laserdioden, fasergekoppelte Laserdioden und diodengepumpte Festkörperlaser (z. B. Nd : YAG und Nd : YLG). Die Laserbelichtung sollte die Temperatur des Thermotransfermediums auf über 150ºC und am stärksten bevorzugt über 200ºC erhöhen. Die Haltezeiten der Laserbelichtung sollten etwa 0,1 bis 5,0 Mikrosekunden betragen, und Laserfluenzen sollten etwa 0,01 bis etwa 1 Joule/cm² betragen.
In den folgenden, nicht einschränkenden Beispielen ist die Erfindung näher veranschaulicht.

Beispiele

Die nachfolgenden Beispiele veranschaulichen die Vergleichseffekte der Zugabe einer Beschichtung mit abgestufter Brechzahl zur laseradressierten Oberfläche eines Thermotransfer-Abbildungselements. Die Herstellung der Beispiele erfolgte unter Verwendung der folgenden schwarzen Beschichtungslösung für die LTHC-Schicht:

Schwarze Beschichtungslösung

Ofen-Kohlenschwarzdispersion (37 Gew.-% in Wasser; 50-9410, zu beziehen von RHB Dispersions, Inc.) 13,5 g
Ethanol 86,5 g
FC430 (Handelsname für einen oberflächenaktiven Fluorkohlenstoff, zu beziehen von 3M, St. Paul, MN) 0,1 g
Der in den Beispielen verwendete, durch Zerstäubungsätzen gebildete mikrostrukturierte Polyesterfilm wurde wie folgt hergestellt:

Durch Zerstäubungsätzen gebildeter mikrostrukturierter Polyesterfilm

Der mikrostrukturierte Polyesterfilm wurde gemäß der US- A-4340276 durch Zerstäubungsbeschichten eines 0,08 mm (3 Milli-Inch) dicken Polyesters mit Cr und Ätzen mit Sauerstoffplasma hergestellt. Die Merkmale der resultierenden Materialien waren kegelige Säulen, die mit Radien von 5 bis 50 nm und Höhen von etwa 100 bis 200 nm unregelmäßig auf dem Film verteilt waren. Die Säulen hatten einen Abstand von 75 bis 300 nm voneinander. Der resultierende mit Zerstäubungsätzen behandelte Film hatte ein Reflexionsvermögen von 4% an der Grenzfläche zwischen zerstäubungsgeätztem Polyester und Luft.
Die Abbildungselemente für jedes Beispiel wurden mittels eines mit einem Nd : YLG-Laser ausgerüsteten Sensitometers abgebildet. Ein Drehspiegel wurde verwendet, um mit dem Abbildungsstrahl eine Linse zu überstreichen, die den Strahl auf einen 26 Mikrometer großen Punkt (1/e²) fokussierte. Die Leistung auf der Filmebene betrug 3,2 Watt, und der Strahl hatte eine Abtastgeschwindigkeit von 6400 Zentimetern/Sekunde. In den folgenden Beispielen wurde das direkte Ablationselement in Vakuumberührung mit einem unbeschichteten Papiersubstrat angeordnet, wobei die LTHC-Schicht in direkter Berührung mit dem Papier stand. Der Laserstrahl wurde auf die lichtabsorbierende LTHC-Beschichtung durch das Polyestersubstrat gerichtet. Vom Abbildungselement wurden Zeilensegmente abgeschmolzen. Die äußersten Ränder des transferierten oder ablatierten Segments stellten den Beginn des Abbildungsverfahrens dar. Daher entsprach die Zeilenbreite bei einer bestimmten Abtastgeschwindigkeit der Empfindlichkeit des Elements. Durch Sichtprüfung mit bloßem Auge erfolgte eine Bewertung auf Vorhandensein eines Interferenzmusters im Zeilenbild. Tabelle 1 faßt die Abbildungsergebnisse zusammen, die für die Beispiele 1 bis 11 beobachtet wurden.

Beispiel 1

Mit der schwarzen Beschichtungslösung wurde ein Polyestersubstrat von 0,10 mm (4 Milli-Inch) mittels einer Spiralrakel Nr. 4 beschichtet. Danach wurde die Beschichtung 1 Minute bei 80ºC getrocknet. Die Grenzfläche zwischen Kohlenschwarz und Polyester hatte ein Reflexionsvermögen von 4%.

Beispiel 2

Eine Antireflexbeschichtung mit einer 2,0 Gew.-%igen Lösung aus 10 Teilen kolloidalem Siliciumoxid Nalco 2326 (ammoniumstabilisiertes kolloidales Siliciumoxid mit einer mittleren Teilchengröße von 5 nm, erhältlich von Nalco Chemical, Chicago, IL) und 1 Teil TritonTM X-100 (Octylphenoxyethanol, zu beziehen von Rohm & Haas, Philadelphia, PA) in Wasser wurde auf ein Polyestersubstrat von 0,10 mm (4 Milli-Inch) mit einer Spiralrakel Nr. 8 aufgetragen. Die Beschichtung wurde 1 Minute bei 80ºC getrocknet, was zu einer Trockenbeschichtungsdicke von etwa 0,03 um führte. Danach wurde die schwarze Beschichtungslösung auf die zur Antireflexbeschichtung entgegengesetzte Polyesteroberfläche mit einer Spiralrakel Nr. 4 aufgetragen. Anschließend wurde die Beschichtung 1 Minute bei 80ºC getrocknet.

Beispiel 3

Eine Antireflexbeschichtung mit einer 2,0 Gew.-%igen Lösung aus 10 Teilen kolloidalem Siliciumoxid Nalco 2326 (ammoniumstabilisiertes kolloidales Siliciumoxid mit einer mittleren Teilchengröße von 5 nm, erhältlich von Nalco Chemical, Chicago, IL) und 1 Teil TritonTM X-100 (Octylphenoxyethanol, zu beziehen von Rohm & Haas, Philadelphia, PA) in Wasser wurde auf beide Seiten eines Polyestersubstrats von 0,10 mm (4 Milli-Inch) in einer Trockenbeschichtungsdicke von 0,03 um aufgetragen. Die Beschichtungen wurden 1 Minute bei 80ºC getrocknet. Danach wurde die schwarze Beschichtungslösung auf einen der Antireflex-Beschichtungsüberzüge mit einer Spiralrakel Nr. 4 aufgetragen. Anschließend wurde die Beschichtung 1 Minute bei 80ºC getrocknet.

Beispiel 4

Mit der schwarzen Beschichtungslösung wurde die nicht mikrostrukturierte Seite eines mit Zerstäubungsätzen behandelten Polyestersubstrats von 0,10 mm (4 Milli-Inch) mit einer Spiralrakel Nr. 4 beschichtet. Danach wurde die Beschichtung 1 Minute bei 80ºC getrocknet.

Beispiel 5

Mit der schwarzen Beschichtungslösung wurde die mikrostrukturierte Seite des mit Zerstäubungsätzen behandelten Polyestersubstrats von 0,10 mm (4 Milli-Inch) mit einer Spiralrakel Nr. 4 beschichtet. Danach wurde die Beschichtung 1 Minute bei 80ºC getrocknet.

Beispiel 6

Eine Aluminiumaufdampfschicht wurde auf ein Polyestersubstrat von 0, 10 mm (4 Milli-Inch) in einer Dicke von etwa 8,1 nm aufgetragen. Mit der schwarzen Beschichtungslösung wurde die Aluminiumschicht unter Verwendung einer Spiralrakel Nr. 4 überzogen. Danach wurde die Beschichtung 1 Minute bei 80ºC getrocknet.

Beispiel 7

Eine Aluminiumaufdampfschicht wurde auf ein Polyestersubstrat von 0,10 mm (4 Milli-Inch) in einer Dicke von etwa 8,1 nm aufgetragen. Eine Antireflexbeschichtung mit einer 2,0 Gew.-%igen Lösung aus 10 Teilen kolloidalem Siliciumoxid Nalco 2326 (ammoniumstabilisiertes kolloidales Siliciumoxid mit einer mittleren Teilchengröße von 5 nm, erhältlich von Nalco Chemical, Chicago, IL) und 1 Teil TritonTM X-100 (Octylphenoxyethanol, zu beziehen von Rohm & Haas, Philadelphia, PA) in Wasser wurde auf die zur Aluminiumaufdampfschicht entgegengesetzte Polyesteroberfläche mit einer Spiralrakel Nr. 8 aufgetragen. Die Beschichtung wurde 1 Minute bei 80ºC getrocknet, was zu einer Trockenbeschichtungsdicke von etwa 0,03 um führte. Danach wurde die schwarze Beschichtungslösung auf die Aluminiumschicht mit einer Spiralrakel Nr. 4 aufgetragen. Anschließend wurde die Beschichtung 1 Minute bei 80ºC getrocknet.

Beispiel 8

Eine sublimierbare Farbstoffbeschichtungslösung mit einer 0,25 Gew.-%igen Lösung aus 4 Teilen DY11 (C. I. Disperse Yellow 11, erhältlich von L. B. Holliday & Co. Ltd. London, England) zu 5 Teilen AC 330 (Handelsname für eine wäßrige Polyethylenemulsion, zu beziehen von Chemcor Chemical Corporation, New Salem, NY) wurde auf ein Polyestersubstrat von 0,10 mm (4 Milli-Inch) aufgetragen. Die Beschichtung wurde 1 Minute bei 80ºC getrocknet. Danach wurde eine Aluminiumaufdampfschicht über der sublimierbaren Farbstoffschicht in einer Dicke von etwa 8,1 nm aufgetragen. Dann wurde die schwarze Schicht über der Oberfläche der Aluminiumschicht mit einer Spiralrakel Nr. 4 aufgetragen. Die schwarze Beschichtung wurde 1 Minute bei 80ºC getrocknet.

Beispiel 9

Auf das in Beispiel 8 beschriebene Abbildungselement erfolgte der Auftrag einer Antireflexbeschichtung mit einer 2,0 Gew.-%igen Lösung aus 10 Teilen kolloidalem Siliciumoxid Nalco 2326 (ammoniumstabilisiertes kolloidales Siliciumoxid mit einer mittleren Teilchengröße von 5 nm, erhältlich von Nalco Chemical, Chicago, IL) und 1 Teil TritonTM X-100 (Octylphenoxyethanol, zu beziehen von Rohm & Haas, Philadelphia, PA) in Wasser auf die nicht beschichtete Oberfläche des Polyestersubstrats mit einer Spiralrakel Nr. 8. Die Beschichtung wurde 1 Minute bei 80ºC getrocknet, was eine Trockenbeschichtungsdicke von etwa 0,03 mm ergab.

Beispiel 10

Eine 0,1 Gew.-%ige Lösung aus Polyfoam FC722 (Handelsname für ein Fluorkohlenstoffpolymer von 3M, St. Paul, MN) wurde auf ein Polyestersubstrat von 0,10 mm (4 Milli-Inch) mit einer Spiralrakel Nr. 3 aufgetragen. Danach wurde die Polyschaumschicht mit einer Aluminiumaufdampfschicht in einer Dicke von etwa 8,1 nm überzogen. Anschließend wurde die Oberfläche der Aluminiumschicht mit der schwarzen Schicht mittels einer Spiralrakel Nr. 4 überzogen. Die schwarze Beschichtung wurde 1 Minute bei 80ºC getrocknet.

Beispiel 11

Auf das in Beispiel 10 beschriebene Abbildungselement erfolgte der Auftrag einer Antireflexbeschichtung mit einer 2,0 Gew.-%igen Lösung aus 10 Teilen kolloidalem Siliciumoxid Nalco 2326 (ammoniumstabilisiertes kolloidales Siliciumoxid mit einer mittleren Teilchengröße von 5 nm, erhältlich von Nalco Chemical, Chicago, IL) und 1 Teil TritonTM X-100 (Octylphenoxyethanol, zu beziehen von Rohm & Haas, Philadelphia, PA) in Wasser auf die unbeschichtete Oberfläche des Polyestersubstrats mit einer Spiralrakel Nr. 8. Die Beschichtung wurde 1 Minute bei 80ºC getrocknet, was eine Trockenbeschichtungsdicke von etwa 0,03 mm ergab. Tabelle 1
*Bei dieser Oberfläche handelt es sich um jene Oberfläche, auf die der Laserstrahl gerichtet ist.
Die nachfolgenden Beispiele veranschaulichen die Verwendung mikrostrukturierter Materialien zur Verbesserung der Lichtdurchlässigkeit im NIR- und IR-Spektrum für YAG- und Diodenlaser sowie der Haftungsförderung in einem laserinduzierten Thermoabbildungselement.
Im folgenden Beispiel ist der Effekt mikrostrukturierter Materialien in einem Ablationsabbildungssystem dargestellt.

Beispiel 12

Im Beispiel 12A1 erfolgte eine Zerstäubungsbeschichtung von schwarzem Aluminium auf die nicht grundierte Seite eines mit Polyvinylidenchlorid (PVdC) grundierten Polyesterfilms von 0,10 mm (4 Milli-Inch). Im Beispiel 12B1 kam ScotchtintTM (aluminiumbedampfter Polyesterfilm, zu beziehen von 3M, St. Paul, MN) zum Einsatz. Die Herstellung der Beispiele 12A2 und 12B2 erfolgte durch Beschichten der Beispiele 12A bzw. 12B auf der mit PVdC grundierten Filmseite mit einer Antireflex- Beschichtungslösung, bestehend aus einer 5 Gew.-%igen Lösung aus 10 Teilen kolloidalem Siliciumoxid Nalco 2327 (erhältlich von Nalco Chemical, Chicago, IL) und 0,5 Teilen TritonTM X- 100 (zu beziehen von Rohm & Haas, Philadelphia, PA) in einer 1 : 1-Mischung aus Ethanol und Wasser. Die Beschichtungen wurden mit einer Spiralrakel Nr. 4 aufgetragen und danach 1 Minute bei 80ºC getrocknet.
Für die Abbildung der aluminiumbeschichteten Beispiele kam ein 3,2-Watt-Nd : YAG-Laser mit einer Punktgröße von 26 um und einer Transportgeschwindigkeit von 64 Metern/Sekunde zum Einsatz. Alle Beispiele wurden durch Adressieren des Lasers auf die mit PVdC grundierte Seite des Films abgebildet. Das Oberflächenreflexionsvermögen der Vergleichsbeispiele wurde mit 1,06 um gemessen, was die Wellenlänge des Nd : YAG-Lasers darstellt. Optische Durchlaßdichten (TOD) wurden mit einem Densitometer McBeth YR 927 gemessen.
Sowohl die schwarze Aluminiumbeschichtung (mit einer TOD von 2,0) als auch die Aluminiumbeschichtung (mit einer TOD von 0,76) auf ScotchtintTM-Film haben sehr hohe Reflexionen an den Grenzflächen von sowohl Metall und PET als auch Metall und Luft. Beispielsweise hat Beispiel 12A1 ein Oberflächenreflexionsvermögen von 87% an der Metall-Luft-Grenzfläche und ein Reflexionsvermögen von etwa 60% an der Metall-PET-Grenzfläche. Im Beispiel 12B1 beträgt das Reflexionsvermögen der Metall-Luft-Grenzfläche 77% und das Reflexionsvermögen an der Metall-PET-Grenzfläche etwa 61%. Beim direkten Ablationsabbildungsverfahren, bei dem der Laserstrahl auf den metallischen Film durch die PET-Substratseite auftrifft, neigt die hohe Reflexion an der Metall-PET-Grenzfläche in Kopplung mit der Reflexion von der nicht antireflexbeschichteten PET- Luft-Grenzfläche (mit einem Reflexionsvermögen von etwa 7%) dazu, starke Interferenzmuster auf den metallischen Beschichtungen zu erzeugen. In den Beispielen 12A2 und 12B2 reduziert die Antireflexbeschichtung die Reflexion an der PET-Luft- Grenzfläche auf etwa 0,5%. Die Verringerung ist ausreichend groß, so daß keine sichtbaren Interferenzmuster unter ähnlichen Abbildungsbedingungen verglichen mit den Beispielen 12A1 und 12B1 wahrgenommen werden.
Im folgenden Beispiel ist der Effekt einer mikrostrukturierten Oberfläche in einem Wärmeschmelzklebesystem dargestellt.

Beispiel 13

Beispiel 13A1 wurde durch Zerstäubungsbeschichten eines nicht grundierten Polyesterfilms von 0,10 mm (4 Milli-Inch) mit schwarzem Aluminium hergestellt. Das Oberflächenreflexionsvermögen von Beispiel 13A1 wurde mit 1,06 um gemessen, was die Wellenlänge des Nd : YAG-Lasers darstellt. Die Aluminiumoberfläche hatte ein Reflexionsvermögen von 56% und die Polyesteroberfläche ein Reflexionsvermögen von 39%.
Hergestellt wurde ein Vergleichsbeispiel 13B1 durch Auftragen einer Zwischenschicht und Farbschicht auf das Beispiel 13A1. Die Zwischenschicht, bestehend aus einer 5 Gew.-%igen Lösung aus RadelTM A-100 (wäßrige Acrylemulsion, zu beziehen von Amoco PerformanceProducts; Chicago, IL), wurde auf die Aluminiumoberfläche mit einer Spiralrakel Nr. 6 aufgetragen. Eine Farbschicht, bestehend aus einer Dispersion mit 15% Gesamtfeststoffgehalt aus 59 Gew.-% Pigment Green 7 (erhältlich von Allegheny Chemical Corp., Ridgway, PA), 39,6 Gew.-% Acrylharz ElvaciteTM 2776 (erhältlich von E. I. Du Pont Nemours & Co., Inc., Wilmington, DE) und 1 Gew.-% TritonTM X- 100 (erhältlich von Rohm & Haas, Philadelphia, PA), wurde auf die Zwischenschichtoberfläche mit einer Spiralrakel Nr. 3 aufgetragen.
Beispiel 13B1 wurde auf die Oberseite einer sauberen Glasplatte plaziert, wobei die Farbschicht unter Verwendung eines Vakuumrahmens in enger Berührung mit der Glasoberfläche stand. Die Abbildung des Beispiels erfolgte durch Fokussieren eines Nd : YAG-Lasers mit 7 Watt durch eine Planlinse auf eine Punktgröße von 100 um und Abtasten mit einer Abtastgeschwindigkeit von 8 Metern/Sekunde. Der Laser war auf die Aluminiumschicht durch das Polyestersubstrat gerichtet. Infolge des Lasers erwärmten sich die belichteten Flächen auf eine erhöhte Temperatur, wodurch die Farbschicht auf die Glasplatte übergehen konnte. Das hohe Reflexionsvermögen der Aluminium- Polyester-Grenzfläche bei der Laserwellenlänge verursachte starke Interferenzmuster in den transferierten Parallellinienbildern.
Beispiel 13B2 wurde hergestellt durch Beschichten der unbeschichteten Polyesteroberfläche von Beispiel 13B1 mit einer Antireflexbeschichtung, bestehend aus einer 4,5 Gew.- %igen Lösung aus 10 Teilen kolloidalem Siliciumoxid Nalco 2327 (erhältlich von Nalco Chemical, Chicago, IL) und 0,5 Teilen TritonTM X-100 (erhältlich von Rohm & Haas, Philadelphia, PA) in einer 1 : 1-Mischung aus Ethanol und Wasser. Die Beschichtung wurde auf die Polyesteroberfläche mit einer Spiralrakel Nr. 4 aufgetragen und anschließend 1 Minute bei 80ºC getrocknet.
Beispiel 13B2 wurde wie Beispiel 13B1 abgebildet. Das transferierte Farbbild zeigte keinerlei sichtbare Interferenzmuster. Die Parallellinienbilder hatten gleichmäßige Breiten mit guter Auflösung.
Obwohl die durch Zerstäubungsätzen des Polyesterfilms hergestellten mikrostrukturierten Oberflächen das Oberflächenreflexionsvermögen nicht so stark reduzieren wie kolloidale Siliciumoxidbeschichtungen mit den geeigneten Dicken, sind sie dennoch wirksam beim Senken oder sogar Beseitigen der Interferenzmuster in laserinduzierten Abbildungssystemen, wenn die LTHC-Polyester-Grenzfläche ein geringes Reflexionsvermögen hat. Diese Beobachtungen zeigen sich insbesondere in den Beispielen 1 bis 11, in denen die LTHC-Schichten aus reflexionsarmen schwarzen Kohlenstoffbeschichtungen bestehen.

Claims

1. Abbildungsverfahren mit den folgenden Schritten:

(i) Bereitstellen eines laseradressierbaren Thermotransfer-Abbildungselements mit einem Substrat, das eine erste Seite und eine zweite Seite hat;

(ii) In-Berührungbringen eines Empfängers mit der ersten Seite des Thermotransfer-Abbildungselements;

(iii) Belichten des Thermotransfer-Abbildungselements mit einer kohärenten Strahlungsquelle in einem bildweisen Muster, wobei die kohärente Strahlung auf die zweite Seite des Thermoabbildungselements gerichtet wird; und

(iv) Transferieren eines Abschnitts der ersten Seite als Darstellung des bildweisen Musters auf den Empfänger, wobei der Abschnitt kein sichtbares optisches Interferenzmuster innerhalb des bildweisen Musters hat;

dadurch gekennzeichnet, daß auf die erste Seite des Thermotransfer-Abbildungselements eine transferierbare Farbschicht abgeschieden ist und die zweite Seite des Thermotransfer-Abbildungselements eine mikrostrukturierte Oberfläche hat, wobei die mikrostrukturierte Oberfläche einen graduellen Brechzahlübergang von Luft zum Substrat und ein Reflexionsvermögen von höchstens 4% hat.

2. Abbildungsverfahren nach Anspruch 1, wobei das laseradressierbare Thermotransferelement ferner eine transparente Klebstoffschicht aufweist, die auf die transferierbare Farbschicht abgeschieden ist.

3. Abbildungsverfahren nach Anspruch 1, wobei die mikrostrukturierte Oberfläche mehrere zufällig positionierte diskrete Ausstülpungen mit variierenden Höhen und Formen aufweist.

4. Abbildungsverfahren nach Anspruch 1, wobei die mikrostrukturierte Oberfläche eine mit Boehmit behandelte Aluminiumoberfläche ist.

5. Abbildungsverfahren nach Anspruch 1, wobei die mikrostrukturierte Oberfläche eine mikroporöse hydrophile silicierte Oberfläche mit einem kolloidalen Siliciumoxid ist.

6. Abbildungsverfahren nach Anspruch 5, wobei die silicierte Oberfläche mit einem Haftmittel vernetzt ist.