[0001] Die Erfindung betrifft ein Farbband zur Farbstoffübertragung unter Wärmeeinwirkung
mit einer Trägerschicht, einer Farbschicht und einer die Farbstoffübertragung bei
Wärmezufuhr unterstützenden exotherm zersetzbaren Komponente.
[0002] Bei einem derartigen aus der EP-A-0 150 383 bekannten Farbband enthält eine auf einer
Trägerschicht aufgebrachte Farbschicht eine aromatische Azido-Verbindung, die sich
bei Wärmezufuhr durch einen Thermodruckkopf exotherm mit einer Reaktionstemperatur
im Bereich von 170° C bis 200° C zersetzt und dabei zusätzliche Wärme zur Erweichung
der Farbschicht liefert.
[0003] Aus der US-A-4 525 722 ist ein wärmeempfindliches Farbband mit Hydrazonderivaten
als exotherm zersetzbarer Komponente in der Farbschicht oder als Zwischenschicht zwischen
der Trägerschicht und der Farbschicht bekannt; die Zersetzungstemperatur liegt im
Bereich zwischen 150° C und 200° C; für die dabei freiwerdende spezifische Energie
ist als typischer Wert 200 J/g angegeben.
[0004] Schließlich ist aus der JP-A-59 165690 (Patent Abstracts of Japan, Bd. 9, Nr. 18
(M-353)(1741), 25. Januar 1985) sowie aus "IBM Technical Disclosure Bulletin, Bd.
19, Nr. 2, Juli 1976, Seite 672 Cellulosenitrat (auch unter der Bezeichnung "Nitrocellulose¨
bekannt) als Haftvermittler zwischen der Trägerschicht und der Farbe eines wärmeempfindlichen
Farbbandes bekannt, jedoch dient dort das Cellulosenitrat lediglich der Haftvermittlung
und ist nicht exotherm reaktiv.
[0005] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Farbband mit einer exotherm zersetzbaren
Komponente die Zersetzungs temperatur noch weiter zu verringern und die dabei freiwerdende
Energie zu erhöhen, um die Ansteuerenergie zum Drucken mit diesem Farbband weiter
verringern zu können.
[0006] Zur Lösung dieser Aufgabe besteht gemäß der Erfindung bei dem Farbband der eingangs
angegebenen Art die Komponente aus Cellulosenitrat, dessen Zersetzungstemperatur durch
katalytische Zusätze im Bereich zwischen 100° C und 150° C eingestellt ist.
[0007] Der wesentliche Vorteil des erfindungsgemäßen Farbbandes besteht darin, daß sich
das Cellulosenitrat bei lokaler Aufheizung des Farbbandes im Bereich der Druckzone
explosionsartig zersetzt und dabei sowohl zusätzliche Wärme zur Erweichung der Farbschicht
liefert, als auch durch die bei der Zersetzung des Cellulosenitrats explosionsartig
freiwerdenden Gase eine feste Anbindung der Farbe an dem zu bedruckenden Aufzeichnungsträger
bewirkt. Die bei der lokalen exothermen Zersetzung des Cellulosenitrats freiwerdende
Energie liegt in Abhängigkeit von dem jeweiligen Nitrierungsgrad des Cellulosenitrats
in der Größenordnung von üblichen Sprengstoffen wie TNT oder Nitroglycerin, so daß
durch die kinetische Energie der bei der Zersetzung freiwerdenden Gase die Farbe tief
in den Aufzeichnungsträger eingedrückt wird und dabei insbesondere Oberflächenvertiefungen
des Aufzeichnungsträgers auffüllt. Aufgrund der katalytischen Zusätze liegt die Zersetzungstemperatur,
also die Temperaturschwelle, bei der die Zersetzung des Cellulosenitrats einsetzt,
einerseits deutlich über der normalen Umgebungstemperatur und der Betriebstemperatur
eines Druckers, während andererseits die zum Drucken erforderliche Drucktemperatur
und damit die erforderliche Ansteuerenergie für einen Thermodruckkopf verhältnismäßig
gering ist.
[0008] Entsprechend einer ersten Ausbildung des erfindungsgemäßen Farbbandes ist bei einer
wärmeschmelzbaren Farbschicht das Cellulosenitrat als Komponente in der Farbschicht
enthalten.
[0009] Bei einer alternativen Ausbildung des erfindungsgemäßen Farbbandes besteht bei einer
zwischen der Farbschicht auf der Trägerschicht ausgebildeten Ablöseschicht diese aus
dem Cellulosenitrat. Die hohe spezifische Zersetzungsenergie des Cellulosenitrats
erlaubt dabei in vorteilhafter Weise eine sehr dünne Ausbildung der Ablöseschicht,
wobei das Cellulosenitrat selbst die Ablöseschicht bildet und kein zusätzliches Polymer
als Binder erfordert. Hierdurch wird ein besonders scharfes Druckbild beim Thermotransferdruck
erzielt, weil aufgrund der Dünne der Ablöseschicht deren lokaler Zersetzungsbereich
in bezug auf den Erwärmungsbereich der Druckzone beispielsweise durch Heizelemente
eines Thermodruckkopfes oder eine Wärmestrahlungsquelle besonders scharfrandig definiert
wird. Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, daß sich die Ablöseschicht im Bereich
ihrer lokalen Erwärmung vollständig zersetzt, so daß danach ein Ankleben der auf
den Aufzeichnungsträger übertragenen Farbe an dem Farbband nicht mehr möglich ist.
Es ist daher auch nicht zwingend erforderlich, das Farbband unmittelbar hinter der
Druckzone von dem Aufzeichnungsträger abzulösen, so daß in Verbindung mit dem erfindungsgemäßen
Farbband auch solche Thermodruckköpfe Verwendung finden können, die lediglich für
eine Verwendung mit Farbbändern ohne Ablöseschicht ausgebildet sind. Schließlich läßt
sich die aus Cellulosenitrat bestehende Ablöseschicht bei der Herstellung des erfindungsgemäßen
Farbbandes sehr einfach aus einer Lösung auf der Trägerschicht aufbringen.
[0010] Als katalytische Zusätze kommen insbesondere Metallsalze und/oder organische Säuren
in Betracht. Vorzugsweise enthält das Cellulosenitrat als katalytischen Zusatz 1 bis
20 Gewichtsprozente Amidosulfonsäure, wodurch die Zersetzungstemperatur des Cellulosenitrats
von etwa 180° C bis 190° C signifikant auf etwa 130° C bis 140° C gesenkt wird. Eine
noch weitere Absenkung der Zersetzungstemperatur auf etwa 110° C bis 130° C wird in
vorteilhafter Weise dadurch erreicht, daß das Cellulosenitrat als katalytischen Zusatz
1 bis 20 Gewichts prozente Toluol-4-Sulfonsäure enthält.
[0011] Zur Erläuterung der Erfindung wird auf die Figuren der Zeichnung Bezug genommen,
die zwei Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Farbbandes zeigen.
[0012] Das in Figur 1 dargestellte Farbband 1 weist eine Trägerschicht 2 auf, die beispielsweise
aus Polyethylenterephthalat oder Polycarbonat besteht. Auf der Trägerschicht 2 ist
eine Farbschicht 3 aufgebracht, die in Wachsen und/oder Thermoplasten gebundene Farbstoffe
und als exotherm zersetzbare Komponente Cellulosenitrat enthält. Die Zersetzungstemperatur
des Cellulosenitrats ist durch katalytische Zusätze wie z. B. organische Säuren und/oder
Metallsalze in Anpassung an das Heizvermögen verschiedener Druckertypen, in denen
das erfindungsgemäße Farbband 1 verwendet werden soll, angepaßt. Als katalytische
Zusätze sind dem Cellulosenitrat 1 bis 20, vorzugsweise 5 bis 10 Gewichtsprozente
Amidosulfonsäure, die auch unter den Bezeichnungen Aminoschwefelsäure oder Sulfaminsäure
bekannt ist, oder Toluol-4-Sulfonsäure, auch als para-Toluolsulfonsäure bekannt, zugesetzt.
Die Zersetzungstemperatur des Cellulosenitrats wird durch diese katalytischen Zusätze
auf etwa 130° bis 140° C bzw. 110° C bis 130° gesenkt, wobei die freiwerdende Wärmeenergie
als Funktion der Temperatur bei Katalysatorkonzentrationen unter 10 % sehr scharf
und steilflankig, bei höheren Katalysatorkonzentrationen breiter verläuft. Die bei
der Zersetzung des Cellulosenitrats freiwerdende spezifische Wärme- und Gasmenge
ist von dem gewählten Nitrierungsgrad des Cellulosenitrats abhängig, der 10,9 % bis
12,2 % beträgt; die erreichte spezifische Zersetzungsenergie reicht dabei von 500
J/g bis 2000 J/g und liegt damit weit über den in der US-A-4 525 722 angegebenen Werten
für die Hydrazonderivate. Die freiwerdende Gasmenge beträgt bis zu 70 % der Menge
des Cellulosenitrats.
[0013] Zum Drucken eines Bildmusters auf einem hier nicht dargestellten Aufzeichnungsträger
wird das Farbband 1 an seiner von der Trägerschicht 2 gebildeten Seite in hier nicht
dargestellter Weise durch Heizelemente eines Thermodruckkopfes oder einer Wärmestrahlungsquelle
(Laser) lokal auf eine Temperatur oberhalb der Zersetzungstemperatur des Cellulosenitrats
mit den katalytischen Zusätzen erwärmt. An der Erwärmungsstelle zersetzt sich das
Cellulosenitrat explosionsartig unter Abgabe zusätzlicher Wärme und unter Freisetzung
von Gasen (CO₂, CO, N₂, H₂). Die zusätzliche Wärme bewirkt ein Aufschmelzen der Farbschicht
3, während die freiwerdenden Gase die aufgeschmolzenen Farbpartikel mit hoher kinetischer
Energie an den an der Farbschicht 3 anliegenden Aufzeichnungsträger anbinden.
[0014] Das in Figur 2 dargestellte Farbband 4 weist eine Trägerschicht 5 auf, die beispielsweise
aus Polyethylenterephthalat oder Polycarbonat besteht. Die Trägerschicht 5 trägt eine
Ablöseschicht (Release-Schicht) 6, die aus Cellulosenitrat besteht und aus einer
organischen Lösung wie z. B. Butylacetat, Ethylacetat oder Aceton aufgetragen wird.
Die Zersetzungstemperatur der Ablöseschicht ist ebenso, wie oben für das Ausführungsbeispiel
nach Figur 1 beschrieben, durch katalytische Zusätze wie z. B. Säuren oder Metallsalze
in Anpassung an das Heizvermögen verschiedener Druckertypen, in denen das Farbband
4 verwendet wird, einstellbar, wobei die bei der Zersetzung der Ablöseschicht 6 freiwerdenden
Wärme- und Gasmenge von dem gewählten Nitrierungsgrad des Cellulosenitrats abhängig
ist. An der Ablöseschicht 6 haftet eine Farbschicht 7, an der beim Thermotransferdruck
ein zu bedruckender Aufzeichnungsträger anliegend (hier nicht dargestellt) unter Zwischenlage
des Farbbandes 4 an einem ebenfalls nicht gezeigten Thermodruckkopf oder einer Wärmestrahlungsquelle
vorbeigeführt wird. Die Farbschicht 7 enthält in Wachsen und/oder Thermoplasten gebundene
Farbstoffe.
[0015] Zum Drucken eines Bildmusters wird das Farbband 4 an seiner von der Trägerschicht
5 gebildeten Seite in hier nicht dargestellter Weise durch Heizelemente des Thermodruckkopfes
oder der Wärmestrahlungsquelle lokal auf eine Temperatur oberhalb der Zersetzungstemperatur
der Ablöseschicht 6 erwärmt. An dieser Stelle zersetzt sich die Ablöseschicht 6 explosionsartig
unter Abgabe zusätzlicher Wärme und unter Freisetzung von Gasen (CO₂, CO, N₂, H₂).
Die zusätzliche Wärme bewirkt ein Aufschmelzen der Farbschicht 7, während die freiwerdenden
Gase die aufgeschmolzenen Farbpartikel mit hoher kinetischer Energie an den an der
Farbschicht 7 anliegenden Aufzeichnungsträger anbinden. Da sich die Ablöseschicht
6 im Bereich ihrer Erwärmung nahezu vollständig zersetzt, kann die in diesem Bereich
abgelöste Farbe nach dem Abkühlen der Druckzone nicht mehr an dem Farbband 1 kleben,
so daß eine einwandfreie Farbübertragung auf den Aufzeichnungsträger gewährleistet
ist.
1. Farbband (1;4) zur Farbstoffübertragung unter Wärmeeinwirkung mit einer Trägerschicht
(2;5), einer Farbschicht (3;7) und einer die Farbstoffübertragung bei Wärmezufuhr
unterstützenden, zersetzbaren Komponente,
dadurch gekennzeichnet, daß die Komponente aus Cellulosenitrat esteht, dessen Zersetzungstemperatur durch
katalytische Zusätze im Bereich zwischen 100° C und 150° C eingestellt ist.
2. Farbband nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß bei einer wärmeschmelzbaren Farbschicht das Cellulosenitrat als Komponente in
der Farbschicht (3) enthalten ist.
3. Farbband nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß bei einer zwischen der Farbschicht (7) und der Trägerschicht (5) ausgebildeten
Ablöseschicht (6) diese aus dem Cellulosenitrat besteht.
4. Farbband nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß das Cellulosenitrat als katalytischen Zusatz 1 bis 20 Gewichtsprozente Amidosulfonsäure
enthält.
5. Farbband nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß das Cellulosenitrat als katalytischen Zusatz 1 bis 20 Gewichtsprozente Toluol-4-Sulfonsäure
enthält.