DE69512530T2

DE69512530T2 - Anzeigeartikel und verfahren zu ihrer herstellung

Info

Publication number: DE69512530T2
Application number: DE69512530T
Authority: DE
Inventors: Sundar Rajan
Original assignee: Minnesota Mining and Manufacturing Co
Current assignee: 3M Co
Priority date: 1994-11-07
Filing date: 1995-11-06
Publication date: 2000-03-16
Anticipated expiration: 2015-11-07
Also published as: EP0791190A1; DK0791190T3; DE69512530D1; CN1163001A; MX9703290A; EP0791190B1; US5928827A; WO1996014604A1; JPH10508706A; KR970707470A; CN1116623C; BR9509622A; US5725935A; AU4105796A

Description

Hintergrund der Erfindung

1. Gebiet der Erfindung

Diese Erfindung betrifft Anzeigeartikel. Die Erfindung betrifft insbesondere eine bei niedriger Temperatur stattfindende Bildung von Sichthinweisen unter Verwendung trockenen Tonerpulvers.

2. Stand der Technik

Trockenes Tonerpulver ist zum Drucken auf Papier und andere Substrate bekannt, und Zusammensetzungen trockener Tonerpulver sind beispielsweise im US-Patent 5 085 918 beschrieben. Trockene Tonerpulver enthalten typischerweise ein Farbmittel und ein Bindemittel sowie wahlweise einen Ladungsträger und einen Flußsteuer-Zusatzstoff. Das Bindemittel ist ein bei Zimmertemperatur nicht klebriger Feststoff, es schmilzt oder erweicht sich jedoch bei von etwa 120 bis 240ºC reichenden Temperaturen ausreichend, um ein permanentes Verschmelzen der Zusammensetzung und ein Anhaften am Substrat zu ermöglichen.
Es sind auf dem Fachgebiet verschiedene Verfahren bekannt, um trockenes Tonerpulver zur Bildung von Sichthinweisen auf ein Substrat aufzubringen. Ein Verfahren besteht darin, das trockene Tonerpulver elektrophotographisch aufzubringen, wobei der Zusammensetzung ein Ladungsträger hinzugefügt ist. Bei diesem Verfahren wird ein Laser verwendet, um die elektrostatische Ladung auf einem Teil der Oberfläche einer sich drehenden Trommel zu ändern und ein laten tes Bild zu bilden. Die durch das latente Bild festgelegten Teile nehmen trockenes Tonerpulver aus einem Vorratsbehälter an. Die sich drehende Trommel überträgt das trockene Tonerpulver dann mit der gewünschten Bilddefinition auf ein Substrat, das die sich drehende Trommel berührt oder nahezu berührt. Der Laser kann so gesteuert werden, daß er Sichthinweise bildet, die in digitaler Form von einem Computer, entweder direkt durch einen Computerbediener, von in digitaler Form gespeicherten Daten wiedergegeben oder von einem optisch gescannten und digitalisierten Bild, erzeugt werden. Ein solches elektrophotographisches Abbilden wird gewöhnlich bei Kopiergeräten und Laserdruckern verwendet.
Nach dem Übertragen des trockenen Tonerpulvers von der sich drehenden Trommel auf ein Substrat, wodurch ein gewünschtes Bild gebildet wird, wird das aufgebrachte trockene Tonerpulver geschmolzen, um das Bild an seinem Ort zu fixieren. Der Prozeß des Schmelzens beinhaltet das Umwandeln der Teilchen des trockenen Tonerpulvers im übertragenen Bild in eine kontinuierliche Phase, in der keine diskreten Teilchen mehr vorhanden sind. Das Schmelzen hilft dabei, den Toner innerhalb der vorgesehenen Ränder des Bildes zu halten und ein Bild mit annehmbarer Qualität zu bilden. Das trockene Tonerpulver wird im allgemeinen durch Erwärmen des trockenen Tonerpulvers auf eine im Bereich von etwa 200ºC bis etwa 220ºC liegende Temperatur für etwa 0,1 Sekunden auf einem Substrat geschmolzen oder fixiert, wenngleich typischerweise zum Erhalten einer zufriedenstellenden Bildqualität sich 220ºC nähernde Temperaturen erforderlich sind.
Beispielsweise sind im Patent mit der Endnummer 918 Artikel beschrieben, bei denen das Substrat, auf das das trockene Tonerpulver in Form eines gewünschten Bilds übertragen wird, eine rückreflektierende Anzeige ist, wobei das trockene Tonerpulver geschmolzen wird, um das Bild durch einen Hochtemperaturprozeß zu bilden. Es ist wahlweise ein klarer Polymerfilm offenbart, der beispielsweise durch Tauchbeschichten oder Laminieren über der Bildträgerfläche der Anzeigeartikel gebildet wird, um eine schützende Beschichtung zu bilden.
Im Benutzerhandbuch zu den Druckern HP Laser Jet 4 und 3M (erste Ausgabe: Oktober 1992) und im Benutzerhandbuch zum Drucker HP Laser Jet IIP (erste Ausgabe: Juni 1989) ist angegeben, daß Substrate sowie Pigmente und andere Bestandteile, aus denen das Substrat besteht, Schmelztemperaturen von mehr als 200ºC für wenigstens 0,1 Sekunden aushalten können müssen, ohne daß physikalische oder chemische Schäden auftreten. In ähnlicher Weise ist im Handbuch zu elektronischen Drucksystemen von Siemens (Ausgabe vom Januar 1992) ausgesagt, daß Pigmente und Substrate in der Lage sein müssen, Temperaturen von wenigstens 200ºC bei einem Druck von 2,4 · 10&sup5; Pascal (Pa) auszuhalten. Das Schmelzen bei solchen Temperaturen und Drücken schränkt die Zusammensetzung der Substrate ein, auf die das trockene Tonerpulver aufgebracht werden kann, da ein Substrat die zum Schmelzen verwendeten Temperaturen ohne merkliche chemische oder physikalische Schäden aushalten muß.
In einem Versuch, weitere Prozesse zum Aufschmelzen trockenen Toners auf ein Substrat zu entwickeln, wurde ein hoher Druck im Bereich von etwa 14 Megapascal (MPa) bis etwa 28 MPa (2000 bis 4000 psi) verwendet, um ein Schmelzen bei niedrigeren Temperaturen zu erreichen. Hierbei würde bei einem idealen Prozeß zum Schmelzen trockenen Toners keine Geräteaufwärmzeit und eine minimale Leistungseingabe erforderlich sein und ein verringerter Qualitätsverlust der Fixierwalze auftreten. Unglücklicherweise bewirken die Schmelzdrücke, wie die oben angegebenen, die für eine angemessene Druckqualität erforderlich sind, eine erhebliche Druckbeschädigung des Substrats. Dieser Typ einer Beschädigung führt beispielsweise zu einer Glättung des Papiers und zu einem unbefriedigenden glänzenden Aussehen.
Es wurden zahlreiche Versuche unternommen, eine kontaktfreie Schmelztechnik zu verwenden, bei der keine Oberfläche die Seite des Papiers berührt, auf der sich das trockene Tonerpulver befindet, bevor das Schmelzen abgeschlossen ist. Beispielsweise kann ungeschmolzenes trockenes Tonerpulver Lösungsmitteldämpfen ausgesetzt werden, die das Bindemittel im trockenen Tonerpulver erweichen und auf diese Weise ein Schmelzen herbeiführen, wie beispielsweise im US-Patent 2 684 301 (Mayo) offenbart ist. Im US-Patent 4 311 723 (Mugraner) ist auch ein Dampfschmelzsystem offenbart, bei dem ein Trichlorotrifluoroethan und entweder Aceton oder Methylenchlorid in einer azeotropen Mischung verwendet wird.
Für ein Schmelzen trockenen Tonerpulvers bei hohen Temperaturen oder bei hohen Drücken tritt auch die weitere Anforderung eines komplexen Geräts auf, das in der Lage ist, mit gleichmäßiger Wärme oder gleichmäßigem Druck auf die Substratoberfläche einzuwirken. Andererseits ist das Aufschmelzen trockenen Tonerpulvers auf ein Substrat durch Lösungsmitteldämpfe auf Substrate beschränkt, die durch die chemische Wirkung der Lösungsmittel nicht beschädigt werden würden, und es ist dabei der zusätzliche Verarbeitungsschritt des Hindurchführens des Substrats durch eine Kammer erforderlich, die die Lösungsmitteldämpfe enthält. Weiterhin ist es wahrscheinlich, daß die Verwendung von Lösungsmitteldämpfen unerwünschte Folgen für die Umwelt hat, und Druckmechanismen, bei denen solche Schmelzprozesse auf chemischer Grundlage verwendet werden, können wiederum erheblichen Regulierungen hinsichtlich des Freigebens der Lösungsmittel an die Atmosphäre unterworfen werden.
Es besteht demgemäß ein Bedarf daran, einen bei niedriger Temperatur und niedrigem Druck arbeitenden lösungsmittelfreien chemischen Schmelzprozeß bereitzustellen, der relativ einfach und wirtschaftlich zu verwirklichen ist.

Zusammenfassung der Erfindung

Gemäß der vorliegenden Erfindung werden Anzeigeartikel und Verfahren zu ihrer Herstellung dargelegt, durch die einige der Beschränkungen der bisher bekannten Artikel und Verfahren überwunden werden. Eine Erscheinungsform der Erfin dung ist ein Anzeigeartikel nach Anspruch 1 oder 9. In der hier verwendeten Bedeutung bezeichnet "transparent" das unter Verwendung eines gewöhnlichen Spektrophotometers bestimmte Durchlassen von wenigstens 90% des einfallenden sichtbaren Lichts im elektromagnetischen Spektrum (etwa 400-700 Nanometer).
Das geschmolzene trockene Tonerpulver kann alternativ haftend auf das zweite Substrat statt auf die erste Oberfläche des ersten Substrats oder sowohl auf das erste als auch auf das zweite Substrat aufgebracht werden.
Bevorzugte erfindungsgemäße Artikel sind jene, bei denen die konkaven Formen der rückreflektierenden Schicht durch Tripelspiegelelemente festgelegt sind, wobei beispielsweise dann, wenn die rückreflektierende Schicht ein Laminat aus einem Polymethylmethacrylat-(PMMA)-Schichtmaterial und einer Polycarbonatschicht aufweist, wobei das PMMA-Schichtmaterial die glatte Oberfläche aufweist, die Carbonatschicht mehrere geometrische Vorsprünge aufweist, welche wenigstens zwei ebene Seitenflächen aufweisen, wodurch die mehreren konkaven Formen festgelegt sind. Weiterhin sind die erste und die zweite Haftschicht vorzugsweise gleich, und sie weisen ein klebriges Copolymer mit einem Hauptteil Isooctylacrylat und einem kleineren Teil Acrylsäure auf, und das Haftmittel des trockenen Tonerpulvers ist ein nicht klebriges Acrylat. Bevorzugte klebrige Copolymere sind jene, die etwa 95,5 Gewichtsprozent Isooctylacrylat und etwa 4, 5 Gewichtsprozent Acrylsäure aufweisen. Die transparente Schutzschicht enthält vorzugsweise ein Copolymer von Ethylen und Acrylsäure oder PMMA, Polyurethan und dergleichen.
Eine weitere Erscheinungsform der Erfindung sind Verfahren zur Herstellung der Anzeigeartikel nach Anspruch 19.
Die Mischung des trockenen Tonerpulvers wird vorzugsweise in Form von Sichthinweisen, wie durch ein Computerprogramm gebildeten alphanumerischen Symbolen, aufgebracht, dies ist jedoch nicht erforderlich. Tatsächlich kann die Mischung des trockenen Tonerpulvers auf die ganze Oberfläche von einem der Substrate aufgebracht werden.
Alternativ kann die Mischung des trockenen Tonerpulvers auf eine Schutzschicht aufgebracht werden, und die Haftschicht kann darüber aufgebracht werden, woraufhin das Substrat aufgebracht wird. Eine weitere Alternative besteht darin, zuerst die Mischung des trockenen Tonerpulvers und dann die schichtförmig aufbringbare Mischung, die das klebrige Haftmittel enthält, auf eine Schutzschicht aufzubringen, woraufhin die mit dem klebrigen Haftmittel beschichtete Schutzschicht, in der sich das trockene Tonerpulver befindet, und ein Substrat, auf das das gleiche oder ein anderes trockenes Tonerpulver zuvor aufgebracht wurde, zusammengedrückt werden.
Weitere Erscheinungsformen und Vorteile der Erfindung werden nach dem Betrachten der Kurzbeschreibung der Figuren der Zeichnung und der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen, welche folgen, verständlich werden.

Kurzbeschreibung der Zeichnung

Fig. 1 ist eine (vergrößerte) Schnittansicht eines Teils einer Ausführungsform eines ersten Anzeigeartikels gemäß der Erfindung,
Fig. 2 ist ein schematisches Diagramm eines Verfahrens zur Herstellung der Artikel gemäß der Erfindung unter Verwendung geprägter Substrate,
Fig. 3 ist ein schematisches Diagramm eines Verfahrens zur Herstellung der Artikel gemäß der Erfindung unter Verwendung eines glatten Substrats, wobei das Bild auf das Substrat gedruckt wird,
Fig. 4 ist eine (vergrößerte) Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform eines Anzeigeartikels gemäß der Erfindung,
Fig. 5 ist eine (vergrößerte) Schnittansicht einer besonders bevorzugten Ausführungsform eines Anzeigeartikels,
Fig. 6 ist ein Diagramm des Datenflusses innerhalb des bevorzugten Computerprogramms gemäß der vorliegenden Erfindung,
Fig. 7 ist ein Prozeßsteuer-Flußdiagramm für das bevorzugte Computerprogramm gemäß der vorliegenden Erfindung,
Fig. 8 ist eine Darstellung der Mache-Zeichen-Funktion des Programms,
Fig. 9 ist eine Darstellung der Scanfunktion des Programms,
Fig. 10 ist eine Darstellung der Kontrastfunktion des Programms,
Fig. 11 ist eine Darstellung der Mache-Zeichenkette- Funktion des Programms,
Fig. 12 ist eine Darstellung eines Teils der Skalierungsfunktion des Programms,
Fig. 13 ist eine Darstellung eines zweiten Teils der Skalierungsfunktion des Programms,
Fig. 14 ist eine Darstellung der Zusammenführungsfunktion des Programms, und
Fig. 15 ist eine Darstellung der Druckfunktion des Programms.
Diese Figuren sind nicht maßstabgerecht und dienen nur zum Veranschaulichen der Erfindung.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

1. Klebrige druckempfindliche Haftmittel

Die vorliegende Erfindung beruht auf der Entdeckung, daß trockenes Tonerpulver, das ein nicht klebriges Haftmittel enthält, bei einer von etwa 20ºC bis etwa 125ºC (bevorzugt bei etwa 25ºC) reichenden Temperatur und einem von etwa 250 bis etwa 1500 Kilopascal (kPa), vorzugsweise von etwa 690 bis etwa 1380 kPa (abhängig von der Temperatur und der Zeit bei der Temperatur und dem Druck) reichenden Druck unter Verwendung eines stark klebrigen druckempfindlichen Haftmittels (PSA) wirksam auf eine Substratoberfläche aufgeschmolzen werden kann.
In der hier verwendeten Art bedeutet der Begriff "geschmolzen", daß bei Betrachtung unter einem Mikroskop bei einer 40fachen Vergrößerung keine Teilchen des trockenen Tonerpulvers im Bild vorhanden sind, und es sind vorzugsweise bei einer 70fachen Vergrößerung keine Teilchen des trockenen Toners sichtbar.
Die Klebrigkeit bezeichnet "die Eigenschaft eines Materials, die es ihm ermöglicht, bei Kontakt mit einer anderen Oberfläche sofort eine Bindung mit einer meßbaren Stärke auszubilden". (American Society for Testing and Materials (ASTM) test no. D1878-61T, ASTM Bull. No. 221,64 (1957)). Eine übliche von ASTM verwendete Prüfvorrichtung ist eine Polyken-Sonden-Klebrigkeitsprüfvorrichtung, die nach "Handbook of Adhesives", dritte Ausgabe, S. 656 (1990) einen ein ebenes Ende aufweisenden Stab (gewöhnlich aus Stahl) mit einem Durchmesser von 5 mm aufweist, der an eine Meßdose angeschlossen ist. Das Instrument hebt die Sonde mechanisch an, um einen Kontakt mit dem PSA herzustellen, hält sie während einer vorgegebenen, in 10 Schritten von 0,1 bis 100 Sekunden veränderbaren Kontaktzeit dort und zieht die Sonde dann mit einer geregelten Geschwindigkeit zurück, die in Schritten 0,02 bis 2 cm/s geändert werden kann. Das sich auf irgendeiner Unterlage befindende PSA wird auf dem ebenen Boden eines umgekehrten Metallbechers angebracht, wobei sich in dem Boden ein Loch befindet, durch das die Sonde eintritt. Demgemäß kann der Kontaktdruck unter Verwendung von Bechern oder ringförmigen Gewichten verschiedener Masse geändert werden. Die üblichsten Prüfbedingungen, über die berichtet wurde, sind ein Kontaktdruck von 100 g/cm, eine Kontaktzeit von 1 Sekunde und eine Zurückziehgeschwindigkeit von 1 cm/s (gewöhnlich mit der Kurzbezeichnung 100, 1, 1 bezeichnet).
Experimentelle Werte der mit einer Polyken-Sonde ermittelten Klebrigkeit werden bei Angabe aller Bedingungen durch eine Grammkraft ausgedrückt. Bei der vorliegenden Erfindung werden die Ausdrücke "klebrig" und "stark klebrig" austauschbar verwendet, und sie bedeuten, daß das betreffende PSA eine gemäß ASTM D1878-61T gemessene mit einer Sonde ermittelte Klebrigkeit von wenigstens 500 g (100, 1, 1), vorzugsweise wenigstens 1000 g, aufweist, während der Begriff "nicht klebrig" bedeutet, daß es eine Klebrigkeit von höchstens 400 g (100, 1, 1) aufweist.
Bei der Erfindung nützliche klebrige PSAs können auch dadurch gekennzeichnet werden, daß sie eine unter Verwendung eines Standard-Testverfahrens gemessene von etwa 170 bis etwa 1000 gm/cm und bevorzugt von etwa 390 bis etwa 560 gm/cm reichende "180º-Abziehfestigkeit" aufweisen. Bei diesem Verfahren wird die zum Entfernen (d. h. Abziehen) eines PSA- beschichteten Substrats von einem Testsubstrat erforderliche Kraft, wenn das PSA-beschichtete Substrat vom Testsubstrat abgezogen wird, als "Abziehfestigkeitswert" bezeichnet. Eine Standardglasplatte wird unter Verwendung eines Lösungsmittels gereinigt (beispielsweise durch einmal erfolgendes Waschen mit Diacetonalkohol und danach dreimal erfolgendes Waschen mit n-Heptan). Eine Probe mit einer PSA-Rückseitenbeschichtung wird dann bei sehr geringer Spannung entlang der Mitte der Standardglasplatte aufgebracht, wobei sich die PSA-Seite unten befindet. Die Probe wird dann einmal mit einem 2,04-kg- Handroller abgerollt. Die Standardglasplatte wird dann in einer Standard-Abziehfestigkeits-Prüfvorrichtung, wie der unter dem Handelsnamen "IMASS" bekannten, an einer horizontalen Andruckplatte befestigt. Ein Ende der Probe wird dann an einem Haken angebracht, der ein Teil der Abziehfestigkeits- Prüfvorrichtung ist. Die Probe wird dann unter einem Winkel von 180º von der Standardglasplatte abgezogen (d. h. ein Ende der Probe wird zum anderen Ende hin gezogen), indem die Andruckplatte bei einer Geschwindigkeit von 228,6 cm/min (90 Zoll/min) horizontal bewegt wird, und die erforderliche Kraft wird für verschiedene Haltezeiten in gm/cm der Probenbreite aufgezeichnet.
Die Scherfestigkeit ist ein Maß für die Kohäsion oder die innere Festigkeit eines Haftmittels. Sie beruht auf dem Betrag der zum Abziehen eines Haftstreifens von einer ebenen Standardfläche parallel zur Fläche, auf der er mit einem festgelegten Druck befestigt wurde, erforderlichen Kraft. Sie wird in Abhängigkeit von der zum Abziehen einer Standardfläche eines mit dem Haftmittel beschichteten Plattenmaterials von einer Prüftafel aus Edelstahl bei Beanspruchung durch eine konstante Standardbelastung erforderlichen Zeit (in Minuten) gemessen. Die Tests werden an mit dem Haftmittel beschichteten Streifen ausgeführt, die so auf eine Edelstahltafel aufgebracht werden, daß ein 12,5 mm · 12,5 mm messender Abschnitt jedes Streifens in festem Kontakt mit der Tafel steht, wobei ein Endabschnitt der Tafel frei ist. Die Tafel, an der der beschichtete Streifen angebracht ist, wird in einem Gestell gehalten, so daß die Tafel eine Winkel von 178º mit dem freien Ende des ausgestreckten Bands bildet, das dann durch Anwenden einer Kraft von einem Kilogramm gespannt wird, wobei die Kraft durch ein an das freie Ende des beschichteten Streifens angehängtes Gewicht ausgeübt wird. Es werden 2º weniger als 180º verwendet, um jegliche Abziehkräfte auszuschließen, wodurch eine genauere Bestimmung der Haltefähigkeit des geprüften Bands gewährleistet wird. Die für jedes Beispiel eines Bands zum Trennen von der Prüftafel verstrichene Zeit wird als die Scherfestigkeit festgehalten. Die innere Kohäsionsfestigkeit (Scherfestigkeit) von nützlichen klebrigen PSAs kann von etwa 1 Minute bis zu über 10000 Minuten reichen.
Die Verwendung von stark klebrigen PSAs für das bei geringer Temperatur und geringem Druck stattfindende Schmelzen von trockenem Tonerpulver kann Prozeß- und Produktvorteile liefern, die normalerweise nur mit Materialien oder Prozessen erreicht werden, die ein durch Naßmachen oder Auflösen des trockenen Tonerpulvers erfolgendes Aufbringen auf ein Substrat ermöglichen. Beispielsweise kann ein PSA ein trockenes Tonerpulver wirksam bei geringen Temperaturen bis herab zur Zimmertemperatur (etwa 25ºC) wirksam schmelzen. Ein Vorteil der Verfahren der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß trockenes Tonerpulver bequem auf eine größere Vielzahl von Substraten aufgeschmolzen werden kann als dies zuvor möglich war, insbesondere auf jene Substrate, die Hochtemperatur-Schmelzprozessen nicht standhalten. Solche Substrate sind beispielsweise empfindliche zusammengesetzte Materialien und rückreflektierende Schichtmaterialien.
Eine erste Ausführungsform 100 eines gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung hergestellten Artikels ist in Fig. 1 schematisch als Querschnitt (vergrößert) dargestellt. Der Artikel 100 weist ein Substrat 102 auf, das eine erste Fläche 104 und eine zweite Fläche 106 aufweist. Eine transparente Hraftschicht 110, die ein stark klebriges PSA aufweist, ist im wesentlichen kontinuierlich auf die erste Fläche 104 aufgeklebt, und mit jenen Abschnitten durchsetzt, die an eine Schicht 108 aus geschmolzenem trockenem Toner angrenzen. Die Schicht 108 aus geschmolzenem trockenem Toner haftet bei dieser Ausführungsform direkt an der Fläche 104 und weist ein geschmolzenes trockenes Tonerpulver auf, das durch das stark klebrige PSA in der Haftschicht 110 wenigstens teilweise gelöst oder naß gemacht ist. Der Artikel 100 weist weiterhin eine Schutzschicht 116 auf, die an der Haftschicht 110 haftet. Beim in Fig. 1 dargestellten Artikel 100 ist die Schicht 116 eine transparente Deckschicht. Die Schicht 108 aus geschmolzenem trockenem Toner weist vorzugsweise Sichthinweise auf, die für einen Betrachter durch die transparente Deckschicht 116 und die Haftschicht. 110 hindurch gegen den Hintergrund der Substratfläche 104 sichtbar sind.
Verwendbare klebrige PSAs sind typischerweise und vorzugsweise bei Zimmertemperatur stark und permanent klebrig, sie haften an Substraten, ohne daß mehr erforderlich ist als der Druck einer Hand, und es ist nicht nötig, sie durch Wasser, ein Lösungsmittel oder Wärme zu aktivieren.
Klebrige PSAs, die bei der vorliegenden Erfindung verwendbar sind, sind aus Alkylacrylatpolymeren und -copolymeren, Copolymeren von Alkylacrylaten mit Acrylsäure, Terpolymeren von Alkylacrylaten, Acrylsäure und Vinyllactaten, Alkylvinyletherpolymeren und -copolymeren, Polyisoalkylenen, Polyalkydienen, Alkyldien-Styren-Copolymeren, Styren-Isopren- Styren-Blockcopolymeren, Polydialkylsiloxanen, Polyalkylphenylsiloxanen, Naturgummis, synthetischen Gummis, chlorierten Gummis, Latexkrepp, Kolophonium, Cumaronharzen, Alkydpolymeren und Polyacrylatestern und Mischungen davon ausgewählt. Beispiele davon sind u. a. Polyisobutylene, Polybutadiene oder Butadien-Styren-Copolymere sowie Mischungen davon (diese Polymere und Copolymere weisen vorzugsweise keine reaktiven Anteile auf, d. h. sie werden bei Vorhandensein von Luft nicht oxidiert), auf Silicon beruhende Verbindungen, wie Polydimethylsiloxan und Polymethylphenylsiloxan in Kombination mit anderen Harzen und/oder Ölen.
Verwendbare klebrige PSAs sind u. a. auch klebrig gemachte thermoplastische Harze und klebrig gemachte thermoplastische Elastomere, wobei das Mittel zum Erzielen der Klebrigkeit eine oder mehrere Verbindungen enthält, durch die die Klebrigkeit der Verbindung erhöht wird. Ein Beispiel eines klebrig gemachten thermoplastischen Harzes, der als ein aggressiv klebriges PSA nützlich ist, ist die Kombination eines Vinylacetat/Ethylencopolymers, das unter der Handelsbezeichnung VYNATHENE EY 902-30 bekannt ist (von Quantum Chemicals, Cincinnati, Ohio erhältlich), mit im wesentlichen gleichen Teilen der unter den Handelsbezeichnungen PICCOTEX LC (ein durch Copolymerisation von Vinyltoluol und Alpha-Methylstyrenmonomeren erzeugtes wasserklares thermoplastisches Harz mit einem Ring-und-Kugel-Erweichungspunkt von etwa 87- 95ºC, das von Hercules Incorporated, Wilmington, DE erhältlich ist) und WINGTACK 10 (ein von Goodyear Chemical erhältliches flüssiges aliphatisches C-5-Petroleum-Kohlenwasserstoffharz) bekannten Mittel zum Erzielen der Klebrigkeit und eines organischen Lösungsmittels in der Art von Toluol. Ein Beispiel eines als ein stark klebriges PSA verwendbaren klebrig gemachten thermoplastischen Elastomers ist die Kombination des unter der Handelsbezeichnung KRATON G1657 (von Shell Chemicals erhältlich) bekannten Styren- Poly(Ethylen-Butylen)-Styren-Blockcopolymers mit einem oder mehreren der unter der Handelsbezeichnung REGALREZ (von Hercules) bekannten Kohlenwasserstoffharze mit einem geringen Molekulargewicht und einem organischen Lösungsmittel in der Art von Toluol. Diese beiden Formulierungen können unter Verwendung einer Messerstreichmaschine aufgebracht und luftgetrocknet oder luftgetrocknet und dann in einem Ofen getrocknet werden. Die Erfindung ist natürlich nicht auf die Verwendung dieser speziellen Kombinationen thermoplastischer Harze, thermoplastischer Elastomere und Mittel zum Erzielen der Klebrigkeit beschränkt.
Die gegenwärtig bevorzugten PSAs sind wegen ihrer erhöhten Lagerbeständigkeit und ihrer Widerstandsfähigkeit gegenüber dem Verlieren einer Klebrigkeit unter Atmosphärenbedingungen auf Acryl beruhende Copolymerhaftmittel, wie im US- Patent Re 24 906 offenbart ist. Ein Beispiel eines solchen auf Acryl beruhenden Copolymers ist ein 95,5 : 4,5 (in Gewichtsteilen von jedem gemessen) Isooctylacrylat/Acrylsäurepolymer. Ein weiteres bevorzugtes Haftmittel ist das Copolymer aus einer Kombination dieser beiden Monomere mit einem Gewichtsverhältnis von 90. 10. Weitere bevorzugte Haftmittel sind Terpolymere von Ethylacrylat, Butylacrylat und Acrylsäure, Copolymere von Isooctylacrylat und Acrylamid sowie Terpolymere von Isooctylacrylat, Vinylacetat und Acrylsäure.
Klebrige PSAs, die bei der Erfindung verwendbar sind, können mit einer schichtförmig aufbringbaren Zusammensetzung, die ein organisches Lösungsmittel, wie eine Heptan : Isopropanol-Lösungsmittelmischung, aufweist, schichtförmig aufgebracht werden, und das Lösungsmittel kann nachfolgend verdampft werden, wobei eine druckempfindliche Haftmittelschicht zurückbleibt. Die Schicht 110 ist vorzugsweise von etwa 0,038 Zentimeter (cm) bis etwa 0,11 cm (5 bis 15 Millizoll) dick, wenn das Substrat ein rückreflektierendes Schichtmaterial ist.

2. Trockenes Tonerpulver

Bei Betrachtung unter einem Mikroskop, beispielsweise bei einer 40fachen, vorzugsweise bei einer 70fachen Vergrößerung, erscheint das in der Schicht 108 (Fig. 1) aus geschmolzenem trockenem Toner vorhandene geschmolzene trockene Tonerpulver als innerhalb der Grenzen der Schicht kontinuierlich verteilt, und es sind, falls überhaupt, wenige diskrete Teilchen des trockenen Tonerpulvers sichtbar. Dies ist ein Beleg dafür, daß die Schicht 108 aus geschmolzenem trockenem Toner durch Bestandteile in der Haftschicht 110 ausreichend geschmolzen ist, so daß die Grenzen zwischen diskreten Pulverteilchen verringert oder beseitigt sind, und das trockene Tonerpulver wird in diesem Zustand als schmelzend beigemischt angesehen. Es sei jedoch bemerkt, daß eine mikroskopische Untersuchung darauf hingewiesen hat, daß ein chemisches Schmelzen des in der Schicht 108 aus geschmolzenem trockenem Toner vorhandenen trockenen Tonerpulvers zu keinem Wandern des trockenen Tonerpulvers durch die Haftschicht geführt hat, was bedeutet, daß kein unbeabsichtigtes Verwischen der durch die Schicht 108 aus trockenem Toner gebildeten Bilder auftritt.
Die Grundeigenschaften von trockenen Tonerpulvern sind bekannt und beispielsweise in Tutorial: Dry Toner Fundamentals, Imaging Materials Seminar Series, Seventh Annual Toner & Developer Industry Conference (16. bis 18. September 1990), von T. I. Martin beschrieben worden. Es sei auch auf das ebenfalls übertragene US-Patent 5 085 918 verwiesen. Trockene Tonerpulver sind im allgemeinen ungiftig, haben ausgezeichnete Fließeigenschaften, sind beim Speichern stabil und weisen eine hohe Übertragungswirksamkeit auf. Mischungen trockener Tonerpulver weisen Farbstoffe und normalerweise nicht klebrige Binde-Haftmittel auf, die nur bei erhöhten Temperaturen (also weit oberhalb der Umgebungstemperatur) klebrig werden. Andere wahlweise vorgesehene Zusatzstoffe, wie Ladungssteuermittel, magnetische Zusatzstoffe, Füllmaterial-Zusatzstoffe, Oberflächenzusatzstoffe und leitende Zusatzstoffe, können in ein trockenes Tonerpulver aufgenommen werden, um die Eigenschaften des Toners anzupassen.
Die bevorzugten Binde-Zusatzstoffe für trockenes Tonerpulver sind durch eine relative hohe Transparenz und Klarheit gekennzeichnet. Weiterhin weisen die bevorzugten Binde-Zusatzstoffe Glasübergangstemperaturen (Tg) von etwa -15ºC bis etwa 150ºC, vorzugsweise von etwa 35ºC bis etwa 110ºC und bevorzugt von etwa 50ºC, auf. Die bevorzugten Binde-Zusatzstoffe für trockenes Tonerpulver werden auf der Grundlage ihrer möglicherweise starken chemischen Wechselwirkungen mit der zu bedruckenden Oberfläche ausgewählt. Als Faktoren, die zum Erzielen der möglicherweise starken chemischen Wechselwirkung zu berücksichtigen sind, sind insbesondere die Wahrscheinlichkeit des Bildens von Bindungen, wie ionischer oder kovalenter Bindungen, Donator-Akzeptor-Bindungen sowie sekundärer Bindungen, wie Wasserstoffbindungen und von-der-Waals- Bindungen zwischen dem Binde-Zusatzstoff für das trockene Tonerpulver und der zu bedruckenden Oberfläche, vorgesehen. Zum Beurteilen des Potentials können die relevanten Bindungsenergien aus Lehrbüchern, wie "Adhesion and Adhesives: Science and Technology" von A. J. Kinloch, 1987, University Press Cambridge, Großbritannien, erhalten werden.
Weiterhin können die bevorzugten Binde-Zusatzstoffe für trockenes Tonerpulver, wenn sie in einem trockenen Tonerpulver aufgenommen sind, bei Temperaturen von etwa 20ºC bis, etwa 125ºC, vorzugsweise bei Zimmertemperatur (etwa 25ºC) laminiert werden. Beispielsweise weist das von "Minnesota Mining and Manufacturing Company" aus St. Paul, Minnesota erhältliche wohlbekannte rückreflektierende Schichtmaterial der Marke REFLECTO-LITE eine Polyvinyl-Butyral-Oberfläche auf, und es können daher während des Laminierens eines Ethylenacrylsäure-(EAA)-Copolymer-Schutzfilms auf dem rückreflektierenden Schichtmaterial kompatible Bindemittel, die das Laminieren trockener Tonerpulver bei Temperaturen von etwa 20ºC bis etwa 125ºC bewirken, geschmolzen werden. Die Laminiertemperaturen beziehen sich auf jene, die an der Oberflä che von Laminierwalzen meßbar sind. Die Temperaturen an laminierten Oberflächen können geringer sein als die hier erwähnten Laminiertemperaturen. Es sind Binde-Haftmittel bevorzugt, die bei Temperaturen von etwa 25ºC verwendet werden können. Bevorzugte Binde-Haftmittel für trockenes Tonerpulver sind auch gegen eine Verschlechterung durch Ultraviolettlicht (UV-Licht) widerstandsfähig, und sie haften an der Oberfläche, auf die der Toner gedruckt wird.
Binde-Haftmittel für trockenen Toner müssen in der Hinsicht zweifach wirken, daß sie das leichte Fließen des trockenen Tonerpulvers als ein Pulver ermöglichen müssen und daß sie bei Temperaturen schmelzen müssen, die im Bereich von etwa 20ºC bis etwa 125ºC liegen. Sie sind vorzugsweise auch mit einem weiten Bereich klebriger PSAs verträglich. Eine große Vielzahl von Verbindungen kann als Binde-Haftmittel für trockenes Tonerpulver dienen, wobei dies Polymere in den allgemeinen Klassen von Polyestern, Epoxidharzen, Polyalkylacrylaten, Polyalkylmethacrylaten, Polyurethanen, Zelluloseestern, Polycarbonaten, Polyolefinen, Polyvinylacetalen, Fluor enthaltenden Polymeren, thermoplastische Elastomere, wie Ionomere und ionomere Copolymere, Copolymere von Styren mit n-Butylmethacrylat, n-Butylacrylat oder Butadien sowie Copolymere von Ethylen oder Propylen und Vinylacetat, Acrylsäure oder Methacrylsäure einschließt, jedoch nicht auf diese beschränkt ist.
Ein geeignetes nicht klebriges Binde-Haftmittel für trockenes Tonerpulver kann ein alkyl-substituiertes Acrylat- oder Methacrylatpolymer, wobei die Alkylgruppen 1 bis 9 Kohlenstoffatome aufweisen, oder Mischungen solcher Acrylate und insbesondere eines Copolymers von Methyl- und Butylmethacrylaten (wie beispielsweise die von Rohm & Haas Company erhältlichen und unter den Handelsbezeichnungen ACRYLOID B-66 und ACRYLOID B-48 bekannten) sein. Andere geeignete nicht klebrige Binde-Haftmittel sind Polyvinylacetale, beispielsweise Polyvinylbutyral (wie die von Monsanto Chemical Company erhältlichen Polyvinylbutyrale B-90 oder B-72 der Marke BUTVAR), Polyolefine, Polyester (wie PE-200D der Marke VITEL von Goodyear Tire & Rubber Company oder Polyester mit einer Carboxylendung der Marke ARAKOTE 3000, wahlweise in Mischung mit einem mehrfunktionellen Epoxidharz (Triglycidylisocyanurat) der Marke ARAL-DITE PT810, die beide von Ciba-Geigy Chemical Company erhältlich sind) sowie Vinylharze (wie das von Union Carbide Corporation erhältliche Vinylharz VAGH der Marke VINYLITE, ein Copolymer von Vinylchlorid und Vinylacetat).

3. Ladungsträger

Geeignete Ladungsträger können Mittel zum Steuern positiver oder negativer Ladungen sein, die abhängig vom Typ des verwendeten Druckers zur Verwendung als Zusatzstoffe bei Formulierungen von trockenen Tonerpulvern vorgesehen sind. Beispiele positiv geladener Steuermittel sind Copolymere von Butyl- und Methylmethacrylat (wie ein Acrylpolymer der Marke TRIBLOX PC-100 (erhältlich von E. I. DuPont de Nemours Company)). Ein Beispiel eines geeigneten negativ geladenen Steuermittels ist das unter der Handelsbezeichnung T-77 bekannte von Hodogaya Chemical Co. Ltd. Tokyo (JP) bekannte, das ein Azofarbstoff-Metallkomplex (schwarz) ist. Ein anderer verwendbarer negativ geladener Träger ist COPY CHARGE NX VP 434 (quaternäres Ammoniumsalz) von Hoechst-Celanese, der farblos ist. Ein anderer verwendbarer farbloser, negativ geladener Träger ist BONTRON E-82 (ein Metallkomplex eines Alkylderivats von Salicylsäure) von Orient Chemical Co., Port Newark, N. J. Polyester und Vinylharze können auch als Ladungsträger verwendet werden. Ein bevorzugter Acrylcopolymer- Ladungsträger hat die folgenden Eigenschaften: ein von etwa 2000 bis 5000 reichendes Molekulargewicht, eine von etwa 53ºC bis 59ºC reichende Glasübergangstemperatur (Tg), einen Einsetzpunkt von etwa 46ºC und einen durch NMR gemessenen Stickstoffgehalt von etwa 1%. Bevorzugte Ladungsträger sind auch relativ lichtdurchlässige oder transparente Materialien, und sie sind gegen eine Verschlechterung durch UV-Licht widerstandsfähig. Für ein schwarzes trockenes Tonerpulver ist ein transparenter Ladungsträger nicht wesentlich. Beispielsweise kann ein von Orient Chemical Co. erhältlicher Azinfarbstoff (Nigrosine Solvent Black 7, CI#50415 : 1) als ein Ladungsträger für einen solchen Toner verwendet werden. Die am stärksten bevorzugten Ladungsträger sind Acrylpolymere (d. h. Alkylacrylate oder Alkylmethacrylate) mit einer Aminfunktionalität (d. h. funktionelle Gruppen unter Einschluß von Aminstickstoff oder quaternärem Ammoniumstickstoff).
Geeignete Farbmittel können Pigmente, wie PIGMENT RED 179 oder 224, die von Harmon-Mobay Chemical Company erhältlich sind, PIGMENT YELLOW 110 oder PIGMENT VIOLET 37, die von Ciba-Geigy Company erhältlich sind, PIGMENT GREEN 7 oder 36, die von Sun Chemical Company erhältlich sind, das unter der Handelsbezeichnung PIGMENT BLUE 15;1 oder BLUE 15;6 bekannte von BASF erhältliche Farbmittel, das unter der Handelsbezeichnung REGAL 500R (Rußschwarz) bekannte von Cabot Corporation erhältliche Farbmittel, das unter der Handelsbezeichnung HELIOGEN BLUE K6911D bekannte Farbmittel (von BASF erhältlich) und das unter der Handelsbezeichnung PROJET 900MP bekannte Farbmittel (von ICI Ltd. erhältlich) sein (wobei das letztgenannte manchmal in erster Linie zur Infrarotabsorption verwendet wird). Geeignete Farbmittel können auch Farbstoffe in der Art des von Color-Chem International Corporation erhältlichen unter der Handelsbezeichnung AMAPLAST YELLOW bekannten oder des von DuPont Company erhältlichen LATYL BRILLIANT BLUE BGA sein. Pigmente oder Farbstoffe sollten allgemein gegen eine chemische Verschlechterung durch Schadstoffe aus der Umgebung und eine Verschlechterung durch UV-Licht widerstandsfähig sein. Die Pigmente sind vorzugsweise in einem Dispersionsharz dispergiert, und es ist beispielsweise RED 229 in einem unter der Handelsbezeichnung ACRYLOID B-66 bekannten Acrylharz in einem Gewichtsverhältnis von 1 : 3 dispergiert. Eine solche Dispersion hilft dabei, die geringe Pigmentteilchengröße zu erhal ten, die zum Erzielen eines lichtdurchlässigen Bilds erwünscht ist.
Das geschmolzene trockene Tonerpulver auf rückreflektierenden Zeichen ist vorzugsweise für alle Farben mit Ausnahme von schwarz lichtdurchlässig. Das heißt, daß wenigstens 10% des in den Bereich des geschmolzenen trockenen Toners eintretenden Lichts außer bei Rußschwarz durch das geschmolzene trockene Tonerpulver tritt. Bei sich aus der Verwendung von Rußschwarz ergebenden schwarzen Bildern ist das geschmolzene trockene Tonerpulver jedoch vorzugsweise lichtundurchlässig. Das heißt, daß nichts von dem in den schwarzen Bereich eintretenden Licht durch das geschmolzene trockene Tonerpulver tritt.
Geeignete trockene Tonerpulver können durch Kombinieren von etwa 64% bis etwa 98% eines nicht klebrigen Binde- Haftmittels, etwa 1% bis etwa 20% eines Ladungsträgermittels und etwa 1 Gewichtsprozent bis etwa 16 Gewichtsprozent eines Farbmittels hergestellt werden, wobei vorzugsweise von etwa 76% bis etwa 92% des nicht klebrigen Binde-Haftmittels mit etwa 2% bis etwa 12% des Ladungsträgermittels und mit etwa 6% bis etwa 12% des Farbmittels kombiniert werden und bevorzugt etwa 88% des Binde-Haftmittels mit etwa 4% des Ladungsträgermittels und etwa 8% des Farbmittels kombiniert werden, wobei alle Prozentsätze als Gewichtsprozente des Gesamtgewichts der trockenen Tonerpulvermischung angegeben sind.

4. Aufbringen trockenen Tonerpulvers auf Substrate

Das nicht klebrige Binde-Haftmittel, das Farbmittel und wahlweise das Ladungsträgermittel (für ein elektrophotographisches Drucken erforderlich) und andere wahlweise vorgesehene Inhaltsstoffe können unter Verwendung eines Doppelschneckenextruders in der Art eines Doppelschneckenextruders mit veränderlicher Geschwindigkeit, beispielsweise eines Modells mit einem Zahnradantrieb von Baker Perkins mit einem Rheocord-Drehmoment-Strömungsmesser von Haake mechanisch gemischt werden (und das Binde-Haftmittel sowie der Ladungsträger können geschmolzen werden). Der Doppelschneckenextruder erzeugt während des Extrudierens vorzugsweise eine Temperatur von etwa 150ºC bis etwa 225ºC. Das extrudierte Produkt kann mit einer Hammermühle und dann einer Strahlmühle bearbeitet werden, um eine Mischung mit von etwa 5 bis 100 Mikrometer, vorzugsweise von etwa 5 bis 50 Mikrometer und bevorzugt von etwa 5 bis 20 Mikrometer reichenden Teilchengrößen zu erzeugen. Eine geeignete Strahlmühle ist die NPA- Überschall-Strahlmühle vom Modell PJM IDS-2, die von Nippon Pneumatic Manufacturing Company erhältlich ist. Das sich ergebende Material kann im Tonermagazin eines Laserdruckers verwendet werden.
Geeignete zu bedruckende Oberflächen können aus Materialien bestehen, die aus Polyalkylacrylaten, Polyalkylmethacrylaten, Polyestern, Vinylpolymeren, Polyurethanen, Zelluloseestern, Fluorpolymeren, Polycarbonaten, Polyolefinen, ionomeren Copolymeren, und Copolymeren von Ethylen oder Propylen mit Acrylsäure, Methacrylsäure oder Vinylacetat ausgewählte Polymere aufweisen. Geeignete rückreflektierende Schichtsubstrate sind unter anderem die unter den Handelsbezeichnungen HIGH INTENSITY der Marke SCOTCH-LITE und der Marke REFLECTO- LITE bekannten rückreflektierenden Schichtmaterialien. Die Oberflächenschichten dieser Substrate können aus Polyalkylacrylaten oder Polyalkylmethacrylaten (insbesondere Polymethylmethacrylat (PMMA)) Polyestern, Vinylpolymeren und Polyvinylacetalen, wie beispielsweise Polyvinylbutyralen, bestehen. Die rückreflektierenden Schichtmaterialien der Marken SCOTCH-LITE und REFLECTO-LITE sind von Minnesota Mining and Manufacturing Company, St. Paul, Minnesota ("3M") erhältlich.
Es kann irgendeiner einer Anzahl von Prozessen verwendet werden, um trockenes Tonerpulver auf ein Substrat aufzubringen, um Artikel der Erfindung herzustellen, wobei diese ein elektrophotographisches Druckens, ein Siebdrucken, ein Spritzdrucken und dergleichen einschließen.
Ein bevorzugter Prozeß ist das elektrophotographische Drucken. Zum Verwirklichen der vorliegenden Erfindung kann ein breiter Bereich von elektrophotographischen Druckern verwendet werden. Ein geeigneter Drucker ist ein von 3M erhältlicher Multifunktionsdrucker vom Modell 1800 der Marke 3M. Der Drucker vom Modell 1800 wurde ursprünglich für eine automatische Papierzufuhr ausgelegt, er kann jedoch auch mit zusammenhängenden Bahnen arbeiten, wobei die Modifikationen innerhalb des Stands der Technik liegen. Die hier beschriebenen trockenen Tonerpulver ersetzen den gewöhnlich zusammen mit dem Drucker verwendeten Toner. Der Drucker des Modells 1800 ist ein Drucker mit zwei Betriebsarten. Der Drucker kann von Karten mit Öffnungen von 35 mm oder von einem Mikrofilm drucken. Der Drucker nimmt auch digitale Informationen von einem Leitrechner (wie einem Computer von Sun Microsystems) in Form von Rasterdateien an. Ein weiterer geeigneter Drucker ist ein von 3M erhältlicher Drucker LBQ LASER PRINTER vom Modell 679 der Marke 3M. Dieser Drucker wird vorzugsweise in Zusammenhang mit einer ebenfalls von 3M erhältlichen Steuereinrichtung vom Modell 1811 CONTROLLER der Marke 3M verwendet. Diese beiden Drucker sind zu einer horizontalen und vertikalen Auflösung von 200 Punkten je Zoll (dpi) (d. h. 79 Punkten je Zentimeter oder 3,95 Linienpaaren je Millimeter) fähig, und sie nehmen Dateien mit Rasterdaten von einem rastergestützten Leitsystem (wie einem Computer von Sun. Microsystems) oder über einen Vektor-Raster-Umwandler von einem vektorgestützten Leitsystem an.
Es sind Standardcomputerprogramme zum Festlegen eines zu druckenden Bilds in Form von Rasterdateien gut bekannt. Viele dieser Programme weisen jedoch den Nachteil auf, daß es ihnen beim Definieren eines Bilds an Geschwindigkeit mangelt und/oder daß sie dazu neigen, Bilder mit unannehmbar "rauhen" Rändern zu erzeugen, wenn sie auf Größen vergrößert werden, die typischerweise für ein alphanumerisches Bild auf einem Nummernzeichen (also mit einer Höhe von etwa 6,0 cm) verwendet werden. Beispielsweise stellen ArtisanTM, ein von Media Logic, Inc. aus Santa Monica, Kalifornien erhältliches Graphikdruckprogramm und SunDrawTM, ein von Sun Microsystems, Inc. aus Mountain View, Kalifornien erhältliches Graphikdruckprogramm jeweils Zeichendateien mit einem Ein-Bit-Raster bereit, die nur etwa 20% der Auflösung des Programms dieser Erfindung aufweisen.
Das bevorzugte Computerprogramm ist in der Lage, die beste Auflösung des Druckers, also 200 Punkte je Zoll (also etwa 79 Punkte je Zentimeter oder 3,95 Punkte je Millimeter) zu verwenden. Das Programm sieht auch eine Anzahl von "Aufforderungsbildschirmen" für einen Videobildschirm vor, um es einem Bediener zu ermöglichen, ein Bild für ein alphanumerisches Identifizieren auf einem Nummernschild oder einem anderen Substrat zusammenzustellen und zu überprüfen. Die Bilder werden in verkleinerter oder in der Größe verringerter Form überprüft, um es zu ermöglichen, daß das Bild für ein ganzes Nummernschild oder ein anderes Substrat auf einem Videobildschirm betrachtet wird.
Das Computerprogramm der vorliegenden Erfindung kann allgemein mit Bezug auf die Übersichten aus den Fig. 6 und 7 verstanden werden. In der folgenden Beschreibung werden zwei Formen von Rasterdateien erwähnt: Rohrasterdateien und Sun-Rasterdateien. Mit "Rohrasterdateien" sind Rasterdateien gemeint, die einen speziellen Identifizierkopfteil zur Erkennungs- und Verarbeitungskompatibilität innerhalb des Programms dieser Erfindung aufweisen. Fachleute werden erkennen, daß viele alternative Identifizierkopfteil-Typen verwendet werden könnten, um Rasterdatei-Datenstrukturen innerhalb eines Programms intern konsistent zu machen.
In Fig. 6 ist ein dem Programm zugeordnetes Gesamt-Datenflußmuster dargestellt. Die Daten, die dem das Programm abarbeitenden Computer zu Anfang zugeführt werden, können entweder als ein mit dem Auge lesbares Bild, wie ein auf Papier vorhandenes Bild, das optisch abgetastet und bei der Scannerschnittstelle eingegeben werden kann, bereitgestellt sein, oder das Bild kann statt dessen durch das Programm entwickelt werden, wie es bei den für Nummernschilder erzeugten alphanumerischen Zeichen der Fall ist.
Von der Scannerschnittstelle aus wirkt die Scanfunktion auf das eingegebene Bild und wandelt es in eine 8-Bit-Sun- Rasterdatei um, die Graustufeninformationen enthält. Die Kontrastfunktion wandelt die 8-Bit-Rasterdatei in eine 1-Bit- Sun-Rasterdatei um, die in Schwarz-Weiß-Form vorliegt.
Die Daten zum Definieren eines Bilds können auch unter Verwendung der Zeichenfunktion bereitgestellt werden. Die durch die Zeichenfunktion erzeugten Daten werden in einer Zeichenbibliotheksdatei gespeichert. Die Mache-Zeichenkette- Funktion wird verwendet, um mehrere Dateien mit einzelnen Zeichen aus der Zeichendatei zu kombinieren und dann die kombinierten Daten zu bearbeiten und sie in eine 1-Bit-Sun- Rasterdatei umzuwandeln. Sobald ein Bild als ein 1-Bit-Sun- Rasterdatenformat verfügbar ist, kann die Zusammenführungsfunktion und/oder die Skalierungsfunktion verwendet werden, um das endgültige Bild zu vergrößern oder zu modifizieren. Eine 1-Bit-Sun-Rasterdatei kann durch die Druckfunktion in eine 1-Bit-Rohrasterdatei umgewandelt und dann über eine Versatec-Druckerschnittstelle, um eine Umwandlung von der Rasterform in ein latentes mit einem Laser geschriebenes Bild auf einer wiederverwendbaren Trommeloberfläche vorzunehmen, zum Drucker gesendet werden. Wie zuvor erklärt wurde, werden Teile des trockenen Tonerpulvers von den Teilen des latenten Bilds der wiederverwendbaren Oberfläche angenommen und nachfolgend auf die zu bedruckende Polymeroberfläche übertragen.
Im Datenflußdiagramm aus Fig. 6 repräsentiert der große Außenkreis alles das, was von dem Programm oder der Software gemäß dieser Erfindung innerhalb des Computers liegt. Die vier kleineren Kreise repräsentieren Dateiklassen, wie 8-Bit- Sun-Rasterdateien, komprimierte 1-Bit-Sun-Rasterdateien, 1- Bit-Sun-Rasterdateien (unkomprimiert) und 1-Bit-Rohrasterdateien. Innerhalb der Klasse der 1-Bit-Sun-Rasterdateien können mehrere Typen auftreten. Beispielsweise könnte eine 1- Bit-Sun-Rasterdatei eine sich aus einem gescannten Bild, einem durch ein Programm entwickelten Bild, wie einem einzelnen alphanumerischen Zeichen, ergebende Datei, eine sich aus der Operation der Zusammenführungsfunktion bezüglich einer bereits existierenden 1-Bit-Sun-Rasterdatei ergebende Datei oder eine sich aus der Operation der Skalierungsfunktion bezüglich einer bereits existierenden 1-Bit-Sun-Rasterdatei ergebende Datei sein. Die Dateien können durch den Druckprozeß oder durch wohlbekannte Bildschirm-Vorbetrachtungsprogramme untersucht werden. Die 1-Bit-Sun-Rasterdateien weisen einen 36-Byte-Kopfteil auf, der die Datenlänge der Datei, die Rasterzeilenlänge und die Rasterzeilenhöhe sowie die Anzahl der Zeilen je Bild angibt. Eine 1-Bit-Rohrasterdatei muß zum Vergleich für den Drucker vordefiniert werden. Die Druckfunktion benötigt Dateien mit einem Kopfteil, der die Definition der Zeilenbreite aufweist, die typischerweise als 400 Bytes je Zeile vordefiniert ist.
Wie in Fig. 7 dargestellt ist, zeigt ein Prozeßsteuerungs-Flußdiagramm den wesentlichen Logikablauf des Programms durch alle Funktionen. Eine Bilddatei wird beginnend mit der Scanfunktion unter Verwendung der Kontrastfunktion von Graustufen in eine 1-Bit-Sun-Rasterdatei umgewandelt. Ein Benutzer kann überwachen und bestätigen, daß eine Bilddatei dem gewünschten Bild entspricht. Falls dies nicht der Fall ist, kann der Benutzer diese Bilddatei bearbeiten oder das Bild erneut scannen. Ein Benutzer kann diese Sequenz wiederholen, bis das Bild annehmbar ist. Die Annehmbarkeit eines Bildes ist für den Benutzer rein subjektiv, bei einem typischen Nummernschild wird ein annehmbares Bild jedoch typischerweise in Form von großen, kräftigen alphanumerischen Bereichen auf einem unbedruckten Hintergrund erkannt. Weiterhin sind die Ränder des alphanumerischen Bereichs wohldefinierte glatte Linien oder Kurven. Sobald eine annehmbare Bilddatei vorhanden ist, geht der Benutzer zum nächsten Entscheidungskasten über.
Ein Benutzer kann alternativ unter Verwendung der Mache- Zeichen-Funktion Zeichendateien durch ein Programm erzeugen. Eine Sammlung von Zeichendateien wird in komprimierter Form in einer Bibliothek gespeichert. Es kann für jeden vollständigen Satz von Bildern eine andere Bibliothek gebildet werden. Von den komprimierten Zeichendateien in einer Bibliothek kombiniert die Mache-Zeichenkette-Funktion einen bestimmten ausgewählten Satz von Dateien, um eine Kette von Zeichen zu bilden. Falls eine gewünschte Bildzeichenkette beispielsweise "ABC" wäre, würde die Mache-Zeichenkette-Funktion erstens die Datei für "A" erhalten, zweitens die Datei für "B" erhalten, drittens die Datei für "C" erhalten, viertens die Dateien zusammenfügen und fünftens die zusammengefügte Datei als eine 1-Bit-Sun-Rasterdatei speichern.
Als nächstes kann ein Benutzer prüfen, ob das Bild eine annehmbare Größe aufweist. Falls sie nicht annehmbar ist, kann der Benutzer die Skalierungsfunktion verwenden, um die Größe dieses Bilds zu erhöhen oder zu verringern. Falls beispielsweise ein der Freiheitsstatue entsprechendes Bild eingescannt wurde, könnte die Bildgröße hinsichtlich der Form annehmbar, jedoch unannehmbar klein sein und beispielsweise nur die Hälfte der gewünschten Größe aufweisen. Der Benutzer könnte die Bildgröße unter Verwendung der Skalierungsfunktion verdoppeln. Sobald die Skalierungsfunktion verwendet wird, wird eine neue 1-Bit-Sun-Rasterdatei gebildet.
Der nächste Schritt dient dazu, eine Zeichenkette und ein weiteres Bild unter Verwendung der Zusammenführungsfunktion zu beurteilen. Beispielsweise könnte die Datei der Freiheitsstatue mit einer Zeichenkettendatei für eine Fahrzeugidentifikationsnummer kombiniert werden, wobei die beiden anfänglichen Dateien und die letzte Datei 1-Bit-Sun-Rasterdateien sind. Weitere Dateien können nachfolgend hinzugefügt werden, wobei jeweils eine zur Zeit hinzugefügt wird, oder es können drei oder vier Bilder in einem Arbeitsgang kombiniert werden.
Sobald eine gewünschte kombinierte Bilddatei gebildet wurde, kann die Datei gedruckt werden. Jede beliebige 1-Bit- Sun-Rasterdatei kann von der Druckfunktion angenommen und zu einer Versatec-Druckerschnittstelle gesendet werden. Fach leute werden erkennen, daß Rohrasterdateien alternativ zu anderen Typen von Druckerschnittstellen gesendet werden könnten, die Fähigkeit haben, Rohrasterdateien anzunehmen und Rasterdrucker anzusteuern. Die Druckfunktion kann auch eine Anzahl von Druckdateien annehmen und sie sequentiell zum Drucker senden.
Es folgt eine mit Bezug auf die Fig. 8 bis 15 gegebene detailliertere Beschreibung der speziellen Funktionen des bevorzugten Programms.
Wie im Flußdiagramm aus Fig. 8 dargestellt ist, ermöglicht es die Mache-Zeichen-Funktion des Programms einem Benutzer, Dateien für spezielle Bilder durch ein Programm herzustellen. Bei Fahrzeugidentifikationsnummern für Nummernschilder kann es ein Benutzer beispielsweise wünschen, einen Satz alphanumerischer Zeichen herzustellen.
Es wird auf dem Computerbildschirm eine graphische Benutzerschnittstelle angezeigt, um den Benutzer bezüglich dieser und anderer Funktionen zu unterstützen und aufzufordern. Der Benutzer wählt zuerst eine geeignete Zeichengrößeneingabe aus oder nimmt diese an. Die Mache-Zeichen-Funktion des Programms nimmt die Zeichengrößeneingabe an und ermöglicht als nächstes das Programmieren einer Gruppe von Standardrasterzeilen, die als Teile von Zeichen innerhalb eines Satzes von Zeichen wiederholt werden. Die Mache-Zeichen-Funktion bezeichnet auch eine "Bibliothek" oder ein Verzeichnis zum Speichern der hergestellten Zeichendateien. Als nächstes geht das Programm zur Aufforderung für das nächste herzustellende Zeichen über. Für einen Satz von alphanumerischen Zeichen wird der Prozeß 36 mal, einmal für jede Zahl und jeden Buchstaben, wiederholt. Für jedes Zeichen muß jede Rasterzeile geprüft werden. Der nächste Zeilenzählwert ermöglicht das fortschreitende Vorgehen zur nächsten Rasterzeile der Zeichendatei. Beispielsweise weist eine Datei mit 3 Zoll (7,6 cm) hohen Zeichen bei einer Auflösung von 200 Punkten je Zoll etwa 600 Rasterzeilen auf, die etwa 600 horizontalen Zeilen entsprechen.
Falls eine bestimmte Rasterzeile einem Teil des Zeichens entspricht, der in einem wiederholten Format oder einem Standardformat vorhanden ist, wird dieses Standardformat verwendet. Beispielsweise weist ein Buchstabe "I" zwei gekreuzte oder horizontale Balken auf, die durch einen aufrechten oder vertikalen Balken verbunden sind. Im Bereich des aufrechten Balkens weist jede Rasterzeile einen Teil oder ein Zeilensegment des aufrechten Balkens auf. Demgemäß verwendet jede Rasterzeile, die durch den aufrechten Balken verläuft, das vorerzeugte Standard-Rasterzeilensegment, um den für die Zeichendatei "I" erforderlichen Programmieraufwand zu verringern. In ähnlicher Weise können Standard-Rasterzeilensegmente für die beiden gekreuzten Balken hergestellt werden. Als nächstes entscheidet der Benutzer, ob weitere Rasterzeilen erforderlich sind, um die Datei herzustellen. Falls beispielsweise die Zeile mit der Nummer 300 geschrieben wurde und dieselbe Zeile bis zur Zeile 600 wiederholt wird, wird die nächste Zeile aufgerufen.
Ein alternativer Logikweg wird verfolgt, wenn eine Standardzeile nicht geeignet ist. Dies ist beispielsweise bei den Kurven im Buchstaben "C" der Fall. Das Programm berechnet in Abhängigkeit von der Größe der zu druckenden Zeichen, wo der gedruckte Teil für jede Rasterzeile auftreten würde.
Typischerweise sind Zeichendateien nicht lang, wenngleich die komplexeren alphanumerischen Zeichen, wie "S", "2" und "5" normalerweise relativ groß sind.
Einer der letzten Arbeitsgänge der Mache-Zeichen-Funktion besteht darin, die Datei zu komprimieren. Das Komprimieren von Dateien dient dazu, den Gesamtumfang der Daten in der Datei zu verringern, und er verwendet den Speicher wirksamer und beschleunigt den Datenabruf bei späteren Funktionen.
Die Logik der Scanfunktion ist in Fig. 9 dargestellt. Die Scanfunktion bewirkt wiederum, daß die Anzeige eines Bildschirms der Benutzerschnittstelle den Benutzer auffordert und unterstützt. Die Scanfunktion nimmt zuerst einen Satz von Scannerparametern hinsichtlich der Größe des Bilds an. Die Scanfunktion stellt sicher, daß die gewählten Parameter derart sind, daß der Scanner die den durch die Parameter angegebenen Zeilen entsprechende Anzahl von Zeilen liefern kann. Parameter, die die angenommenen Grenzen überschreiten, werden zurückgewiesen, und der Benutzer wird aufgefordert, geeignete Parameter zu liefern. Als nächstes wird eine Kommunikationsleitung zum Scanner geöffnet und eine Ausgangsdatei zum Annehmen der Daten geöffnet. Beispielsweise ist ein Howtec-Scanner in der Lage, die folgenden Auflösungen zu erzielen: 75 Punkte je Zoll, 100 Punkte je Zoll, 150 Punkte je Zoll, 200 Punkte je Zoll und 300 Punkte je Zoll.
Der Scanner liefert dann Zeile für Zeile Informationen, die dem gescannten lesbaren Bild entsprechen. Die Informationen werden Zeile für Zeile in die Ausgangsdatei eingeschrieben. Die sich ergebenden Scandaten liegen in einem 8-Bit- Format vor, so daß sie Graustufeninformationen für jedes Pixel oder jeden Punkt enthalten. Falls ein Bild bei einer Auflösung von 300 Punkten je Zoll über 10 Zoll abgetastet wird, würde dies mit 3000 Zeilen und 3000 Wiederholungen der Logikschleife einhergehen. Schließlich würden die Scannervorrichtung und die Ausgangsdatei geschlossen werden.
Wie in Fig. 10 dargestellt ist, wird die Kontrastfunktion verwendet, um die Graustufen-8-Bit-Bildinformation vom Scanner in ein Schwarz-Weiß-(bedruckt/nicht bedruckt)-System umzuwandeln, das für ein reflektierendes Zeichen besser geeignet ist. Ein Benutzerschnittstellen-Bildschirm von der Kontrastfunktion fordert einen Dateinamen an. Falls die Datei existiert, ruft das Programm sie auf und fährt fort. Die Funktion unterstützt den Benutzer zuerst beim Wählen des Punkts des besten Kontrasts, d. h. einer bestimmten Zahl zwischen 0 und 255, die als beste willkürliche Unterteilung zwischen Graustufenwerten, die als schwarz angesehen werden, und zwischen Graustufenwerten, die als weiß angesehen werden, dient. Im allgemeinen wird der Punkt des besten Kontrasts aus der Verteilungskurve der gegen den Graustufenwert aufgetragenen Häufigkeit von Ereignissen gefunden. Auf einer solchen Verteilungskurve ist der Punkt des besten Kontrasts ein Minimum (vorzugsweise das tiefste Minimum), das sich zwischen einem Paar von Maxima befindet (im Gegensatz zu einem sich an einem Ende der Graustufe befindenden Minimum).
Nach dem Auswählen des Punkts des besten Kontrasts wird die Datei durch Ändern der Daten von einem 8-Bit-Dateikopf in einen 1-Bit-Dateikopf umgewandelt. Die Umwandlung teilt die Gesamtdateilänge im wesentlichen durch 8 und ändert die Graustufentöne zu schwarz oder weiß. Jede Rasterzeile wird gelesen, bis das Ende der Datei gefunden worden ist. Falls 600 Rasterzeilen verwendet werden, wird der Prozeß 600 mal wiederholt. Innerhalb der Daten wird jedes Byte, das Graustufeninformationen repräsentiert, die größer sind als der Kontrastpunkt, auf 0 gesetzt. Bytes, die kleiner sind als der Kontrastpunkt, werden auf 1 gesetzt. (Es sei bemerkt, daß beim 1-Bit-Rasterformat 0 weiß gleicht und daß bei einem 8- Bit-Rasterformat 0 schwarz gleicht). Sobald das Ende jeder Rasterzeile erreicht wurde, wird mit der nächsten Rasterzeile begonnen, bis alle Daten verarbeitet wurden, und die Datei wird dann geschlossen.
Wie in Fig. 11 dargestellt ist, fordert die Mache-Zeichenkette-Funktion zunächst eine Benutzereingabe an und nimmt diese an, welche aus einer Zeichenkette und einem Zeichentyp, entsprechend einer vordefinierten Bibliothek, bestehen. Beispielsweise sind die bevorzugten Zeichen für ein siebenstelliges Nummernschild für die USA, welches 6 Zeichen und ein Leerzeichen aufweist, etwa 3 Zoll hoch und etwa 1,25 Zoll breit (sie messen also 7,6 cm · 3,2 cm).
Die Datei für jedes gewählte Zeichen wird abgerufen und entkomprimiert, um ein 1-Bit-Rasterformat bereitzustellen. Die Parameter der Ausgangsdatei werden als nächstes berechnet. Dabei werden die Breiten aller Zeichendateien addiert und die Breite mit der Höhe des Zeichens kombiniert. Für ein Nummernschild mit 6 Buchstaben, die jeweils eine Bildgröße mit einer Höhe von 3 Zoll (7,6 cm) und einer Breite von 1,25 Zoll (3,2 cm) aufweisen, muß die Datei etwa 900000 Punkte aufnehmen (d. h. 1,25 Zoll/Buchstabe · 6 Buchstaben · 200 Punkte je Zoll) · (3 Zoll/Buchstabe · 200 Zeilen/Zoll). Die Dateien werden kombiniert, indem zuerst eine Zeile aus jeder Datei ausgelesen wird. Jede dieser Zeilen sollte vom obersten Teil des Bilds an dieselbe Anzahl von Zeilen aufweisen. Die Zeilen werden als nächstes zusammengefügt, um eine einzige Zeile zu bilden. Der Prozeß führt schließlich zu einem Satz von 600 Ausgangszeilen. Die Ausgangszeilen werden dann in eine Ausgangsdatei eingeschrieben. Schließlich wird die Ausgangsdatei komprimiert und zur Bibliothek übertragen.
Wie in den Fig. 12 und 13 dargestellt ist, wird die Skalierungsfunktion am besten als eine zweiteilige Funktion erklärt. Im ersten in Fig. 12 dargestellten Teil wird die vertikale Abmessung des Bilds durch Hinzufügen oder Subtrahieren von Rasterzeilen vergrößert oder verkleinert. Im zweiten Teil wird die horizontale Abmessung des Bilds durch Hinzufügen oder Subtrahieren von Daten von jeder Rasterzeile vergrößert oder verkleinert.
Wie in Fig. 12 dargestellt ist, gibt ein Benutzer den Dateinamen und den Skalierungswert zuerst an oder ein. Der Skalierungswert kann ein beliebiger Wert von 0 bis 2,0 in Inkrementen von einem Zehntel sein. Ein Skalierungswert von 2,0 bedeutet, daß die Breite und die Höhe des Bilds verdoppelt werden, und das sich ergebende Bild wird daher die vierfache Fläche des ursprünglichen Bilds aufweisen. Falls umgekehrt ein Skalierungsfaktor von 0,5 gewählt ist, ist das sich ergebende Bild halb so hoch und halb so breit wie das Original, und die Fläche beträgt ein Viertel von diesem. Der Prozeß wird zur klaren Beschreibung für einen Skalierungsfaktor von 2,0 erklärt (d. h. die Höhe und die Breite des Bilds wird verdoppelt).
Als nächstes wird das ursprüngliche Bild vollständig in den Puffer eingelesen. Die ursprüngliche Datei wird als eine zweidimensionale Matrix von Zeilen und einer Höhe behandelt. Der Algorithmus findet zunächst die Zeilensegmente für die erste Zeile. Die erste Zeile wird vorübergehend als "y" oder "vorhergehende Zeile" bezeichnet. Es wird die nächste Zeile gefunden und vorübergehend mit "x" oder "aktuelle Zeile" bezeichnet. Die beiden Zeilen werden ausgewertet, um eine Zeile zu berechnen, die zwischen die vorhergehende und die aktuelle Zeile eingefügt wird, und es wird dadurch damit begonnen, die Bildhöhe zu verdoppeln. Anfangspunkte von Zeilensegmenten (also von Teilen, die gedruckt werden) werden gemittelt, um einen Zeilensegment-Anfangspunkt für die neue Zeile zu bestimmen. In ähnlicher Weise werden Endpunkte gemittelt, um den Endpunkt für das neue Zeilensegment zu bestimmen. Falls ein Anfangspunkt der Zeile y beispielsweise bei einem Raster Nr. 232 liegt und der Anfangspunkt der Zeile x bei einem Raster Nr. 234 liegt, beginnt das Zeilensegment in der neuen Zeile bei einem Rasterpunkt 233. Falls der Endpunkt der Zeile y bei 555 liegt und der Endpunkt der Zeile x bei 575 liegt, liegt der neue Endpunkt des Zeilensegments bei 565. Als nächstes werden die Punkte zwischen dem Anfang und dem Ende des neuen Zeilensegments mit "Einsen" aufgefüllt, so daß diese Punkte als ein schwarzes Zeilensegment gedruckt werden. Es gibt für manche Zeilen mehrere Zeilensegmente, es werden jedoch alle Zeilensegmente in den Zeilen x und y, die übereinstimmen oder einander teilweise überlappen, in der oben angegebenen Weise behandelt.
Das Ergebnis ist eine zwischen der Zeile y, die sich oben befindet, und der Zeile x, die sich unten befindet, eingefügte neu berechnete Zeile sowie ein Bild mit einer vergrößerten Höhe. Zum Fortfahren muß eine neuere Zeile berechnet werden, um zwischen der aktuellen Zeile und der als nächstes folgenden Zeile des Originalbilds eingefügt zu werden. Für Skalierungsfaktoren zwischen 1,0 und 2,0 werden proportional weniger Einfügungen neu berechneter Zeilen vorgenommen. Für Skalierungsfaktoren von weniger als 1,0 wird eine proportionale Anzahl von Zeilen gelöscht, und es brauchen keine neuen Zeilen berechnet zu werden.
Im zweiten Teil der Skalierungsfunktion wird die Länge des zu druckenden Zeilensegments vergrößert oder verkleinert, wie in Fig. 13 dargestellt ist. Jedes Pixel oder jeder Punkt wird als ein Element einer vertikalen Spalte behandelt. Vertikale Spalten werden berechnet und eingefügt, um das Bild zu erweitern, oder sie werden alternativ gelöscht, um das Bild zu verkleinern, was von den im ersten Teil der Skalierungsfunktion verwendeten Skalierungsfaktoren abhängt.
Die sich aus der Skalierungsfunktion ergebende vollständige Bilddatei ist im 1-Bit-Sun-Rasterformat gehalten und wird in eine neue Datei geschrieben. Die neue 1-Bit-Sun- Rasterdatei kann zusammengeführt, skaliert oder gedruckt werden.
Wie in Fig. 14 dargestellt ist, ermöglicht es die Zusammenführungsfunktion einem Benutzer, mehrere Bilddateien zu einer einzigen Datei zu kombinieren. Der Benutzer beginnt damit, die Dateien, die zusammengeführt werden sollen, zu identifizieren, und die Dateinamen einzugeben. Als nächstes berechnet die Funktion die Abmessungen für die Datei, die auf der Grundlage der Abmessungsparameter der zusammenzuführenden Dateien ausgegeben werden. Falls ein unbedruckter Rand erwünscht ist, werden die Randwerte zu den Dateiabmessungen hinzugefügt, und die obersten Randzeilen werden in die neue Datei eingeschrieben. Als nächstes bestimmt die Funktion, ob weitere Zeilen zu kombinieren sind. Nachfolgend werden Rasterzeilen, jeweils eine von jeder Datei, zu einer einzigen neuen Rasterzeile kombiniert und in die neue Datei eingeschrieben. Schließlich kann ein unterer Rand hinzugefügt werden.
Die in Fig. 15 dargestellte Druckfunktion beginnt damit, die Dateinamen der zu druckenden Dateien anzunehmen. Falls die Datei nicht existiert, wird der Benutzer benachrichtigt und aufgefordert, einen weiteren Dateinamen einzugeben. Diese Funktion ist vorgesehen, um sequentiell mehrere Dateien zu drucken und Aufforderungen für weitere Dateien zu erzeugen. Wenn alle zu druckenden Dateien identifiziert wurden, geht die Funktion dazu über, eine Eingangsdatei und eine Druckdatei, insbesondere eine 1-Bit-Rohrasterdatei, zu öffnen.
(Eine 1-Bit-Rohrasterdatei ist im Datenflußdiagramm aus Fig. 6 als ein Kreis dargestellt.) Als nächstes wird eine Eingangszeile von der Eingangsdatei gelesen. Die Eingangszeile wird, falls erforderlich, aufgefüllt oder abgeschnitten, um zu gewährleisten, daß die Zeile genau 400 Bytes an Informationen aufweist. Als nächstes werden die Eingangsdatei und die 1-Bit-Rohraster-Ausgangsdatei geschlossen. Sofort danach wird die 1-Bit-Rohraster-Druckdatei wieder als eine Eingangsdatei geöffnet und die Druckervorrichtung (eine Versatec-Druckerschnittstelle) zur Ausgabe geöffnet. Ein Datenblock wird aus der Eingangsdatei ausgelesen. Der Block kann eine beliebige Größe aufweisen, es ist jedoch bevorzugt, daß die gesamte Datei als eine einzige Einheit verwendet wird. Sobald die Daten in den Puffer eingelesen wurden, werden sie zum Drucker übertragen. Am Ende der Datei wird ein Dateiendebefehl zur Druckervorrichtung gesendet, und es wird die nächste zu druckende Datei gefunden.
Bei der vorliegenden Erfindung verwendbare Computerprogramme weisen vorzugsweise eine Anzahl von Programmschritten auf, die in Kombination die Hauptfunktionen des Programms ausführen. Die Programme beinhalten vorzugsweise insbesondere eine Funktion zum Herstellen eines Zeichens, das als ein Bild oder ein Teil eines Bilds verwendet werden kann, eine Funktion zum Scannen von mit dem Auge lesbaren Bildern, eine Funktion zum Einstellen des Kontrasts von Graustufen zu schwarz und weiß, eine Funktion zum Einstellen der Skalierung oder der Größe der Bilddefinition, eine Funktion zum Zusammenstellen der einzelnen Zeichen zu einer Zeichenkette, eine Funktion zum Zusammenführen einer Bilddefinition mit einem zweiten vorzugsweise sich wiederholenden Bild sowie eine Funktion zum Senden der Bilddefinition zu einem Drucker.
Es wird erkannt, daß Farbmittel und Haft-Bindemittel auch die Ladeeigenschaften des sich ergebenden trockenen Tonerpulvers beeinflussen können, falls ein Ladesteuermittel enthalten ist. Es sei beispielsweise auf H. T. Macholdt und A. Sieber, "Triboelectric Charging Properties of Organic Color Pigments", J. Imaging Technology 14 : 89-93 (1988) verwiesen.
Das stark klebrige PSA in der Haftschicht 110 wird nach Eignung für die spezielle Anwendung, also abhängig von der Zusammensetzung des Substrats, des trockenen Tonerpulvers und der Schutzschicht sowie von der Anwendungsumgebung des Artikels ausgewählt. Ein Fachmann in der entsprechenden chemischen Technik wäre auf der Grundlage der hier enthaltenen Lehren in der Lage, die richtige Zusammensetzung für ein klebriges PSA für eine gewünschte Anwendung auszuwählen, um innerhalb der Einschränkungen der Kostenwirksamkeit eine angemessene Bildqualität zu erhalten. Beispielsweise ist das klebrige PSA in der Haftschicht 110 vorzugsweise mit dem nicht klebrigen Binde-Haftmittel des trockenen Tonerpulvers verträglich, so daß sich aus ihrer Kombination beim Schmelzen keine "Trübung" ergibt. Ein klebriges PSA auf Acrylbasis wird typischerweise und vorzugsweise in Zusammenhang mit einem nicht klebrigen Acryl-Binde-Haftmittel für trockenes Tonerpulver verwendet, und diese Kombination wird vorzugsweise laminiert auf eine obere Schicht 104 aus Acryl des Substrats 102 aufgebracht. Das Ladungssteuermittel (falls vorhanden) wäre vorzugsweise ein funktionalisiertes Acryl oder dergleichen.
Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform 100 ist ein Deckfilm 116 als ein permanenter Bestandteil des Artikels 100, beispielsweise als eine schützende Abdeckung für ein Nummernschild, welches ein rückreflektierendes Substrat aufweist, vorgesehen. Bei dieser und ähnlichen Ausführungsformen ist der Deckfilm 116 vorzugsweise wetterfest, gegenüber Ölen und Fett sowie Abgasen widerstandsfähig und transparent. Geeignete Materialien für einen transparenten wetterfesten Deckfilm sind u. a. Copolymere von Etylen und Acrylsäure, Polymethylmethacrylat und andere Polymere und Copolymere auf Acrylatbasis. Veranschaulichende Beispiele geeigneter Deckfilme sind im US-Patent 4 664 966 (Bailey u. a.), im US-Patent 4 767 659 (Bailey u. a.) und im US-Patent 5 085 918 offenbart. Der Deckfilm 116 kann durch die inneren Hafteigenschaften des klebrigen PSAs in der Haftschicht 110 mit dem Rest des Anzeigeartikels 100 verbunden werden. Die Bindung kann alternativ durch physikalische Techniken, wie eine Koronabehandlung oder eine wahlweise vorgesehene Grundierungs- oder Verbindungschicht (nicht dargestellt), die zwischen dem Deckfilm 116 und der Haftschicht 110 angeordnet ist, bereitgestellt oder verstärkt werden.
Bei anderen Ausführungsformen ist das schützende Material 116 nicht transparent. Wenn das Material 116 beispielsweise dafür vorgesehen ist, als eine vorübergehend verwendete Schutzschicht zu dienen, kann beispielsweise ein entfernbares schützendes Kaschierpapier mit einer Dicke von etwa 0,0013 cm bis etwa 0,0076 cm verwendet werden. Bei diesen Ausführungsformen ist das schützende Material 116 dafür vorgesehen, nach dem Herstellen und während des Versendens und Lagerns einen vorübergehenden Schutz zu bieten. Für eine solche Verwendung ist das Material 110 im allgemeinen mit Kerbmarkierungen versehen, um ein einfaches Abziehen des Materials 116 vom Artikel 100 zu ermöglichen. Ein entfernbares Kaschierpapier ist beispielsweise dann nützlich, wenn die Haftschicht 110 des Artikels 100 auf ein transparentes Objekt (beispielsweise ein Fahrzeugfenster) aufgebracht werden soll und wenn die Schicht 108 des trockenen Tonerpulvers durch das Objekt betrachtet werden soll. Wenn es auf ein transparentes Objekt aufgebracht wurde, dient das Substrat 102 wirksam als ein schützendes Material.
Ein vorteilhaftes Merkmal der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß das Substrat 102 aus einer großen Vielzahl von Materialien ausgewählt werden kann, die Metall, Holz, faseriges Schichtmaterial, wie Papier und Karton, Polymer- Schichtmaterialien, rückreflektierende Schichtmaterialien und Kombinationen dieser Materialien umfassen, jedoch nicht auf diese beschränkt sind. Bei vielen besser bekannten Anwendungen würde sich die Auswahl dieser Substrate infolge der Wirkungen der Wärme- und/oder Druckbehandlung, die während des Schmelzprozesses auftreten, als nicht praktizierbar erweisen. Bei bestimmten bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beinhaltet das Substrat 102 rückreflektierende Elemente in einer Polymerschicht, wie eine Schicht mit eingekapselten Linsen (siehe beispielsweise die US-Patente 3 190 178, 4 025 159, 4 896 943, 5 064 272 und 5 066 098), eine Schicht mit eingeschlossenen Linsen (siehe beispielsweise US-Patent 2 407 680) oder rückreflektierende Würfeleckenelemente (siehe beispielsweise die US-Patente 3 684 348, 4 801 193, 4 895 428 und 4 938 563).
Die Schicht 108 aus geschmolzenem trockenem Toner haftet an wenigstens einem Teil der Oberfläche 104 des Substrats 102 bei der Ausführungsform 100 aus Fig. 1. Die Schicht 108 aus geschmolzenem trockenem Toner weist vorzugsweise Sichthinweise, wie alphanumerische Zeichen, Strichcodes, Graphiken, Logos oder Zeichnungen, auf. Diese Artikel können mit weiteren Komponenten kombiniert sein, um Anzeigeartikel für informative und/oder dekorative Zwecke zu erzeugen, dies braucht jedoch nicht der Fall zu sein. Wenngleich die Schicht 108 aus geschmolzenem trockenem Toner im allgemeinen über die Oberfläche des Substrats unzusammenhängend ist, kann bei manchen Ausführungsformen eine zusammenhängende Schicht erwünscht sein. Ein Straßennamenzeichen kann beispielsweise eine zusammenhängende farbige Hintergrundschicht aufweisen.
Falls das Substrat 102 eine rückreflektierende Schicht ist, kann ein Anzeigeartikel für Verkehrssteuermaterialien, rückreflektierende und nicht rückreflektierende Fahrzeugmarkierungen, rückreflektierende Kleidungsstücke, im Haus oder außerhalb des Hauses verwendbare Bezeichnungsprodukte, zerbrechliche Sicherheitsaufkleber, Materialien zur Echtheitsangabe von Produkten, Inventarbezeichnungs-und-Steuerprodukte, Identifikationssysteme oder Nummernschilder verwendet werden. Falls das Substrat 102 eine faserige Schicht ist, kann ein Anzeigeartikel alternativ zum Versenden und Lagern von Behältern, zum Lagern von Anzeigeverpackungen, Dokumenten und dergleichen verwendet werden.
Ein bevorzugtes erfindungsgemäßes Verfahren zum Herstellen eines Anzeigeartikels gemäß dieser Erfindung beinhaltet die Schritte des Aufbringens einer Mischung trockenen Tonerpulvers auf wenigstens einen Teil einer ersten Substratoberfläche und ein darauf folgendes laminiertes Aufbringen einer transparenten Schutzschicht auf die Bildvorläufer-Trägerfläche. Die Schutzschicht weist eine innere klebrige PSA-Haftschicht und einen äußeren Deckfilm auf, und das Laminieren erfolgt, wenn die klebrige PSA-Haftschicht das trockene Tonerpulver berührt (mit geringem Druck) und es schmelzt. Bei einem alternativen zweiten erfindungsgemäßen Verfahren sind die Oberflächen, auf die das trockene Tonerpulver und die klebrige PSA-Haftschicht aufgebracht werden, umgekehrt, d. h. das trockene Tonerpulver wird auf eine Deckschicht aufgebracht, und die das trockene Tonerpulver tragende Deckschicht wird laminiert auf ein Substrat aufgebracht, auf dessen Oberfläche sich eine klebrige PSA-Haftschicht befindet.
Eine Ausführungsform eines Verfahrens zur Herstellung eines Anzeigeartikels gemäß der vorliegenden Erfindung ist in Fig. 2 dargestellt. Bei einem Verfahren 200 wird ein Substrat 202 mit angehobenen Teilen 204 in das Substrat 202 geprägt. Eine Station 206 bringt von einem Vorratsbehälter (nicht dargestellt) erhaltenes trockenes Tonerpulver auf die angehobenen Teile 204 auf. Die Station 206 weist eine sich drehende Trommel 208 auf, die eine Schicht 210 trockenen Tonerpulvers trägt. Die sich drehende Trommel 208, die beispielsweise eine Hartgummiwalze sein kann, berührt die Teile 204 des Substrats 202 oder berührt diese nahezu. Der Kontakt oder nahezu erfolgende Kontakt zwischen der sich drehenden Trommel 208 und dem angehobenen Teil 204 ermöglicht die Übertragung wenigstens eines Teils der Schicht 210 des trockenen Tonerpulvers auf den angehobenen Teil 204 zur Bildung einer Bildschicht 212, ohne daß trockene Tonerpulver auf nicht angehobene Teile 214 des Substrats 202 übertragen werden. Die Übertragung des trockenen Tonerpulvers kann wahlweise durch Erwärmen des Substrats 202 mit einem Heizelement 216 auf eine oberhalb der Zimmertemperatur liegende Temperatur, jedoch unterhalb einer Temperatur, die eine schädliche Wirkung auf das Substrat oder einen Bestandteil des Substrats haben würde, erleichtert werden. Diese Temperatur würde typischerweise unterhalb von etwa 125ºC liegen.
Als nächstes wird ein transparenter Deckfilm 218 von einer Walze 220 bereitgestellt. Die klebrige Haftmittelvorstufe 222, die ein klebriges PSA und ein flüchtiges organisches Lösungsmittel aufweist, wird von einem Vorratsbehälter 224 auf den Deckfilm 218 aufgebracht, um eine transparente Schutzschicht 226 zu bilden. Das Lösungsmittel wird verdampft, und eine Steuerwalze 228 führt die Schutzschicht 226 in die unmittelbare Nähe des Bildträgersubstrats 202 bei einem Walzenspalt 230, der durch Walzen 232 und 234 gebildet ist. Es wird beim Walzenspalt 230 ein ausreichender Druck ausgeübt, um die Schutzschicht 226 mit der Seite, auf der sich das klebrige Haftmittel befindet, nach unten laminiert auf das Substrat 202 aufzubringen, wodurch ein Anzeigeartikel 236 erzeugt wird, auf dem sich ein geschmolzenes trockenes Tonerpulver befindet. Der zum Laminieren des Substrats 202 und der Schutzschicht 226 ausreichende Druck ändert sich abhängig vom verwendeten Substrat, vom verwendeten PSA und von den verwendeten Deckfilmmaterialien. Bei einem Substrat, das ein rückreflektierendes Schichtmaterial mit einer Vinylschutzschicht aufweist und bei dem ein klebriges Acryl-PSA verwendet wird, reicht der Druck beim Walzenspalt 230 typischerweise von etwa 690 kPa (100 psi) bis etwa 1380 kPa (200 psi), wenn die Temperatur etwa 25ºC beträgt und die Geschwindigkeit durch den Walzenspalt etwa 1 bis 100 Meter je Minute beträgt, wobei geringe Geschwindigkeiten im allgemeinen bei einem geringen Druck im Walzenspalt verwendet werden und wobei hohe Geschwindigkeiten im allgemeinen mit einem hohen Druck im Walzenspalt verwendet werden. Das laminierte Aufbringen der Schicht 226 auf das Substrat 202 kann auch durch Aufprägen oder andere ähnliche Prozesse ausgeführt werden. Die Schutzschicht 226 kann alternativ bei einem entfernbaren schützenden Kaschierpapier versehen sein, das auf der Seite der klebrigen PSA-Haftschicht angeordnet ist. Das Kaschierpapier wird von der Seite der klebrigen Haftschicht abgezogen, bevor das Schichtmaterial 226 beim Walzenspalt 230 in die Nähe des bildtragenden Substrats 202 gebracht wird.
Das Substrat 202 kann als zusammenhängende Bahn oder als diskrete Blätter vorgesehen sein. Falls es als eine zusammenhängende Bahn vorgesehen ist, kann die Bahn nach dem Aufbringen des schützenden Deckfilms auf die geeignete Größe geschnitten werden, um fertige Artikel zu erzeugen. Falls das Substrat in Form diskreter Blätter vorgesehen ist, kann der Deckfilm in ähnlicher Weise vorgesehen sein und in Form diskreter Blätter laminiert auf das Substrat aufgebracht werden.
Falls gewünscht, kann das Substrat 202 wahlweise nach dem Aufbringen des trockenen Tonerpulvers, jedoch vor dem Aufbringen des klebrigen Haftmittels behandelt werden, um das physikalische Verschieben des trockenen Tonerpulvers zu verringern und die gewünschte Kantendefinition in der Bildschicht 212 beizubehalten. Diese Behandlung kann beispielsweise ein Durchlaufen eines Walzenspalts oder ein Vorbeilaufen an einem Heizelement 217, wie in Fig. 2 dargestellt ist, bei einer Temperatur von weniger als etwa 150ºC oder unter Verwendung einer statischen Ladung sein, um das trockene Tonerpulver an seinem Ort zu halten, bis die mit klebrigem PSA beschichtete Schutzabdeckung aufgebracht wird.
Eine alternative Ausführungsform eines Verfahrens zur Herstellung eines Artikels ist in Fig. 3 dargestellt, wobei das Substrat nicht geprägt ist. Das Verfahren 300 weist den Schritt des Aufbringens trockenen Tonerpulvers auf die Oberfläche eines Substrats 302 unter Verwendung einer Station 304 auf. Die Station 304 besteht aus einer Laserabbildungsvorrichtung 310 und einer sich drehenden Trommel 306 mit einer wiederverwendbaren Oberfläche 308, die zu Anfang elektrostatisch geladen wird. Die elektrostatische Ladung auf der Oberfläche 308 wird durch die Laserabbildungsvorrichtung 310 geändert, um ein latentes Bild auf der Oberfläche 308 zu bilden, die dann trockenes Tonerpulver von einem Vorratsbehälter 312 annimmt, um eine Schicht 314 des trockenen Tonerpulvers auf wenigstens einem Teil der Oberfläche 308 zu bilden, die in einem dem durch die Laserabbildungsvorrichtung 310 definierten Bild entsprechenden Muster angeordnet wird.
Die von der Oberfläche 308 getragene Schicht 314 aus trockenem Tonerpulver wird in Kontakt oder nahezu in Kontakt mit dem Substrat 302 gebracht und auf seine Oberfläche übertragen, um ein das trockene Tonerpulver tragendes Substrat 317 zu erzeugen. Das übertragene trockene Tonerpulver bildet vorzugsweise eine Bildschicht 316 auf der Oberfläche des Substrats 302. Die wiederverwendbare Oberfläche 308 wird nachfolgend beim Übertragen neuer Bilder auf andere Teile des Substrats 302 oder auf neue Substrate verwendet.
Als nächstes wird ein Deckfilm 320 von einer Walze 322 bereitgestellt. Eine eine klebrige Haftmittelvorstufe aufweisende Schicht 324, die ein klebriges PSA und einen Lösungsmittelträger aufweist, wird von einem Vorratsbehälter 326 auf einen Deckfilm 320 aufgebracht, um eine transparente Schutzschicht 328 zu bilden, wobei das Lösungsmittel verdampft wird. Eine Steuerwalze 330 führt die Schicht 328 in die unmittelbare Nähe des das trockene Tonerpulver tragenden Substrats 317 bei einem Walzenspalt 332, der durch zwei Walzen 334 und 336 gebildet ist. Der Walzenspalt 332 übt einen ausreichenden Druck aus, um den Deckfilm 320 am Substrat 320 anzubringen und das trockene Tonerpulver zu verschmelzen. Wenn das Substrat ein rückreflektierendes Schichtmaterial mit einer Vinylschutzschicht ist und das Binde- Haftmittel für das trockene Tonerpulver aus Acryl sowie dem klebrigen PSA besteht, reicht der Druck bei 25ºC bei einer Bahngeschwindigkeit von etwa 1-100 Meter/min zwischen den Walzen vorzugsweise von etwa 100 bis etwa 200 kPa, wie zuvor erwähnt wurde. Wie beim Verfahren 200 kann das Deckschichtmaterial bereitgestellt werden, wobei die klebrige Haft schicht bereits aufgebracht und durch ein entfernbares schützendes Kaschierpapier geschützt ist. Das Substrat und die Deckschicht können als zusammenhängende Bahnen oder als diskrete Blätter zugeführt werden.
Eine schematische (vergrößerte) Schnittansicht einer zweiten Ausführungsform eines Anzeigeartikels ist in Fig. 4 dargestellt. Ein Anzeigeartikel 400 weist ein Substrat 102 auf, das mit einer klebrigen Haftschicht 408, die ein klebriges PSA enthält, an einen transparenten Deckfilm 420 angeklebt ist, und weist eine Schicht 414 aus geschmolzenem trockenem Tonerpulver auf. Die klebrige Haftschicht 408 ist am Substrat 104 angebracht und mit Ausnahme der an die Schicht 414 angrenzenden Teile im wesentlichen zusammenhängend mit der Oberfläche 418 des transparenten Deckfilms 420 verbunden. Die Schicht 414 aus geschmolzenem trockenem Tonerpulver ist wenigstens teilweise durch das PSA in der klebrigen Haftschicht 408 gelöst oder naß gemacht. Die Schicht 414 weist geschmolzenes trockenes Tonerpulver auf, das auf die Oberfläche 418 des Films 420 aufgebracht wurde und innerhalb der durch das Aufbringen des trockenen Tonerpulvers definierten Grenzen durch Schmelzen mit dem PSA in der Haftschicht 408 vermischt ist. In der fertigen Form weist die Schicht 414 aus trockenem Tonerpulver vorzugsweise Sichthinweise auf, die durch den transparenten Deckfilm 420 für einen Betrachter sichtbar sind.
Ein Verfahren zum Erzeugen des Anzeigeartikels 400 aus Fig. 4 ist in Fig. 3 schematisch dargestellt, wobei das trockene Tonerpulver jedoch durch einen sich drehenden Trommelmechanismus auf einen transparenten Deckfilm und nicht auf das Substrat aufgebracht wird, und wobei eine klebrige Haftschicht auf ein Substrat und nicht auf den transparenten Deckfilm aufgebracht wird.
Bei den in den Fig. 2 und 3 dargestellten Verfahren können wahlweise vorgesehene Verarbeitungsschritte das Haften fördernde Schritte, wie eine chemische und/oder mechanische Behandlung der Oberflächen zum Verstärken des Haftens in der Art eines mechanischen Aufrauhens, einer Koronabehandlung und/oder eines chemischen Grundierens, enthalten. Eine Koronabehandlung von Filmen ist eine wohlbekannte Technik und allgemein in Cramm, R. H. und Bibee, D. V., The Theory of Practice of Corona Treatment for Improving Adhesion, TAPPI, Band 65, Nr. 8, S. 75-78 (August 1982) beschrieben. Beispiele chemischer Grundierungen für Vinyl- und Polyethylenterephthalatfilme sind unter anderem vernetzte Acrylester/Acrylsäure-Copolymere, wie im US-Patent 3 578 622 offenbart ist.
Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung ist eine Erweiterung der Substrattypen, auf die das trockene Tonerpulver aufgebracht werden kann, insbesondere auf Substrate, wie rückreflektierende Schichten, die einem Schmelzen des trockenen Tonerpulvers bei hohen Temperaturen nicht standhalten können. Ein weiterer Vorteil betrifft die zum Herstellen der Artikel gemäß der Erfindung verwendeten Geräte. Kostspielige und komplizierte Geräte sind nicht mehr erforderlich, um trockenes Tonerpulver durch Wärme zu schmelzen. Weil ein geringeres Erwärmen erforderlich ist, werden weniger und nicht so kostspielige Sicherheitsvorrichtugnen benötigt. Zum Aufbringen einer Haftschicht gemäß der vorliegenden Erfindung verwendete Laminiergeräte, wie Walzen, Stempel und dergleichen, sind gewöhnlich weniger kostspielig und neigen weniger zum Ausfallen als Geräte, die zum durch Wärme erfolgenden. Schmelzen trockenen Tonerpulvers verwendet werden. Weiterhin sind die Betriebskosten verringert, wenn die Verfahren der Erfindung angewendet werden, weil die verringerten Heizanforderungen zum Schmelzen trockenen Tonerpulvers auch die Energiekosten senken. Wegen der geringeren Investitionskosten sind die Artikel und Verfahren der Erfindung sowohl für kleine als auch für große Herstellungsabläufe geeignet.
Ein weiterer Vorteil betrifft die Kosten zum Unterbrechen der Produktion von Anzeigeartikeln während eines Herstellungszyklus. Bekannte Verfahren zum Aufbringen und Aufschmelzen trockenen Tonerpulvers auf ein Substrat können zu einer Beschädigung der sich ergebenden Anzeigeartikel führen, wenn die Produktion vor Abschluß eines Herstellungszyklus unterbrochen werden muß. Eine solche Beschädigung ergibt sich häufig aus den hohen Temperaturen, die typischerweise beim Aufschmelzen trockenen Tonerpulvers auf ein Substrat verwendet werden. Dagegen weisen die gemäß den Verfahren der Erfindung erzeugten Artikel keine solchen temperaturbezogenen Schäden auf, falls die Produktion innerhalb eines Zyklus unterbrochen wird, wodurch der auftretende Abfall verringert wird.
Die sich aus der vorliegenden Erfindung ergebenden Produkte sind für eine Betrachtung durch eine Person vorgesehen. Der sich letztlich ergebende Nutzen der Erfindung ist wenigstens teilweise durch die Qualität des erzeugten Bildes bestimmt. Die Bildqualität der gemäß der vorliegenden Erfindung erzeugten Artikel ist genauso gut wie die durch herkömmliche Schmelztechniken, bei denen hohe Temperaturen und/oder Drücke verwendet werden, erzeugte Bildqualität. Gemäß dieser Erfindung hergestellte Artikel weisen eine scharfe Randdefinition, mehr Bilddichte und weniger Lichtstreuung auf als ähnliche Artikel, die durch bekannte Schmelzverfahren geschmolzene Bilder aufweisen.
Ein weiterer Vorteil betrifft die Farbentwicklung bei Artikeln gemäß der Erfindung. Solche Artikel weisen in der Hinsicht eine bessere Farbentwicklung auf, daß sie nicht nur mehr Licht reflektieren, sondern daß die Farben lebendiger und intensiver erscheinen als dies bei Artikeln der Fall ist, die durch bekannte Schmelztechniken hergestellt werden. Die erfindungsgemäßen Artikel werden wegen der verbesserten Farbentwicklung typischerweise gegenüber Artikeln bevorzugt, die durch bekannte Verfahren hergestellt werden.
Die Erfindung ist daher nicht nur zum Vergrößern des Bereichs von Substraten, die zum Aufdrucken und Aufschmelzen trockenen Tonerpulvers geeignet sind, wichtig, sondern sie ist auch als ein kostengünstiges und zweckmäßiges Verfahren zum Erzeugen von Bildern mit sehr hoher Qualität auf vielen verschiedenen Substraten nützlich, wenn eine schützende Deckschicht gewünscht ist.

BEISPIELE

Merkmale und Vorteile dieser Erfindung werden in den folgenden Beispielen weiter veranschaulicht. Es sei jedoch ausdrücklich bemerkt, daß, wenngleich die Beispiele diesem Zweck dienen, die verwendeten speziellen Inhaltsstoffe und Mengen sowie andere Bedingungen und Einzelheiten nicht in einer Weise ausgelegt werden sollten, durch die der Schutzumfang dieser Erfindung unzulässig eingeschränkt werden würde. Alle Anteile und Prozentsätze sind dem Gewicht nach angegeben, falls nichts anderes erwähnt wird.

Beispiel 1

Dieses Beispiel veranschaulicht ein Verfahren zur Herstellung eines besonders bevorzugten Anzeigeartikels gemäß der Erfindung, wie in Fig. 5 in einer Schnittansicht dargestellt ist.
Trockenes Tonerpulver wurde aus einer Mischung hergestellt, die folgendes aufweist: 79 Teile eines unter der Handelsbezeichnung ACRYLOID B-48 (Rohm & Haas Company) bekannten Acryl-Bindemittelharzes, 8 Teile eines unter der Handelsbezeichnung TRIBLOX PC-100 (DuPont Company) bekannten Ladungsträgers, 13 Teile eines unter der Handelsbezeichnung HELIOGEN BLUE K6911D (BASF GmbH) bekannten Farbmittels, 0,2 Teile eines unter der Handelsbezeichnung PROJET 900 MP (ICI Ltd.) bekannten Farbmittels sowie 0,1 Teile eines unter der Handelsbezeichnung CAB-O-SIL TS530 (Cabot Corporation) bekannten Flußzusatzstoffs. Die Komponenten wurden in einem Doppelschneckenextruder mit veränderlicher Geschwindigkeit und einem Zahnradantrieb von Baker Perkins mit einem Rheocord-Drehmoment-Strömungsmesser von Haake gemischt und als eine Mischung in einem Temperaturbereich zwischen 150ºC und 225ºC extrudiert. Die extrudierte Mischung wurde mit einer Hammermühle und nachfolgend mit einer unter der Handels bezeichnung PJM IDS-2 von Nippon Pneumatic Manufacturing Company bekannten Ultraschall-NPK-Strahlmühle bearbeitet. Die mit der Strahlmühle bearbeitete Probe wurde dann klassifiziert, um Material mit einer Teilchengröße zwischen 5 und 20 Mikrometer zu sammeln.
Das trockene Tonerpulver wurde in das Tonermagazin eines Druckers der Marke MODEL 2900 von Siemens gebracht. Der Drucker MODEL 2900 war ursprünglich für Papier vorgesehen, er kann jedoch mit Modifikationen, die innerhalb des Stands der Technik liegen, auch mit zusammenhängenden auf einem Film beruhenden Bahnen arbeiten. Der Drucker ist in der Lage, 240 Punkte je Zoll (94,5 Punkte je Zentimeter) an horizontaler und vertikaler Auflösung zu drucken. Das trockene Tonerpulver wurde durch den Drucker aufgebracht, um das Wort SAMPLE zu bilden. Jeder Buchstabe war etwa 7,3 Zentimeter hoch und etwa 3 Zentimeter breit. Das Substrat zum Drucken war ein etwa 0,0061 cm dicker transparenter Deckfilm aus Ethylenacrylsäure-(EAA)-Copolymer, der auf einem etwa 0,0025 cm dicken entfernbaren Polyethylenterephtalat-(PET)-Träger angeordnet war.
Nach dem Drucken wurde der Film durch einen Walzenspalt bei 100ºC gesendet, was gerade ausreichend ist, um das trockene Tonerpulver an seinem Ort zu halten. Ein rückreflektierendes Schichtmaterial der Marke REFLECTO-LITE von 3M wurde mit einer PSA-Vorstufenmischung, die ein Isooctylacrylat/Acrylsäure-Copolymer im Gewichtsverhältnis 95,5/4,5 und ein Heptan : Isopropanol-Lösungsmittel mit einer trockenen Dicke von etwa 0,1 cm aufweist, auf die reflektierende Oberfläche aufgebracht. Die bedruckte Oberfläche des EAA-Films wurde in Kontakt mit dem mit einem Haftmittel beschichteten rückreflektierenden Schichtmaterial gebracht, und die beiden Materalien wurden mit einer Preßwalzen-Aufbringeinrichtung bei Umgebungstemperatur (etwa 25ºC) laminiert aufgebracht. Der Druck zwischen den Aufbring-Preßwalzen betrug etwa 40 PSIG (276 kPa), und die Geschwindigkeit der Bahn durch die Quetschwalze betrug 1,2 Meter/Min. Die Trägerbahn wurde nach dem Laminieren vom EAA-Film entfernt, was zu einem fertigen Anzeigeartikel 500 führte, wie in Fig. 5 in einem vergrößerten Querschnitt dargestellt ist. Der Artikel 500 besteht aus einem Kunststoff-Kaschierpapier 502, einer klebrigen PSA- Schicht 504 mit einem Isooctylacrylat/Acrylsäure-Copolymer im Gewichtsverhältnis 95,5/4,5, einer weiteren unter der Handelsbezeichnung SCOTCHPACK von 3M Co. erhältliche Kunststoffschicht 506 (eine Mischung aus Polyethylen und Polyethylenterephtalat), die an Bereichen 508 durch Wärme abschließend mit einem Teil der konkaven Formen 518 eines unter der Handelsbezeichnung DIAMOND GRADE bekannten rückreflektierenden Schichtmaterials 510 von 3M Co. verbunden ist, einer Schicht 512 aus geschmolzenem trockenem Tonerpulver, einer klebrigen PSA-Schicht 514, die das gleiche klebrige PSA wie die Schicht 504 aufweist, sowie einem transparenten EAA-Copolymer-Deckfilm 516. Derselbe Artikel wurde nachfolgend in die Quetschwalzen eingeführt und für 15 Minuten, 1 Stunde und 15 Stunden bei verschiedenen Buchstaben des Worts SAMPLE 25ºC gehalten, um die Wirkung längerer Kompressionszeiten auf die Bildklarheit zu bestimmen. Das Bild wurde bei erhöhter Kompressionszeit vollständiger geschmolzen, wodurch eine tiefere blaue Farbe erzeugt wurde.
Es sei bemerkt, daß das Substrat R in Fig. 5 auch eine beliebige Anzahl von Substraten, wie ein rückreflektierendes Schichtmaterial mit eingeschlossenen Linsen, enthalten könnte, wie in den US-Patenten 5 085 918 und 4 664 966 offenbart ist.

VERGLEICHSBEISPIEL

Ein oberer Film aus einem EAA-Copolymer wurde mit einem trockenen Tonerpulver bedruckt, wie im Beispiel 1 beschrieben ist. Der EAA-Film wurde ähnlich wie beim Beispiel 1 mit der das Bild tragenden Seite nach unten laminiert auf ein rückreflektierendes Schichtmaterial aufgebracht, wobei sich jedoch keine klebrige PSA-Schicht auf der Oberfläche befand. Das trockene Tonerpulver wurde unter Verwendung einer herkömmli chen Wärme/Druck-Schmelztechnik unter Verwendung einer Schmelztemperatur von 150ºC und einem Quetschwalzendruck von etwa 1 Megapascal geschmolzen.

Beispiel 2

Eine Vielzahl von Proben von Anzeigeartikeln wurde gemäß dem Verfahren der Beispiele 1 und dem Verfahren des Vergleichsbeispiels bei verschiedenen Temperaturen hergestellt. Die sich ergebenden Artikel wurden entsprechend einer Anzahl von Kriterien ausgewertet, nämlich unter anderem: dem Gesamtaussehen, der sichtbaren Farbe, der Gleichmäßigkeit, der Randdefinition und der Bildschärfe. Die relativen Rangfolgen für die ausgewerteten Proben sind zusammen mit ihren Zusammensetzungen und Schmelzbehandlungen in Tabelle 1 angegeben. In jedem Fall betrug die Geschwindigkeit der Bahn durch die Quetschwalzen 2 Meter/Min.
In Tabelle 1 werden die folgenden Bezeichnungen verwendet:
"Acryl-CC" = rückreflektierende Würfeleckenschichten mit Acryl-Würfelecken.
"in Alkyl eingeschlossene Kügelchen" = rückreflektierende Schicht mit eingeschlossenen Kügelchen, welche ein Alkyd- Bindemittel aufweist.
"in Acryl eingekapselte Kügelchen" = rückreflektierende Schicht mit eingekapselten Kügelchen, welche ein Acryl-Bindemittel aufweist.
"A" = ein Copolymer aus Isooctylacrylat/Acrylsäure mit einem Gewichtsverhältnis von 95,5/4,5.
"B" = ein Copolymer aus Isooctylacrylat/Acrylsäure mit einem Gewichtsverhältnis von 90/10.
"C" = durch Mischen von 50 Teilen VYNATHENE 902 (Quantum Chemicals), 24,8 Teilen PICCOTEX LC (Hercules), 25,2 Teilen WINGTACK 10 (Goodyear) und 100 Teilen Toluol für 2 Stunden hergestellt, unter Verwendung einer Messerstreichmaschine schichtförmig aufgebracht und getrocknet (für 20 Minuten luftgetrocknet, für 10 Minuten bei 70ºC im Ofen getrocknet).
"D" = durch Mischen von 44 Teilen KRATON G1657 (Shell Chemicals), 44,4 Teilen REGALREZ 1085 und 14,6 Teilen REGALREZ 1018 (beide von Hercules Company) und 100 Teilen Toluol für 2 Stunden hergestellt, unter Verwendung einer Messerstreichmaschine schichtförmig aufgebracht und getrocknet (für 20 Minuten luftgetrocknet, für 10 Minuten bei 70ºC im Ofen getrocknet).
Farbdichte = auf einer Skala von 1 bis 10 beruhende Rangfolge, ein relativer Vergleich von Proben innerhalb desselben Satzes (ein Satz weist das gleiche bedruckte Substrat auf). Die betrachteten Eigenschaften waren das Gesamtaussehen, die sichtbare Farbe, die Gleichmäßigkeit, die Randdefinition, die Bildschärfe und dergleichen, die von einem fachkundigen Betrachter beurteilt wurden. TABELLE 1
Die Dichte und die Gesamtdruckqualität der gemäß der Erfindung erzeugten Bilder waren erheblich besser als bei den Vergleichsbeispielen, bei denen kein klebriges PSA verwendet wurde, um das trockene Tonerpulver zu schmelzen.
Wenngleich die vorliegende Erfindung mit Bezug auf die bevorzugten Ausführungsformen beschrieben wurde, werden Fachleute erkennen, daß hinsichtlich der Form und der Einzelheiten Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Schutzumfang der anliegenden Ansprüche abzuweichen.

Claims

1. Anzeigeartikel, aufweisend:

a) ein erstes Substrat (102) mit einer ersten und einer zweiten Hauptfläche (104, 106),

b) ein an der ersten Fläche des ersten Substrats haftendes geschmolzenes trockenes Tonerpulver (108), das ein Farbmittel und ein Bindemittel aufweist, wobei das Bindemittel ein erstes Haftmittel aufweist, das bei etwa 25ºC nicht klebrig ist, und

c) ein über eine Haftschicht (110) an dem geschmolzenen trockenen Tonerpulver und der ersten Fläche des ersten Substrats haftendes zweites Substrat (116), wobei die Haftschicht ein zweites Haftmittel aufweist, das bei etwa 25ºC transparent und klebrig ist, wobei das erste und/oder das zweite Substrat transparent ist.

2. Artikel nach Anspruch 1, wobei das geschmolzene trockene Tonerpulver in Form alphanumerischer Symbole vorliegt.

3. Artikel nach Anspruch 1, wobei das erste Substrat aus Metall, Holz, Kunststoff, faserigem Schichtmaterial, rückreflektierendem Schichtmaterial und Kombinationen davon ausgewählt ist und wobei das zweite Substrat transparent ist.

4. Artikel nach Anspruch 3, wobei das faserige Schichtmaterial Papier oder Karton ist.

5. Artikel nach Anspruch 3, wobei das rückreflektierende Schichtmaterial rückreflektierende Würfeleckenelemente aufweist.

6. Artikel nach Anspruch 3, wobei das erste Substrat aus einem rückreflektierenden Schichtmaterial mit eingekapselten Linsen und einem rückreflektierenden Schichtmaterial mit eingeschlossenen Linsen ausgewählt ist.

7. Artikel nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das erste Haftmittel aus Polymeren in den allgemeinen Klassen Polyester, Epoxidharze, Polyalkylacrylate, Polyalkylmetacrylate, Polyuretane, Zelluloseester, Polycarbonate, Polyolefine, Polyvinylacetale, Fluor enthaltende Polymere, Ionomere, ionomere Copolymere und Copolymere von Styren mit n-Butylmethacrylat, n-Butylacrylat, Butadien und Copolymeren von Ethylen oder Propylen und Vinylacetat, Acrylsäure oder Methacrylsäure ausgewählt ist.

8. Artikel nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das zweite Haftmittel aus Alkylacrylatpolymeren und Copolymeren, Copolymeren von Alkylacrylaten mit Acrylsäure, Terpolymeren von Alkylacrylaten, Acrylsäure und Vinyllactaten, Alkylvinyletherpolymeren und -copolymeren, Polyisoalkylenen, Polyalkyldienen, Alkyldien-Styren-Copolymeren, Styren-Isopren-Styren- Blockcopolymeren, Polydialkylsiloxanen, Polyalkylphenylsiloxanen, Naturgummis, Kunstgummis, chlorierten Gummis, Latexkrepp, Harz, Cumaronharzen, Alkydpolymeren und Polyacrylatestern sowie Mischungen von diesen ausgewählt ist.

9. Anzeigeartikel, aufweisend:

a) ein Kaschierpapier (502),

b) eine erste Haftschicht (504) mit einer ersten und einer zweiten Hauptfläche, wobei die erste Fläche entfernbar am Kaschierpapier haftet,

c) eine Kunststoffilmschicht (506) mit einer ersten und einer zweiten Hauptfläche, wobei die erste Hauptfläche an der zweiten Hauptfläche der Haftschicht haftet,

d) eine rückreflektierende Schicht (510) mit einer ersten und einer zweiten Fläche, wobei die erste Fläche mit der zweiten Hauptfläche der Filmschicht verbunden ist,

e) mehrere Bereiche geschmolzenen trockenen Tonerpulvers (512), die an der zweiten Fläche der rückreflektierenden Schicht haften, wobei das geschmolzene trockene Tonerpulver ein Farbmittel und ein Bindemittel aufweist, wobei das Bindemittel ein erstes Haftmittel aufweist, das bei etwa 25ºC nicht klebrig ist, und

f) eine am geschmolzenen trockenen Tonerpulver und der zweiten Fläche der rückreflektierenden Schicht haftende zweite Haftschicht (514), die bei etwa 25ºC transparent und klebrig ist.

10. Artikel nach Anspruch 9, wobei die erste Fläche der rückreflektierenden Schicht durch mehrere konkave Formen festgelegt ist, wobei ein erster Teil (508) der konkaven Formen mit der zweiten Hauptfläche der Kunststoffilmschicht gefüllt ist und an dieser haftet, wobei ein zweiter Teil (518) der konkaven Formen nicht mit der zweiten Hauptfläche der Kunststoffilmschicht gefüllt ist oder an dieser haftet und wobei die zweite Fläche der rückreflektierenden Schicht im wesentlichen glatt ist.

11. Artikel nach Anspruch 10, wobei die konkaven Formen der rückreflektierenden Schicht durch Würfeleckenelemente festgelegt sind.

12. Artikel nach Anspruch 9, 10 oder 11, wobei die rückreflektierende Schicht ein Laminat aus einem Polymethylmethacrylat-Schichtmaterial und einer Polycarbonatschicht aufweist, wobei das Polymethylmethacrylat-Schichtmaterial die glatte Fläche bildet und wobei die Polycarbonatschicht die mehreren konkaven Formen bildet.

13. Artikel nach Anspruch 9, wobei die rückreflektierende Schicht aus einem rückreflektierenden Schichtmaterial mit eingeschlossenen Linsen und einem rückreflektierenden Schichtmaterial mit eingekapselten Linsen ausgewählt ist.

14. Artikel nach Anspruch 9, wobei die erste Haftschicht weiter das zweite Haftmittel aufweist.

15. Artikel nach Anspruch 14, wobei die erste und die zweite Haftschicht ein klebriges Copolymer mit einem Hauptteil Isooctylacrylat und einem kleineren Teil Acrylsäure aufweist und wobei das erste Haftmittel ein nicht klebriges Acrylat ist.

16. Artikel nach Anspruch 15, wobei das klebrige Copolymer etwa 95,5 Gewichtsprozent Isooctylacrylat und etwa 4,5 Gewichtsprozent Acrylsäure aufweist.

17. Artikel nach einem der Ansprüche 9 bis 16, wobei der Artikel weiter eine über die zweite Haftschicht am geschmolzenen trockenen Tonerpulver und der zweiten Fläche der rückreflektierenden Schicht haftende transparente Schutzschicht (516) aufweist, wobei die transparente Schutzschicht ein Copolymer von Ethylen und Acrylsäure aufweist.

18. Artikel nach einem der Ansprüche 9 bis 16, welcher weiter eine transparente Schutzschicht (516) aufweist, welche über die zweite Haftschicht am geschmolzenen trockenen Tonerpulver und der zweiten Fläche der rückreflektierenden Schicht haftet.

19. Verfahren zur Herstellung eines Anzeigeartikels (100) mit den Schritten:

a) Bereitstellen eines ersten Substrats (102) mit einer ersten Hauptfläche,

b) Aufbringen einer trockenen Tonerpulvermischung (108) auf wenigstens einen Teil der ersten Hauptfläche des ersten Substrats, wobei die trockene Tonerpulvermischung ein Farbmittel und ein erstes Haftmittel, das bei etwa 25ºC nicht klebrig ist, aufweist,

c) Aufbringen einer schichtförmig aufbringbaren Mischung (110), die ein zweites Haftmittel aufweist, welches bei etwa 25ºC transparent und klebrig ist und dadurch eine klebrige Haftschicht bildet, über der trockenen Tonerpulvermischung und der ersten Fläche des ersten Substrats,

d) Aufbringen eines zweiten Substrats (116) über der schichtförmig aufbringbaren Mischung, wobei das erste und/oder das zweite Substrat transparent ist, wodurch ein Zwischenartikel gebildet wird, und

e) Ausüben eines zum Schmelzen der trockenen Tonerpulvermischung ausreichenden Drucks auf den Zwischenartikel.