EP0401208A1 - Verfahren und vorrichtung zum drucken durch einfärben eines latenten bildes. - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum drucken durch einfärben eines latenten bildes.

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EP0401208A1
EP0401208A1 EP88901793A EP88901793A EP0401208A1 EP 0401208 A1 EP0401208 A1 EP 0401208A1 EP 88901793 A EP88901793 A EP 88901793A EP 88901793 A EP88901793 A EP 88901793A EP 0401208 A1 EP0401208 A1 EP 0401208A1
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EP
European Patent Office
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recording medium
color
character image
printing
vapor
Prior art date
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EP88901793A
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EP0401208B1 (de
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Henning Frunder
Manfred Wiedemer
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Canon Production Printing Germany GmbH and Co KG
Original Assignee
Siemens AG
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Publication date
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41M—PRINTING, DUPLICATING, MARKING, OR COPYING PROCESSES; COLOUR PRINTING
    • B41M5/00—Duplicating or marking methods; Sheet materials for use therein
    • B41M5/26—Thermography ; Marking by high energetic means, e.g. laser otherwise than by burning, and characterised by the material used
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03G—ELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
    • G03G15/00—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern
    • G03G15/06—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for developing
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03G—ELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
    • G03G17/00—Electrographic processes using patterns other than charge patterns, e.g. an electric conductivity pattern; Processes involving a migration, e.g. photoelectrophoresis, photoelectrosolography; Processes involving a selective transfer, e.g. electrophoto-adhesive processes; Apparatus essentially involving a single such process

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for printing by coloring a latent thermal image.
  • a latent thermal image e.g. generated with the help of high-energy modulated radiation.
  • the image is then developed by color vapor condensation or by direct color transfer and then transferred to a paper web or paper sheets in a transfer printing station.
  • the invention can be used both for single sheet printers and printers with continuous paper at high speed.
  • Non-mechanical printing processes that are based on the electrophotographic or magnetographic principle are generally known and have been used successfully.
  • Such a printing process which works on the principle of electrophotography, is e.g. known from US Pat. No. 4,311,723.
  • a latent charge image is generated on an electrostatically charged photoconductive material, be it a photoconductor drum or a photoconductor belt, by selective discharge using an imagewise modulated light source.
  • This charge image is then colored in a developer station by electrically charged color particles (toner) and then in a transfer station on a recording medium, e.g. transfer a continuous paper tape or a single sheet.
  • Such a charge pattern is developed either by applying dry toner or liquid toner.
  • the charge of the color particles is generated triboelectrically, by friction on so-called carrier particles, usually iron, steel or ferrite, which also ensure transport in the vicinity of the charge image due to their magnetic adhesion to a rotating magnetic roller.
  • carrier particles usually iron, steel or ferrite
  • the color particles can also be charged by other methods, e.g. Corona or generated by the polarization of the toner particles in the electric field of the latent charge image itself.
  • Corona e.g. Corona
  • liquid processes e.g. by chemical charge separation electrically charged toner particles in an insulating organic carrier liquid, e.g. Isopar (trademark of Exxon).
  • an insulating organic carrier liquid e.g. Isopar (trademark of Exxon).
  • the coloring particles can be much smaller since undesirable adhesive forces are better balanced.
  • the required particle size creates a certain granularity of the image with negative effects on very fine characters and the transition area between image patterns and background (edge sharpness).
  • local electrical development fields in these transition areas result in a particularly high particle application, which can lead to visible image disturbances (over-toning) and consequently to poorer adhesion of the toner to the recording medium.
  • Disadvantages of liquid development processes are the discharge of the carrier liquid from the printing device together with the recording medium and the very high sensitivity of the particle application to fluctuations in the toner concentration in the carrier liquid.
  • the magnetographic principle is based on the generation of a latent magnetic image on a permanently magnetizable carrier medium. A certain amount of iron allows the one-component toner powder to adhere to the imagewise agglomerated carrier medium. Transfer printing takes place with pressure or magnetic field support.
  • the granularity of the toner powder is disadvantageous.
  • the iron / ferrite addition also complicates the production of brilliant colors.
  • the object of the invention is to provide a non-mechanical printing method and a printing device which makes it possible to produce a print image of high resolution and high color saturation on a record carrier at a high printing speed, be it continuous paper or single sheets.
  • a latent thermal character image is generated on the record carrier on a record carrier (information carrier) which is movably guided in a printer by means of a character-dependent controlled thermal labeling device, which can be, for example, a laser.
  • a carrier liquid containing color pigments or dye, preferably water, is condensed on the information carrier from the vapor phase and the print pattern is generated in the form of pixels by the presence or absence of condensate. This is done by the fact that image areas which are colored by condensation at a temperature below the dew point of the colorant vapor and which areas which are not to be colored according to the image have a temperature above the dew point of the colorant vapor.
  • the ink layer thus produced is then transferred to single paper or continuous paper in a transfer printing station.
  • Vapor particles completely avoid granularity of the image.
  • an oleophilic or hydrophilic molecular liquid film is first applied to a recording medium.
  • a latent thermal character image is then generated on the recording medium by selective evaporation of the liquid film.
  • This latent character image is then developed in a developer station by condensation of an ink carrier vapor or by direct ink transfer.
  • the developing drawing image is then transferred to single sheets or continuous paper in a transfer printing station.
  • the actual color on the recording medium can be either by condensation or in a simple manner by in Printing technology accomplish usual ink rollers.
  • the ink transfer by inking rollers is particularly simple and enables the entire printing device to be constructed cost-effectively.
  • a recording medium for the latent thermal character image it is advantageous if it consists of an elastic composite material which has a surface layer with a high thermal conductivity perpendicular to the surface and a low thermal conductivity in the surface direction and if the surface layer has a heat-insulating support layer is arranged.
  • a composite material of this type can produce a latent thermal character image that is stable over a longer period of time without the latent thermal character image flowing away through heat transfer. Furthermore, the heat of condensation liberated during the condensation is reliably dissipated from the image surface, thereby enabling safe condensation.
  • the character image generated by condensation can also be colored separately with the aid of a paint atomizing device.
  • the latent thermal character image is colored with the aid of a condensation device, it is furthermore advantageous to guide the recording medium through a development space through which color carrier steam flows and which is connected to a color steam circulation system.
  • the excess color carrier steam discharged from the development space is condensed and fed again to an evaporator device which generates the color steam.
  • paper is understood to mean a recording medium made both of paper and of any other printable material. This material can also be a textile band or a plastic band, for example.
  • FIG. 1 shows a schematic sectional illustration of a printing device with a color vapor condensation developer device.
  • FIG. 2 shows a schematic sectional illustration of a record carrier structure made of composite material
  • FIG. 3 shows a schematic sectional illustration of a printing device with a moistening device with which an oleophilic or hydrophilic molecular liquid film is applied to the recording medium and is carried out during transfer printing with the aid of an ink roller.
  • a printing device shown here only schematically contains a tape-shaped recording medium (intermediate carrier 10) made of composite material, which is driven by electric motors and is guided over deflection rollers. However, a correspondingly dimensioned roller is also possible.
  • the record carrier (intermediate carrier 10) is designed as an endlessly revolving band and consists of an elastic composite material, the structure of which will be described later. The various units of the printer are grouped around this record carrier.
  • a cooling device A with which the recording medium is brought to a defined temperature essentially consist of a cooling device A with which the recording medium is brought to a defined temperature; a thematic labeling device B for generating a latent thermal drawing image; a developer device C for coloring the latent thermal character image; a transfer printing device D for transferring the colored latent thermal drawing image onto a paper web and a cleaning device E which cleans the remnants of the recording medium 10 from ink residues.
  • a cooling device A with which the recording medium is brought to a defined temperature essentially consist of a cooling device A with which the recording medium is brought to a defined temperature; a thematic labeling device B for generating a latent thermal drawing image; a developer device C for coloring the latent thermal character image; a transfer printing device D for transferring the colored latent thermal drawing image onto a paper web and a cleaning device E which cleans the remnants of the recording medium 10 from ink residues.
  • the intermediate carrier moved in the printer with the aid of deflection rollers 11 driven by an electric motor is brought to a uniform temperature by means of the cooling device A.
  • this temperature is preferably between 10 and 15 ° C. between 0 and 20 ° C.
  • the cooling device consists of one to three cooled pressure roller pairs 13, which ensure a uniform recording medium temperature. However, the cooling is also contact-free e.g. possible through an air flow.
  • the image areas not to be colored are heated to a temperature between 60 to 120 ° C., preferably 80 to 100 ° C., by means of a thermal inscription device.
  • a thermal inscription device For labeling, i.e. The local heating of the areas not to be colored in terms of image is suitable for high-energy electromagnetic radiation which is absorbed as completely as possible by the material of the strip.
  • This can e.g. can be provided by C02 waveguide lasers or high-temperature lamps.
  • laser use e.g. uses the deflection and focusing optics known from laser printers to generate the image pattern, as used e.g. in U.S. Patent 4,311,723.
  • a PLZT switching optics makes sense, the structure of which can be found in DE-OS 36 23 487.
  • the inscription device can also consist of laser diode arrays, microwave elements or pin electrode arrays.
  • thermo character image with the aid of a contact from Peltier elements which rest on the recording medium 10 and selectively cool or heat it depending on the character in accordance with the principle customary in thermal transfer processes.
  • the latent thermal drawing image imprinted on the recording medium 10 is developed within the developing device in that color steam is guided past the recording medium 10 in the opposite direction.
  • the developing device has a closed color steam circulation system. This consists of a liquid vapor container 14 with a heating device 15 for evaporating the color liquid 16 into a temperature-controlled steam buffer space 17.
  • the color steam flows under the action of a radial fan 18 into a development space 19 through which the intermediate carrier 10 is guided in a vapor-tight manner.
  • One side wall of the development space is formed by the band-shaped intermediate carrier 10.
  • the ink vapor flowing into the development space 19 is kept at a temperature of approximately 5 ° below the temperature of the non-image areas of the ink-thermal character image on the recording medium 10 in order to avoid color condensation in these areas.
  • the amount of ink applied to the recording medium is mainly dependent on the relative speed between the tape and the steam flow, on the temperature difference between the steam and image area, on the thermal capacity of the tape and on the thermal conductivity of the tape and liquid.
  • the image can be produced using either the positive or the negative method, which means that the characters consist either of the non-inked parts or of the inked parts of the ink-thermal character image.
  • the paint is applied in color powder atomization only after the condensation of the carrier liquid.
  • another color powder atomizer follows the actual development device. direction.
  • the structure of this color powder atomization device corresponds to that of the usual color powder atomization systems known from powder coating technology.
  • the transfer of the colored thermal drawing image takes place within the transfer printing station D.
  • the continuous paper 26 or the textile tape is continuously guided past a deflecting roller 27 at the speed of the intermediate carrier 10 with slight pressure.
  • both continuous paper and individually transported paper sheets, or e.g. Textiles with appropriate absorbency When water is used as the carrier liquid, both continuous paper and individually transported paper sheets, or e.g. Textiles with appropriate absorbency. If suitable dye liquids are used, however, plastics and metal foils can also be printed.
  • the intermediate carrier 10 is cleaned after transfer printing in the cleaning device E by means of a scraper blade 28 and a cleaning brush 29, at the same time the intermediate carrier 10 is rinsed with carrier liquid.
  • the cleaning and the cooling of the intermediate carrier 10 to a uniform temperature can be combined, whereby in an embodiment of the invention (not shown here) the strip is immersed in a bath of carrier liquid brought to the desired preparation temperature during the cleaning.
  • an elastic composite material with a high thermal conductivity perpendicular to the surface and a low thermal conductivity in the surface direction.
  • This thermal conductivity can be generated, for example, by applying a surface layer 31 with a layer thickness between 30 to 300 ⁇ m, preferably 70 to 130 ⁇ m, on a heat-insulating plastic carrier material, for example made of Mylar, with a thickness of 100 to 500 ⁇ m.
  • the surface layer 31 can contain, for example, a large number of thin fibers made of metal or other thermally conductive materials. These fibers, which run perpendicular to the surface layer 31, are embedded in appropriate heat-insulating plastic, for example made of Mylar.
  • a molecular liquid film made of an oleophilic or hydrophilic liquid is applied to the intermediate carrier with the aid of a liquid application device 33.
  • This liquid application device can consist of a container 34 which holds the liquid 35 and which has at its lower end a roller 36 which transfers the liquid to the intermediate carrier.
  • the oleophilic or hydrophilic molecular liquid film is then selectively evaporated via the thermal inscription device already described and a latent character image is thereby generated in the liquid film.
  • the latent character image is now developed either with the aid of a color vapor condensation development device according to FIG. 1 or in an advantageous manner by applying color by means of an ink roller 37 with an associated storage container 38.
  • the color used can either be watery or oily.
  • the color is only recorded in accordance with the image pattern.
  • the colored character image is then transferred to paper 26 in the transfer printing station in the usual way.
  • the drawing image is first generated on an intermediate carrier 10, which consists of an endless belt.
  • an intermediate carrier 10 which consists of an endless belt.
  • the recording medium used could have a structural structure according to FIG. 1.

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Drucken durch Einfärben eines latenten thermischen Bildes.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Drucken durch Einfärben eines latentes thermischen Bil¬ des.
Dabei wird auf einem Zwischenträger ein latentes thermi¬ sches Bild, z.B. mit Hilfe einer energiereichen modulierten Strahlung erzeugt. Das Bild wird dann durch Farbdampfkon¬ densation oder durch direkten Farbübertrag entwickelt und dann in einer Umdruckstation auf eine Papierbahn bzw. Pa¬ pierblätter übertragen. Die Erfindung ist dabei sowohl für Einzelblattdrucker als auch Drucker mit Endlospapier hoher Geschwindigkeit verwendbar.
Nichtmechanische Druckverfahren, die auf dem elektrofoto- grafischen oder magnetografischen Prinzip beruhen, sind allgemein bekannt und mit Erfolg zur Anwendung gelangt. Ein derartiges nach dem Prinzip der Elektrofotografie arbeiten¬ des Druckverfahren ist z.B. aus der US-PS 4 311 723 be¬ kannt. Dabei wird auf einem elektrostatisch aufgeladenen fotoleitenden Material, sei es nun eine Fotoleitertrommel oder ein Fotoleiterband durch eine selektive Entladung mit- tels einer bildartigen modulierten Lichtquelle ein latentes Ladungsbild erzeugt. Dieses Ladungsbild wird dann in einer Entwicklerstation durch elektrisch beladene Farbpartikel (Toner) eingefärbt und anschließend in einer Umdruckstation auf einen Aufzeichnungsträger, z.B. ein Endlospapierband oder ein Einzelblatt übertragen.
Entwickelt wird ein derartiges Ladungsbild entweder durch Auftrag von Trockentoner oder Flüssigtoner.
Bei der Trockentonerentwicklung wird die Ladung der Farb¬ partikel triboelektrisch, durch Reibung an sogenannten Trägerteilchen, meist Eisen, Stahl oder Ferrit, erzeugt, die auch durch ihre magnetische Haftung an einer rotieren¬ den Magnetwalze für den Transport in die Nähe des Ladungs¬ bildes sorgen.
Die Ladung der Farbpartikel kann auch durch andere Verfah¬ ren, z.B. Coronaaufladung oder durch die Polarisation der Tonerteilchen im elektrischen Feld des latenten Ladungsbil¬ des selbst erzeugt werden. Um ein akzeptables Verhältnis zwischen den unerwünschten Haftkräften der Tonerteilchen zu Fotoleiter, Träger oder Transporteinrichtung und den erwün¬ schten elektrischen Schaltkräften zu erhalten, ist es üb¬ lich eine Tonerpartikelgröße von etwa 5 bis 10 μ zu ver¬ wenden.
Bei den Flüssigkeitsverfahren bewegen sich die z.B. durch chemische Ladungstrennung elektrisch aufgeladenen Toner¬ partikel in einer isolierenden organischen Trägerflüssig¬ keit, z.B. Isopar (Warenzeichen der Fa. Exxon). Die Färb- partikelchen können dabei, da unerwünschte Haftkräfte bes- ser ausgeglichen werden, wesentlich kleiner sein.
Bei der Trockentonerentwicklung entsteht durch die erfor¬ derliche Partikelgröße eine gewisse Granularität des Bildes mit negativen Auswirkungen auf sehr feine Zeichen und den Übergangsbereich zwischen Bildmustern und Hintergrund (Kan¬ tenschärfe). Ferner bewirken lokale elektrische Entwick¬ lungsfelder in diesen Übergangsbereichen einen einen beson¬ ders hohen Partikelauftrag, der zu sichtbaren Bildstörungen (Übertonerung) und infolgedessen auch zu einer schlechteren Haftung des Toners auf dem Aufzeichnungsträger führen kann.
Nachteilig bei flüssigen Entwicklungsverfahren ist der Aus¬ trag der Trägerflüssigkeit aus der Druckeinrichtung zusam¬ men mit dem Aufzeichnungsträger und die sehr hohe Empfind- lichkeit des Partikelauftrages gegenüber Schwankungen der Tonerkonzentration in der Trägerflüssigkeit. Das magnetografische Prinzip beruht auf der Erzeugung eines latenten Magnetbildes auf einem permanent magnetisierbaren Trägermedium. Ein gewisser Eisenanteil läßt das Einkonpo- nenteπ-Tonerpulver an den bildmäßig agnetisierten Träger- medium haften. Der Umdruck erfolgt mit Druck- oder Magnet¬ feldunterstützung.
Nachteilig ist wie bei den elektrofotografischen Verfahren die Granularität des Tonerpulvers. Der Eisen-/Ferrit-Zusatz erschwert zudem die Herstellung brillanter Farbtöne.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein nichtmechanisches Druck¬ verfahren und eine Druckvorrichtung bereitzustellen, die es ermöglicht, mit hoher Druckgeschwindigkeit auf einem Auf- zeichnungsträger, sei es nun Endlospapier oder Einzelblät¬ ter ein Druckbild hoher Auflösung und hoher Farbsättigung zu erzeugen.
Diese Aufgabe wird gemäß den Patentansprüchen gelöst. Vor- teilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind durch die Un¬ teransprüche gekennzeichnet.
Gemäß der Erfindung wird auf einem, in einem Drucker beweg¬ lich geführten Aufzeichnungsträger (Informationsträger) mit- tels einer zeichenabhängig gesteuerten thermischen Beschrif¬ tungseinrichtung, die z.B. ein Laser sein kann, auf dem Auf¬ zeichnungsträger ein latentes thermisches Zeichenbild er¬ zeugt. Eine Farbpigmente oder Farbstoff enthaltende Träger¬ flüssigkeit, vorzugsweise Wasser, wird aus der Dampfphase auf dem Informationsträger kondensiert und durch das Vor¬ handensein oder Nicht orhandensein von Kondensat das Druck¬ muster in Form von Bildpunkten erzeugt. Dies erfolgt da¬ durch, daß Bildbereiche, die eine Temperatur unterhalb des Taupunktes des Farbmitteldampfes durch Kondensation eing- efärbt werden und die nicht bildmäßig einzufärbenden Be¬ reiche eine Temperatur oberhalb des Taupunktes des Farb¬ mitteldampfes aufweisen. Die so erzeugte Farbschicht wird dann in einer Umdruck¬ station auf Einzelpapier oder Endlospapier übertragen.
Damit wird ein von den Eigenschaften des Aufzeichnungsträ- gers und der zu übertragenden Farbe wenig beeinflußter Um¬ druck erreicht.
Durch das Kondensationsverfahren entsteht kein unterschied¬ licher Farbauftrag in Punkten und Kanten und in ausgedehn- ten Flächen und durch die submikroskopische Größe der
Dampfteilchen wird eine Granularität des Bildes vollständig vermieden.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird auf einen Aufzeichnungsträger zunächst ein oleophiler oder hydrophiler molekularer Flüssigkeitsfilm aufgebracht. Mit¬ tels einer zeichenabhängig gesteuerten thermischen Be¬ schriftungseinrichtung wird dann durch selektives Verdamp¬ fen des Flüssigkeitsfilmes auf dem Aufzeichnungsträger ein latentes thermisches Zeichenbild erzeugt. Dieses latente Zeichenbild wird dann in eine Entwicklerstation durch Kon¬ densation eines Farbträgerdampfes oder durch direkten Farb¬ übertrag entwickelt. In einer Umdruckstation erfolgt dann der Umdruck des entwickelnden Zeichenbildes auf Einzelblät- ter oder Endlospapier.
Durch die Erzeugung eines hydrophilen-oleophilen Bildmu¬ sters auf dem Trägerband und der damit bewirkten Vermitt¬ lung einer selektiven Haftung einer oleophilen oder hydro- philen Farbflüssigkeit, läßt sich die eigentliche Farbe auf dem Aufzeichnungsträger entweder durch Kondensation oder aber in einfacher Weise durch in der Drucktechnik übliche Farbwalzen bewerkstelligen.
Der Farbübertrag durch Farbwalzen ist besonders einfach und ermöglicht einen kostengünstigen Aufbau der gesamten Druck- eiπrichtung. Als Aufzeichnungsträger für das latente thermische Zeichen¬ bild ist es von Vorteil, wenn er aus einem elastischen Ver¬ bundwerkstoff besteht, der eine Oberflächenschicht mit ei¬ ner hohen Wärmeleitfähigkeit senkrecht zur Oberfläche und eine geringe Wärmeleitfähigkeit in Oberflächenrichtung auf¬ weist und wenn die Oberflächenschicht auf einer wärmeiso¬ lierenden Trägerschicht angeordnet ist.
Durch einen derartigen Verbundwerkstoff läßt sich ein über einen längeren Zeitabschnitt haltbares latentes thermisches Zeichenbild erzeugen, ohne daß das latente thermische Zei¬ chenbild durch Wärmeübertragung zerfließt. Weiterhin wird dadurch die bei der Kondensation freiwerdende Kondensa¬ tionswärme sicher von der Bildoberfläche abgeführt und da- mit eine sichere Kondensation ermöglicht.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann das durch Kondensation erzeugte Zeichenbild auch mit Hilfe einer Farbzerstäubeinrichtung gesondert eingefärbt werden.
Wird das latente thermische Zeichenbild mit Hilfe einer Kondensationseinrichtung eingefärbt, so ist es weiterhin von Vorteil, den Aufzeichnungsträger durch einen von Farbträgerdampf durchströmten Entwicklungsraum zu führen, der mit einem Farbdampfkreislaufsystem in Verbindung steht. In diesem Farbdampfkreislaufsystem wird der überschüssige aus dem Entwicklungsraum abgeführte Farbträgerdampf kon¬ densiert und einer den Farbdampf erzeugenden Verdampfer¬ einrichtung erneut zugeführt.
Besonders günstige Einfärbeverhältnisse hinsichtlich des latenten thermischen Zeichenbildes ergeben sich, wenn der Farbträgerdampf und der Aufzeichnungsträgεr sich im Ent¬ wicklungsraum in entgegengesetzter Richtung bewegen (Gegen- stromprinzip). Im folgenden wird unter dem Begriff "Papier" ein Aufzeich¬ nungsträger sowohl aus Papier als auch aus jedem anderen bedruckfähigen Werkstoff verstanden. Dieser Werkstoff kann z.B. auch ein Textilband oder ein Plastikband sein.
Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden beispielsweise näher beschrieben. Es zeigen
FIG 1 eine schematische Schnittdarstellung einer Druckvor¬ richtung mit einer Farbdampf-Kondensations-Entwicklerein- richtung.
FIG 2 eine schematische Schnittdarstellung einer Aufzeich- nungsträgerstruktur aus Verbundwerkstoff und
FIG 3 eine schematische Schnittdarstellung einer Druckvor¬ richtung mit einer Befeuchtungseinrichtung mit der auf den Aufzeichnungsträger ein oleophiler oder hydrophiler moleku- larer Flüssigkeitsfilm aufgebracht wird und bei der Umdruck mit Hilfe einer Farbwalze erfolgt.
Eine hier nur schematisch dargestellte Druckvorrichtung enthält einen bandförmigen Aufzeichnungsträger (Zwischen- träger 10) aus Verbundwerkstoff, der elektromotorisch angetrieben über Umlenkrollen geführt ist. Es ist jedoch auch eine entsprechend dimensionierte Walze möglich. Der Aufzeichnungsträger (Zwischenträger 10) ist als endlos umlaufendes Band ausgebildet und besteht aus einem ela- stischen Verbundwerkstoff, dessen Aufbau später beschrieben wird. Um diesen Aufzeichnungsträger, sind die verschiedenen Aggregate des Druckers gruppiert. Sie bestehen im wesent¬ lichen aus einer Kühlvorrichtung A, mit der die Aufzeich¬ nungsträger auf eine definierte Temperatur gebracht wird; einer themischen Beschriftungseinrichtung B zur Erzeugung eines latenten thermischen Zeichenbildes; einer Entwickler¬ einrichtung C zum Einfärben des latenten thermischen Zei¬ chenbildes; einer Umdruckeinrichtung D zur Übertragung des eingefärbten latenten thermischen Zeichenbildes auf eine Papierbahn und einer Reinigungseinrichtung E die den Auf¬ zeichnungsträger 10 von Farbresten reinigt. Der Aufbau und die Funktion dieser Aggregate wird im fol¬ genden anhand der verschiedenen Verfahrensschritte des Druckverfahrens beschrieben.
Kühleinrichtung
In einem ersten Verfahrensschritt wird der im Drucker mit Hilfe von elektromotorisch angetriebenen Umlenkrollen 11 bewegte Zwischenträger mittels der Kühleinrichtung A auf eine gleichmäßige Temperatur gebracht. Diese Temperatur ist bei der Verwendung von Wasser als Farbträgerflüssigkeit zwischen 0 und 20° C vorzugsweise 10 bis 15° C. Die Kühl¬ einrichtung besteht dabei aus einem bis drei gekühlten An¬ druckrollenpaaren 13, die für eine gleichmäßige Aufzeich¬ nungsträgertemperatur sorgen. Die Kühlung ist jedoch auch kontaktfrei z.B. durch einen Luftstrom möglich.
Thermische Beschriftungseinrichtung
Mittels einer thermischen Beschriftungseinrichtung werden die nicht einzufärbenden Bildbereiche auf eine Temperatur zwischen 60 bis 120° C, vorzugsweise 80 bis 100° C erhitzt. Für die Beschriftung, d.h. die lokale Erhitzung der bild¬ mäßig nicht einzufärbenden Bereiche eignet sich energie¬ reiche elektromagnetische Strahlung, die von dem Werk¬ stoff des Bandes möglichst vollständig absorbiert wird. Diese kann z.B. durch C02-Waveguide-Laser oder Hochtempe¬ raturlampen bereitgestellt werden. Im Falle des Laserein¬ satzes wird z.B. die von Laserdruckern her bekannte Ab- lenkungs- und Fokussierungsoptik zur Erzeugung des Bild¬ musters verwendet, wie sie z.B. in der US-PS 4 311 723 beschrieben ist. Bei Hochtemperaturlampen ist z.B. eine PLZT-Schaltoptik sinnvoll, deren Aufbau aus der DE-OS 36 23 487 entnommen werden kann. Die Beschriftungseinrich¬ tung kann jedoch auch aus Laserdiodenarrays, Mikrowellen¬ elementen oder Pinelektrodenarrays bestehen.
Mit allen diesen Elementen wird ein latentes thermisches Zeichenbild erzeugt, das aus einzelnen Wärmepunkten be- steht, wobei die Ansteuerung der thermischen Beschriftungs¬ einrichtung über einen hier nicht dargestellten üblichen Zeichengenerator erfolgen kann, wie er z.B. aus der US-PS 4 311 723 entπehmbar ist.
Es ist auch möglich, das thermische Zeichenbild mit Hilfe eines Kontaktes aus Peltierelementen zu erzeugen, die auf dem Aufzeichnungsträger 10 aufliegen und diesen selektiv zeichenabhängig entsprechend dem bei Thermo-Transfer Ver- fahren üblichen Prinzip abkühlen oder erwärmen.
EntwicklungsVorrichtung
Das auf den Aufzeichnungsträger 10 aufgeprägte latente thermische Zeicheπbild wird innerhalb der Entwicklungs- Vorrichtung dadurch entwickelt, daß Farbdampf im Gegen- stro prinzip an dem Aufzeichnungsträger 10 vorbeigeführt wird. Dazu weist die Entwicklungsvorrichtung ein ge¬ schlossenes Farbdampfkreilaufsystem auf. Dieses besteht aus einem Flüssigkeitsdampfbehälter 14 mit einer Heizvorrich- tung 15 zum Verdampfen der Farbflüssigkeit 16 in einen temperaturgeregelten Dampfpufferraum 17. Der Farbdampf strömt unter der Wirkung eines Radialgebläses 18 in einen Entwicklungsraum 19, durch den der Zwischenträger 10 dampf¬ dicht geführt ist. Eine Seitenwand des Entwicklungsraumes bildet der bandförmige Zwischenträger 10. Mit Hilfe eines am anderen Ende des Entwicklungsraumes 19 angeordneten weiteren Radialgebläses 20 wird der Farbdampf, nachdem er entgegen der Bewegungsrichtung des Zwischenträgers an diesem vorbeigeführt wurde, in die Rückführkondensations- einheit 21 transportiert und dort kondensiert. Das Konden¬ sat tropft dann unter der Wirkung der Schwerkraft zurück in den Flüssigkeitsdampfbehälter 14. Dieser Flüssigkeits¬ dampfbehälter 14 ist über ein Regelventil 22 mit einem Flüssigkeitsvorratsbehälter 23 verbunden.
Bei Druckunterbrechung wird mittels einer am Eingangsbe¬ reich des Entwicklungsraumes 19 angeordnete elektromagne- tisch betätigbaren Ventilklappe 24 der Entwicklungsraum abgeschlossen und gleichzeitig die Verbindung zu einem den Ausgang des Radialgebläses mit dem Flüssigkeitsdampfbehäl¬ ter 14 verbindenden Nebenschlußrohr 25 geöffnet, so daß der Farbdampf in den Flüssigkeitsdampfbehälter 14 zurückströmt.
Der in den Entwicklungsraum 19 strömende Farbdampf wird auf einer Temperatur von ca. 5° unterhalb der Temperatur der bildfreien Stellen des tintenthermischen Zeichenbildes auf dem Aufzeichnungsträger 10 gehalten, um eine Farbkondensa¬ tion in diesen Bereichen zu vermeiden.
Die Höhe des Farbauftrages auf den Aufzeichnungsträger ist hauptsächlich von der Relativgeschwindigkeit zwischen Band und Dampfstrom, von der Temperaturdifferenz zwischen Dampf¬ und Bildbereich, von der Wärmekapazität des Bandes und von dem Wärmeleitvermögen von Band und Flüssigkeit abhängig.
Bei Temperaturdifferenzen von 70 bis 80° und Relativge- schwindigkeiten Baπd-Dampfstrom von 2 bis 4 m/Sek. werden Farbschichten von 5 bis 20 μm/s erzeugt. Dieses ermöglicht eine sehr flexible Auslegung der Druckvorrichtung für Druckgeschwindigkeiten zwischen 0,1 bis 1 m/s, da für ein gutes Druckbild ein Farbauftrag von lediglich 2 bis 4 μm erforderlich ist.
Es ist jedoch darauf hinzuweisen, daß das Bild sowohl im Positiv- als auch im Negativ-Verfahren erzeugt werden kann, das bedeutet, die Schriftzeichen bestehen entweder aus den nicht eingefärbten Teilen oder aus den eingefärbten Teilen des tintenthermischen Zeichenbildes.
Bei einem hier nicht dargestellten Ausführungsbeispiel er¬ folgt der Farbauftrag in Farbpulverzerstäubung erst nach der Kondensation der Trägerflüssigkeit. Bei diesem Aus¬ führungsbeispiel schließt sich an die eigentliche Ent¬ wicklungseinrichtung eine weitere Farbpulverzerstäubein- richtung an. Diese Farbpulverzerstäubungseinrichtung ent¬ spricht von ihrem Aufbau her den üblichen aus der Pulver- beschichtungstechnik bekannten Farbpulverzerstäubungsanla¬ gen.
Umdruckeinrichtung
Die Übertragung des eingefärbten thermischen Zeicheπbildes erfolgt innerhalb der Umdruckstation D. Dabei wird das End¬ lospapier 26 oder das Textilband mit der Geschwindigkeit des Zwischenträgers 10 unter leichtem Andruck an einer Um¬ lenkrolle 27 kontinuierlich vorbeigeführt.
Als bedruckbare Aufzeichnungsträger 26 eignen sich bei der Verwendung von Wasser als Trägerflüssigkeit sowohl Endlos- papier als auch einzeln transportierte Papierblätter, oder z.B. Textilstoffe mit entsprechender Saugfähigkeit. Bei Be¬ nutzung geeigneter Farbstofflüssigkeiten können jedoch auch Kunststoffe sowie Metallfolien bedruckt werden.
Reinigungseinrichtung
Die Reinigung des Zwischenträgers 10 nach dem Umdruck er¬ folgt in der Reinigungsvorrichtung E mittels einem Ab¬ streifblatt 28 und einer Reinigungsbürste 29, gleichzeitig wird der Zwischenträger 10 mit Trägerflüssigkeit gespült.
Die Reinigung und die Abkühlung des Zwischenträgers 10 auf eine gleichmäßige Temperatur können kombiniert werden, wo¬ bei in einer hier nicht dargestellten Ausführungsform der Erfindung während der Reinigung das Band in ein auf die ge- wünschte Präparationstemperatur gebrachtes Bad aus Träger¬ flüssigkeit eintaucht.
Nach der Reinigung beginnt der beschriebene Aufzeichnungs¬ zyklus von Neuem.
Um sich das latente thermische Zeichenbild auf dem Auf¬ zeichnungsträger 10 sicher erzeugen zu können, besteht die- ser entsprechend der Darstellung der Figur 2 zweckmäßiger¬ weise aus einem elastischen Verbundwerkstoff mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit senkrecht zur Oberfläche und einer geringen Wärmeleitfähigkeit in Oberflächenrichtung. Diese Wärmeleitfähigkeit kann z.B. dadurch erzeugt werden, daß auf einem wärmeisolierenden Kunststoffträgermaterial, z.B. aus Mylar, mit einer Dicke von 100 bis 500 μm eine Ober¬ flächenschicht 31 mit einer Schichtdicke zwischen 30 bis 300 μm, vorzugsweise 70 bis 130 μm aufgebracht wird. Die Oberflächenschicht 31 kann z.B. eine Vielzahl von dünnen aus Metall oder anderen wärmeleitfähigen Materialen be¬ stehenden Fasern enthalten. Diese senkrecht zur Oberflä¬ chenschicht 31 verlaufenden Fasern sind in entsprechendem wärmeisolierendem Kunststoff, z.B. aus Mylar, eingebettet.
Bei einer in der Fig. 3 dargestellten Ausführungsform der Erfindung wird mit Hilfe einer Flüssigkeits-Antragsvorrich- tung 33 ein molekularer Flüssigkeitsfilm aus einer oleophilen oder hydrophilen Flüssigkeit auf den Zwischen- träger aufgebracht. Diese Flüssigkeitsantragsvorrichtung kann aus einem Behälter 34 bestehen, der die Flüssigkeit 35 aufnimmt und der an seinem unteren Ende eine Walze 36 auf¬ weist, die die Flüssigkeit auf den Zwischenträger über¬ trägt. Der oleophile oder hydrophile molekulare Flüssig- keitsfilm wird dann über die bereits beschriebene ther¬ mische Beschriftungseinrichtung selektiv verdampft und da¬ durch in dem Flüssigkeitsfilm ein latentes Zeichenbild er¬ zeugt. Entwickelt wird das latente Zeichenbild nun ent¬ weder mit Hilfe einer Farbdampfkondensationsentwicklungs- einrichtung entsprechend der Fig. 1 oder aber in vorteil¬ hafter Weise durch Auftrag von Farbe mittels einer Farb¬ walze 37 mit zugehörigem Vorratsbehälter 38. Die verwen¬ dete Farbe kann dabei entweder wasserhaltig oder ölhaltig sein. Entsprechend dem hydrophilen bzw. oleophilen Bild- muster auf dem Aufzeichnungsträger 10 wird die Farbe nur entsprechend dem Bildmuster aufgenommen. Das eingefärbte Zeichenbild wird dann in üblicher Weise in der Umdruckstation auf Papier 26 übertragen.
Bei den dargestellten Ausführungsbeispielen ist davon aus- gegangen worden, daß das Zeichenbild zunächst auf einem Zwischenträger 10 erzeugt wird, der aus einem Endlosband besteht. Bei entsprechendem Aufbau des Aufzeichnungsträgers ist es jedoch auch möglich, entsprechend einer hier nicht dargestellten Ausführungsform der Erfindung das Zeichenbild unmittelbar auf dem Aufzeichnungsträger zu erzeugen und anschließend mit Hilfe einer der beschriebenen Entwick¬ lungseinrichtungen einzufärben. Der verwendete Aufzeich¬ nungsträger könnte dabei einen strukturellen Aufbau ent¬ sprechend der Fig. 1 aufweisen.
Bezu gszeichenliste
10 Aufzeichnungsträger , Zwischenträger
11 Umkehrrollen
A Kühleinrichtung
B thermische Beschriftungseinrichtung
C Entwicklungseinrichtung
D Umdruckeinrichtung
E Reinigungseinrichtung
13 Andruckrollenpaare
14 Flüssigkeitsdampfbehälter
15 Heizvorrichtung
16 Farbflüssigkeit
17 Dampfpufferraum
18 Radialgebläse
19 Entwicklungsraum
20 Radialgebläse
21 Rückführ-Kondensationseinheit
22 Regelventil
23 Vorratsbehälter
24 Ventilklappe
25 Nebenschlußrohr
26 Endlospapier
27 Umlenkrolle
28 Abstreifelement, Abstreifblatt
29 Reinigungsbürste
30 Kunststoffträgermaterial
31 Oberflächenschicht
32 Fasern
33 Flüssigkeitsantragsvorrichtung, Befeuchtungseinrichtung
34 Behälter
35 Flüssigkeit
36 Walze
37 Farbwalze
38 Vorratsbehälter

Claims

Patentansprüche
1. Druckverfahren mit folgenden Verfahrensschritteπ: a) Ein in einem Drucker beweglich geführter Aufzeichnungs- träger (10) wird auf eine gleichmäßige Temperatur ge¬ bracht (A), b) mittels einer zeichenabhängig gesteuerten thermischen Beschriftungseinrichtung (B) wird auf dem Aufzeich¬ nungsträgers (10) ein latentes thermisches Zeichenbild erzeugt, c) das latente thermische Zeichenbild wird in einer Ent¬ wicklerstation (C) einem Farbdampf ausgesetzt, wobei das Kondensationsverhalten des Farbdampfes und die Temperatur des AufZeichnungsträgers (10) so gewählt ist, daß der Farbdampf auf dem Aufzeichnungsträger (10) zeichenabhängig kondensiert.
2. Druckverfahren mit folgenden Verfahrensschritten: a) Auf einem Aufzeichnungsträger wird ein oleophiler oder hydrophiler molekularer Flüssigkeitsfilm aufgebracht (33), b) mittels einer zeichenabhängig gesteuerten thermischen Beschriftungseinrichtung (B) wird durch selektives Ver¬ dampfen des Flüssigkeitsfilmes auf dem Aufzeichnungsträ¬ ger (10) ein latentes Zeichenbild erzeugt und c) das latente Zeichenbild wird in einer Entwicklerstatioπ durch Kondensation eines Farbdampfes oder durch direkten Farbübertrag entwickelt.
3. Druckverfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2 mit folgenden Verfahrensschritten:
Das entwickelte Zeichenbild wird in einer Umdruckstation (D) auf Papier übertragen und nach dem Farbübertrag wird das restliche kondensierte Zeichenbild von dem Aufzeichnungsträ¬ ger in einer Reinigungsstation (E) entfernt.
4. Druckverfahren nach Anspruch 1 mit folgendem Verfahrens¬ schritt: das aus Kondensat bestehende Zeichenbild wird insbesondere mittels Farbpulverzersteubung gesondert eiπgefärbt.
5. Druckvorrichtung mit einer Temperatursteuereinrichtung (A) die einen motorisch durch die Druckvorrichtung geführten Aufzeichnunsträger (10) etwa gleichmäßig auf eine vorbestimmte Temperatur einstellt, einer thermischen Beschriftungseinrichtung (B) die durch zeichenabhängig gesteuerte lokale Wärmezufuhr auf den Aufzeichnungsträger (10) ein latentes Zeichenbild erzeugt und einer Entwicklereinrichtung (C) in der das latente Zeichen- bild durch Kondensation eines Farbdampfes oder durch Farb¬ auftrag entwickelt wird.
6. Druckvorrichtung nach Anspruch 5 mit einer Umdruckstation (D) die das entwickelte Zeichenbild auf Papier überträgt und einer Reinigungsstation (E) die nach der Übertragung eines Zeichenbildes den Aufzeichnungsträger reinigt.
7. Druckvorrichtung nach einem der Ansprüche 5 oder 6 mit einer Befeuchtungsvorrichtung (33) die vor Erzeugung eines latenten Zeichenbildes auf den Aufzeichnungsträger einen olephilen oder hydrophilen molekularen Flüssigkeitsfilm aufbringt.
8. Druckvorrichtung nach Anspruch 5 mit einem Aufzeichnungsträger aus Verbundwerkstoff der eine Oberflächenschicht (31) mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit senkrecht zur Oberfläche und einer geringen Wär eleit- fahigkeit in Oberflächenrichtung und eine wärmeisolierende Trägerschicht (30) aufweist.
9. Druckvorrichtung nach Anspruch 8 mit einer Oberflächenschicht (31) mit einer Schichtdicke von 30 bis 300 μm und einer Trägerschicht (30) mit einer Schicht¬ dicke von 100 bis 500 μm.
10. Druckvorrichtung nach einem der Ansprüche 5 oder 6 mit einem Aufzeichnungsträger (10) der als endloses Band oder als Walze ausgebildet ist.
11. Druckvorrichtung nach einem der Ansprüche 5 oder 6, mit einem den Aufzeichnungsträger im Entwicklungsbereich auf¬ nehmenden, von Farbdampf durchströmten Entwicklungsraum (19).
12. Druckvorrichtung nach Anspruch 11 mit, einem mit dem Entwicklungsraum (19) in Verbindung stehenden Farbdampf-Kreislaufsystem einschließlich einem Flüssigkeits- Da pfbehälter (14, einer Heizvorrichtung (15) zum Verdampfen einer Farbflüssigkeit und einem temperaturgeregelten Dampf pufferraum (17) und eine Rückführuπgskondensationseinheit (21) die den durch den Eπtwickluπgsraum (19) geführten Farbdampf kondensiert und das Konzentrat dem Flüssigkeitsdampfbehälter (14) zuführt.
13. Druckvorrichtung nach Anspruch 12 mit einer Einrichtung die den Farbdampf entgegen der Bewegungsrichtung des Auf¬ zeichnungsträgers (10) durch den Entwicklungsraum (19) führt.
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