DE10015812A1 - Folie für einen Thermotransferdrucker - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Folie (2) für einen Thermotransferdrucker (1), in dem eine Folie (2) mit einer Vielzahl Poren (25) zwischen einem Aufzeichnungsträger (P) und der Tinte anzuordnen ist. Die Tinte und die Folie (2) werden mit einer Heizvorrichtung (35) so aufgeheizt, daß die Poren (25) selektiv geweitet werden und die Tinte auf den Aufzeichnungsträger (P) übertragen wird. Die Folie (2) besteht aus mindestens einem Schichtenpaar (21, 22), dessen obere Schicht (21) aus einem Material geringer Reibung und dessen untere Schicht (22) aus einem elastomeren Material besteht. Die Poren (25) verlaufen durch die beiden miteinander verbundenen Schichten (21, 22).

Description

Die Erfindung betrifft einen Thermotransferdrucker, der eine Tinte auf einen Auf­ zeichnungsträger (z. B. Normalpapier) aufbringt und darauf ein Bild erzeugt, im engeren Sinne eine Folie für einen solchen Drucker.

Die Japanische Offenlegungsschrift Hei 10-329345 beschreibt eine Folie mit einer Vielzahl Poren für einen Thermotransferdrucker. Die eine Seite der Folie berührt einen Aufzeichnungsträger, während die andere Seite einem zeilenförmigen Ther­ modruckkopf gegenübersteht, wobei zwischen diesen beiden Elementen die Tinte bereitgehalten wird.

Die Poren der Folie sollen normalerweise den Durchgang der Tinte verhindern. Wenn aber der Thermodruckkopf informationsmäßig verteilt Wärme erzeugt, kön­ nen die erhitzten Teile der Folie leicht elastisch verformt werden, wodurch die Po­ ren in diesen Bereichen erweitert werden. Dann ermöglichen sie den Durchgang der Tinte und deren Übertragung auf einen Aufzeichnungsträger, der mit der an­ deren Seite der Folie in Berührung steht.

Durch Bewegen eines Aufzeichnungsträgers unter Beibehalten seines Kontaktes mit der Folie in Richtung quer zu dem zeilenförmigen Thermodruckkopf und bei laufender Steuerung des Thermodruckkopfes durch die Druckinformationen kann ein zweidimensionales Bild auf dem Aufzeichnungsträger entstehen.

Bei dem hier relevanten Tintentransferdrucker soll der Reibungskoeffizient der Folienfläche gegenüber dem Aufzeichnungsträger gering sein, damit dieser relativ zu der Folie gleiten kann. Ferner muß eine Folie derart beschaffen sein, daß die Poren bei Erwärmung leicht erweitert werden können. Hierzu wird eine Folie aus Polytetrafluorethylen (z. B. "Nifutoron" von Nitto Denko K. K.) verwendet.

Bei Verwendung dieser Folie treten jedoch manchmal auf dem Aufzeichnungsträ­ ger während des Druckens Tintenspuren (Wischeffekte) auf. Der Grund dafür scheint zu sein, daß Polytetrafluorethylen eine relativ große Wärmemenge zur Änderung seiner Elastizität benötigt, so daß zum Schließen der Poren nach der Wärmeeinwirkung eine längere Zeit erforderlich ist, als sie zum Erzeugen eines klaren Drucks zulässig ist.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Folie anzugeben, deren Poren sich rechtzeitig schließen, um ein Erzeugen von Spuren auf dem Aufzeichnungs­ träger zu verhindern. Gleichzeitig soll aber ein geringer Reibungskoeffizient an der Folienoberfläche realisiert werden.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.

Wird eine Folie nach der Erfindung in einem Thermotransferdrucker eingesetzt, so ändert sich die Elastizität der obersten Schicht und ermöglicht eine Erweite­ rung der Poren in den selektiv erhitzten Bereichen. Die Erweiterung tritt durch den Expansionsdruck der Tinte in den selektiv erhitzten Bereichen ein, so daß die Tinte durch die Poren der obersten und der untersten Schicht hindurchwandert.

Andererseits nimmt mit Abschluß der selektiven Erwärmung die Elastizität der obersten Schicht wieder ihren Normalwert an und verhindert ein Hindurchtreten von Tinte durch die Poren. Die Poren der untersten Schicht werden geschlossen, wenn der Expansionsdruck der Tinte nachläßt. Auch wenn also die Poren der obersten Schicht verzögert geschlossen werden, kann das Austreten der Tinte rechtzeitig verhindert werden, da die entsprechenden Poren der untersten Schicht sofort geschlossen werden, wenn der Expansionsdruck der Tinte nachläßt.

Wenn Füllkörper in der untersten elastomeren Schicht verteilt sind, können dort Rißbildungen verhindert werden, die am Innenumfang der Poren nach wieder­ holtem Einsatz auftreten können und deren Standfestigkeit und Funktion beein­ trächtigen würden.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Darin zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt eines Thermotransferdruckers zur Anwendung der Erfindung,

Fig. 2 eine perspektivische Darstellung wesentlicher Teile des Druckers nach Fig. 1,

Fig. 3 die Heizelemente eines Thermodruckkopfes in Zuordnung zu den Poren einer Folie,

Fig. 4A und 4B Querschnitte zum Erklären der Bilderzeugung in dem Drucker nach Fig. 1,

Fig. 5 die Struktur einer Folie nach der Erfindung,

Fig. 6 die Struktur einer weiteren Ausführungsform der Folie, und

Fig. 7 A bis 7D die Herstellungsschritte einer Folie mit mehreren Schichten.

In Fig. 1 ist ein Drucker, in dem die Erfindung zur Anwendung kommt, im Quer­ schnitt dargestellt. Dieser Drucker 1 hat einen zeilenförmigen Thermodruckkopf 3 mit einer Vielzahl Heizelemente 35, die quer zur Transportrichtung eines Auf­ zeichnungsträgers P angeordnet sind. Eine Folie 2 ist mit einem Abstandhalter 8 an dem Thermodruckkopf 3 unter Bildung eines Abstandes von 0,1 mm befestigt.

Der Abstandhalter 8 und ein Gehäuse 3a des Thermodruckkopfes 3 bestehen aus Materialien, die den Durchgang von Tinte verhindern. Der durch die Folie 2, den Abstandhalter 8 und das Gehäuse 3a des Thermodruckkopfes 3 eingeschlossene Raum bildet einen Vorratsraum C für Tinte. Die Folie 2 ist so angeordnet, daß sie einen geringen Abstand zu den Heizelementen 35 des Thermodruckkopfes 3 hat oder diese berührt.

Über der Folie 2 befindet sich eine Andruckwalze 4 zum Andrücken des Auf­ zeichnungsträgers P gegen die Oberseite der Folie 2. Die Andruckwalze 4 ist eine sogenannte Gummiwalze, die so angeordnet ist, daß ihre Achse parallel zu der Ausrichtung der Heizelemente 35 des Thermodruckkopfes 3 liegt. Bei Drehen der Andruckwalze 4 wird der Aufzeichnungsträger P in der in Fig. 1 gezeigten Pfeil­ richtung transportiert.

Fig. 2 zeigt eine perspektivische Explosionsdarstellung des Druckers 1 ohne die Andruckwalze 4. Der Abstandhalter 8 ist eine dünne, rahmenartige Platte mit ei­ ner rechteckigen Öffnung, in der die Heizelemente 35 zeilenförmig angeordnet sind. Alle Heizelemente 35 befinden sich in dem Vorratsraum C. Außer diesem Vorratsraum C ist ein Tintenbehälter 6 vorgesehen, dessen Tinte über einen Schlitz 85 in dem Abstandhalter 8 durch Kapillarwirkung in den Vorratsraum C befördert wird.

Die Folie 2 enthält eine Vielzahl Poren 25, die über den Heizelementen 35 liegen, wenn die Folie 2 an dem Abstandhalter 8 anhaftet. Bei Raumtemperatur und Normaldruck erlaubt die Größe einer jeden Pore nicht den Durchgang von Tinte (Flüssigkeit) und Lösungsmitteldämpfen. Fig. 3 zeigt die örtliche Zuordnung der Poren 25 und der Heizelemente 35. In der Ausrichtung der Heizelemente 35 (d. h. Hauptabtastrichtung X) sind mehrere Poren 25 einem jeweiligen Heizelement 35 zugeordnet. Außerdem sind die Poren 25 in Richtung quer zur Abtastrichtung X (d. h. in Hilfsabtastrichtung Y) gegeneinander versetzt angeordnet.

Fig. 4A und 4B sind schematische Darstellungen zum Erläutern der Bilderzeu­ gung durch Tintentransfer in dem vorstehend beschriebenen Drucker. Der Tin­ tenbehälter 6 und die Andruckwalze 4 sind nicht dargestellt.

Erzeugen die Heizelemente 35 Wärme, so werden in ihrem jeweiligen Bereich die Tinte sowie Teile der Folie 2 erwärmt. Fig. 4A zeigt den Ausgangszustand vor der Erwärmung. Fig. 4B zeigt den Zustand, wenn die durch die Heizelemente 35 er­ wärmte Tinte verdampft und/oder expandiert und den örtlichen Druck erhöht, so daß die erwärmten Teile der Folie infolge der Abnahme des Elastizitätsmoduls leicht deformiert werden.

Die Tinte wird gegen die Poren 25 der Folie 2 gedrückt, und die Poren 25 werden deformiert, so daß sie ihre Öffnungen vergrößern und den Durchgang bzw. Aus­ tritt der Tinte ermöglichen. Dadurch wird die Tinte auf den Aufzeichnungsträger P (Fig. 1) übertragen, der die andere Seite der Folie 2 berührt.

Bei Ende der Wärmeerzeugung mit den Heizelementen 35 werden die erhitzte Tinte und die erhitzten Teile der Folie 2 durch die umgebende kühlere Tinte ab­ gekühlt, und die Öffnungen der deformierten Poren 25 nehmen wieder ihre Nor­ malgröße an, d. h. die Größe, bei der ein Austritt der Tinte nicht möglich ist.

Durch Steuern der Wärmeerzeugung mit den Heizelementen 35 des Thermo­ druckkopfes 3 entsprechend den Druckdaten und gleichzeitigen Transport des Aufzeichnungsträgers P durch Drehen der Andruckwalze 4 wird ein zweidimen­ sionales Bild auf dem Aufzeichnungsträger P erzeugt.

Durch Kombination mehrerer derartiger Drucker kann eine Farbdruckeinheit auf­ gebaut werden, wie es in der eingangs erläuterten Offenlegungsschrift beschrie­ ben ist.

Im folgenden wird die Struktur der Folie 2 im einzelnen beschrieben.

Wie Fig. 5 zeigt, hat die Folie eine zweischichtige Struktur mit einer ersten Schicht 21 und einer zweiten Schicht 22. Die erste Schicht 21 besteht aus einem Material geringer Reibung, dessen Elastizität sich durch Wärmeeinwirkung än­ dert. Die zweite Schicht 22 besteht aus einem Elastomer. Die Poren 25 werden durch Erzeugen einer Vielzahl Schlitze in den Schichten 21 und 22 mit einem speziellen Werkzeug o. ä. ausgebildet. Diese Poren 25 sind in Fig. 2 und 3 zur leichteren Übersicht ellipsenförmig dargestellt.

Als Material für die erste Schicht 21 dienen Polytetrafluorethylen, Polydifluor­ ethylen, Polyurethan oder Polyethylen einzeln oder als Mischung. Als Elastomer für die zweite Schicht 22 dienen Silikonkautschuk, Polyethylen, Polypropylen, Polyvinylacetat, Chloropren, Isopren, Polyurethan oder Polyamid einzeln oder als Mischung.

Da die erste Schicht 21, die den Aufzeichnungsträger berühren soll, aus Material geringer Reibung besteht, ergibt sich eine glatte Gleitbewegung eines Aufzeich­ nungsträgers an der Folie 2, und die Abnutzung der Folienoberfläche ist gering. Da die oben genannten Materialien geringer Reibung wasserabstoßend sind, wird die Tinte, die die Folienoberfläche erreicht (und hydrophil ist) durch die verbrei­ terten Poren 25 sicher auf den Aufzeichnungsträger P übertragen und bleibt nicht an der Folienoberfläche haften.

Da die oben genannten Elastomere hitzebeständig sind, eignen sie sich als Mate­ rialien für die zweite Schicht 22, die direkt die Wärme von dem Thermodruckkopf 3 aufnimmt.

Fig. 7 A bis 7D zeigen einen beispielsweisen Herstellungsgang für die Folie 2 aus zwei Schichten.

Zunächst wird eine Materialschicht geringer Reibung für die erste Schicht 21 auf einer tragenden Unterlage 100 mit spiegelnder Fläche 101 (Fig. 7 A) fest aufge­ bracht, wonach ein Elastomer E in halbflüssigem Zustand auf dem Material ver­ teilt wird, um es vollständig zu bedecken (Fig. 7B). Eine obere Abdeckplatte 200 mit spiegelnder Fläche 201 wird auf die tragende Unterlage 100 aufgesetzt, wobei zwei Abstandsstücke 300 vorgesehen werden (nur eines ist in Fig. 7C darge­ stellt). Die Abdeckplatte 200 wird mit einem Druck P abwärts gedrückt, bis das elastomere Material ausgehärtet ist (Fig. 7D). Die Höhe der Abstandsteile 300 entspricht der Gesamtdicke der ersten und der zweiten Schicht der Folie. Dann werden die tragende Unterlage 100 und die Abdeckplatte 200 voneinander gelöst, und die nach außen vorstehenden Teile des ausgehärteten elastomeren Materials E werden abgeschnitten.

Vorzugsweise ist die Oberfläche der ersten Schicht 21 mit einem Silan-Kopp­ lungsmittel zum Erhöhen der Haftkraft mit dem elastomeren Material beschichtet.

Dann werden mehrere Schlitze in die erste und die zweite Schicht der Folie 2 ein­ gebracht. Bei einem Ausführungsbeispiel hat die Dicke der ersten und der zwei­ ten Schicht 21 und 22 einen Wert von 20 µ, d. h. die Gesamtdicke der Folie 2 be­ trägt 40 µ. Mehrere Schlitze jeweils mit einer Länge von 10 bis 20 µ sind jeweils in einer Fläche von 400 bis 900 µ² vorgesehen.

Wenn die Poren durch Schlitzbildung mittels eines scharfkantigen Werkzeugs o. ä. eingebracht werden, können an den Innenumfangsflächen der Poren 25 der zweiten Schicht 22 aus dem elastomeren Material nach wiederholtem Einsatz Rißbildungen auftreten. Verlaufen die Risse in der zweiten Schicht 22, so wird de­ ren Standfestigkeit abnehmen und ihre angestrebte Funktion verschlechtert.

Deshalb sollten mehrere Füllstoffe 23 in der zweiten Schicht 22 verteilt sein, um das Fortschreiten der Rißbildung in ihr zu vermeiden. Dies ist in Fig. 6 gezeigt.

Als Füllmaterial 23 können Glasteilchen hoher Haftfähigkeit für das elastomere Material gewählt werden. In dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel hat das Füllmaterial 23 eine weitgehend zylindrische Teilchenform mit einer Länge von z. B. weniger als 10 µ und einem Außendurchmesser von weniger als 10 µ. Der Anteil des Füllmaterials 23 ist so gewählt, daß nicht die Menge über­ schritten wird, bei der die elastische Verformbarkeit des Schichtmaterials beein­ trächtigt wird. Es soll nicht weniger als 0,1 Gew.-% und nicht mehr als 20 Gew.-%, vorzugsweise ein Anteil im Bereich von 1 bis 5 Gew.-% verwendet werden.

Das Füllmaterial 23 soll in das halbflüssige elastomere Material eingebracht und eingemischt werden, bevor dieses als erste Schicht 21 aufgebracht wird. In dem vorstehenden Ausführungsbeispiel werden 2 Gew.-% Glasteilchen jeweils mit ei­ nem Durchmesser von 8 µ in 100 Gew.-% elastomeres Material im halbflüssigen Zustand zusammen mit 10 Gew.-% eines Härters (z. B. "cat1300" von Shinetsu Si­ licon K. K.) eingebracht und vermischt.

Es können auch andere Füllmaterialien als Glas verwendet werden. In diesem Fall könnte ein Kopplungsmittel auf der Oberfläche des Füllmaterials 23 erforder­ lich sein, um dessen Haftkraft an dem elastomeren Material zu verbessern.

Anstelle einer zweischichtigen Folie kann auch eine Folie mit mehr Schichten verwendet werden. In diesem Fall entspricht die oberste Schicht der ersten Schicht 21 und die unterste Schicht der zweiten Schicht 22.

Im folgenden werden die Ergebnisse eines Drucktests mit Folien nach der Erfin­ dung in Vergleich zu vorbekannten Folien beschrieben.

Beispiel 1

In diesem Beispiel wird Polytetrafluorethylen (Nifutoron von Nitto Denko K. K.) mit 20 µ Dicke verwendet. Als elastomeres Material für die zweite Schicht dient Di­ methylpolysiloxan (KE1300 von Shinetsu Silicon K. K.) mit 20 µ Dicke. Die so her­ gestellte Folie 2 wird in einem Drucker nach Fig. 1 verwendet und ein Drucktest durchgeführt. Der Druck ist auf 20 Blättern der Größe A4 klar und kontinuierlich.

Beispiel 2

In diesem Beispiel werden Glasteilchen jeweils mit einem Durchmesser von 8 µ und einer Länge von 10 µ in der zweiten Schicht 22 des Beispiels 1 verteilt. Die so hergestellte Folie 2 wird in einem Drucker nach Fig. 1 verwendet und ein Drucktest durchgeführt. Auf 20 Blättern der Größe A4 ergibt sich ein klarer und kontinuierlicher Druck.

Vergleichsbeispiel

Eine einschichtige Folie der Dicke 20 µ aus Polytetrafluorethylen wird als Folie in dem Drucker nach Fig. 1 verwendet und ein Drucktest durchgeführt. Es zeigen

sich Tintenspuren auf dem Aufzeichnungsträger, und der Druck ist nicht ausrei­ chend klar.

Claims (8)

1. Folie für einen Thermotransferdrucker, die eine Vielzahl Poren hat und zwi­ schen einem Aufzeichnungsträger und der Tinte angeordnet wird, wobei Tinte und Folie mit einer Heizvorrichtung so aufgeheizt werden, daß die Po­ ren selektiv erweitert werden und die Tinte auf einen Aufzeichnungsträger übertragen wird, gekennzeichnet durch mindestens ein integral aufgebau­ tes Schichtenpaar, dessen obere Schicht (21) auch einem Material geringer Reibung mit durch Wärmeeinwirkung veränderbarer Elastizität besteht, während die untere Schicht (22) aus einem elastomeren Material besteht, wobei die Poren (25) durch die beiden Schichten (21, 22) verlaufen.

2. Folie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die obere Schicht (21) beim Einsatz in einem Thermotransferdrucker (1) mit einem Aufzeich­ nungsträger (P) in Berührung kommt, während die untere Schicht (22) über die Tinte einem zeilenförmigen Thermodruckkopf (3) gegenübersteht.

3. Folie nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Material geringer Reibung Polytetrafluorethylen, Polydifluorethylen, Polyurethan oder Polyethylen ist oder aus einer Mischung eines oder mehrerer dieser Stoffe besteht.

4. Folie nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, daß das elastomere Material aus Silikonkautschuk, Polyethylen, Poly­ propylen, Polyvinylacetat, Chloropren, Isopren, Polyurethan oder Polyamid oder aus einer Mischung eines oder mehrerer dieser Stoffe besteht.

5. Folie nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, daß in der unteren Schicht Füllstoffteilchen (35) verteilt sind.

6. Folie nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Füllstoffteil­ chen (35) weitgehend zylindrisch ist und aus Glas besteht, und daß der An­ teil der Füllstoffteilchen 0,1 bis 20 Gew.-% der unteren Schicht (22) beträgt.

7. Folie nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil der Füll­ stoffteilchen (35) im Bereich von 1 bis 5 Gew.-% liegt.

8. Folie nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, daß die untere Schicht (22) direkt mit der oberen Schicht (21) verbun­ den ist und mit dieser eine Einheit bildet.