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Die vorliegende Offenbarung betrifft das digitale Drucken auf Tintenbasis. Insbesondere betrifft die Offenbarung Verfahren und Systeme zum digitalen Drucken auf Tintenbasis mit einem Drucksystem, das ein Anfeuchtfluid-Bildgebungselement und ein Bildübertragungselement, das ein Anfeuchtfluidbild von dem Bildgebungselement empfängt, aufweist.
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Systeme zum digitalen Drucken auf Tintenbasis oder Lithographiesysteme mit variablen Daten, die zum digitalen lithographischen Drucken konfiguriert sind, aus der verwandten Technik umfassen ein Bildgebungssystem zum Laserstrukturieren einer Schicht aus Anfeuchtfluid, die auf ein Bildgebungselement aufgetragen wird. Das Bildgebungssystem umfasst einen Hochleistungslaser zum Emittieren von Lichtenergie. Das Bildgebungselement muss eine kostspielige wieder abbildungsfähige Oberflächenschicht umfassen, wie etwa eine Platte oder ein Drucktuch, die bzw. das unter anderen Anforderungen für die Bildproduktion in der Lage ist Lichtenergie zu absorbieren. Obwohl hohe Druckgeschwindigkeiten und reduzierte System- und Betriebskosten im Allgemeinen wünschenswert sind, sind die Druckgeschwindigkeiten, die unter Verwendung von Systemen zum digitalen Drucken auf Tintenbasis erreicht werden, durch den Laser-Bildgebungsprozess eingeschränkt.
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Es werden Systeme und Verfahren bereitgestellt, die ein hochauflösendes Strukturieren von Anfeuchtfluid zum digitalen Drucken auf Tintenbasis ermöglichen. Die Systeme und Verfahren können eine Vorrichtung umfassen, wie etwa einen Tintenstrahldruckkopf, zum Ausstoßen oder Abscheiden von Anfeuchtfluid direkt auf ein Bildgebungselement, um ein Muster oder Bild gemäß variablen Bilddaten zu formen. Die Systeme und Verfahren können ein Übertragungselement umfassen, das konfiguriert ist, um einen Spalt zum Laden eines Musters oder Bildes aus Anfeuchtfluid zu definieren, an dem das Muster oder Bild aus Anfeuchtfluid auf das Übertragungselement zum anschließenden Farbauftragen übertragen wird.
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Bei einer Ausführungsform der Systeme können die Systeme zum digitalen Drucken auf Tintenbasis Folgendes umfassen: ein Bildgebungselement; und ein System zum Strukturieren von Anfeuchtfluid, das konfiguriert ist, um Anfeuchtfluid auf eine Oberfläche des Bildgebungselements gemäß den Bilddaten abzuscheiden. Das Bildgebungselement kann konfiguriert sein, um eine gewisse Menge Anfeuchtfluid zu absorbieren. Das System zum Strukturieren von Anfeuchtfluid kann ein Tintenstrahlgerät umfassen, das konfiguriert ist, um das Anfeuchtfluid auf die Oberfläche des Bildgebungselements auszustoßen. Das abgeschiedene Anfeuchtfluid kann als Muster abgeschieden werden, um ein hochauflösendes Bild auf der Oberfläche des Bildgebungselements zu formen.
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Bei einer Ausführungsform können die Systeme ein Übertragungselement umfassen, wobei das Übertragungselement konfiguriert ist, um ein Anfeuchtfluidmuster von einer Oberfläche des Bildgebungselements zu empfangen, wobei das Übertragungselement und das Bildgebungselement angeordnet sind, um einen Spalt zum Laden eines Bildes aus Anfeuchtfluid zur Kontaktübertragung zu definieren. Das Bildgebungselement kann eine poröse Oberfläche umfassen. Die poröse Oberfläche kann eine Dicke von 10 Mikrometer bis 100 Mikrometer aufweisen.
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Bei einer Ausführungsform können die Systeme ein Bildgebungselement-Reinigungssystem umfassen, wobei das Bildgebungselement-Reinigungssystem einen unterdruckunterstützten Löscher umfasst. Die Systeme können eine poröse Oberfläche umfassen, die formanpassbar ist. Die Systeme können eine nicht poröse Oberfläche umfassen, die konfiguriert ist, um Anfeuchtfluid zu absorbieren, was ein Anschwellen der Oberfläche bewirkt. Die nicht poröse Oberfläche kann eine Dicke aufweisen, die in einem Bereich von 25 Mikrometer bis 100 Mikrometer liegt.
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Das Anfeuchtfluid kann ein Silikonfluid umfassen, und das System kann eine nicht poröse Oberfläche umfassen, die ebenfalls Silikon umfasst. Bei einer Ausführungsform können die Systeme ein Bildgebungselement-Reinigungssystem umfassen, wobei das Reinigungssystem konfiguriert ist, um die Oberfläche des Bildgebungselements zu erhitzen, um das absorbierte Anfeuchtfluid zu verdampfen.
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Bei einer Ausführungsform können die Verfahren zum digitalen Drucken auf Tintenbasis folgende Schritte umfassen: Ausstoßen eines Anfeuchtfluidmusters auf eine Oberfläche eines Bildgebungselements; und Übertragen des Anfeuchtfluidmusters auf ein Übertragungselement an einem Spalt zum Laden eines Musters aus Anfeuchtfluid, der von dem Übertragungselement und dem Bildgebungselement definiert wird. Die Verfahren können das Auftragen von Tinte auf eine Oberfläche des Übertragungselements, welches das Anfeuchtfluidmuster aufweist, um ein Tintenmuster zu erzeugen, umfassen. Die Verfahren können das Aufbereiten des Tintenmusters umfassen, um die Viskosität der Tinte vor der Übertragung des Tintenmusters auf ein Substrat zu erhöhen. Die Verfahren können das Übertragen des Tintenmusters auf ein Substrat an einem Spalt zum Laden eines Tintenmusters umfassen, der von dem Übertragungselement und einem Substrattransportsystem definiert wird.
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Bei einer Ausführungsform können die Verfahren das Anwenden von Wärme auf die Oberfläche des Bildgebungselements umfassen, um das Anfeuchtfluid zu verdampfen, das in dem Anfeuchtfluid der Oberfläche des Bildgebungselements enthalten ist. Die Verfahren können das Entfernen von Anfeuchtfluid von der Oberfläche des Bildgebungselements nach dem Übertragen des Anfeuchtfluidmusters umfassen, wobei das Entfernen das Löschen und Absaugen der Oberfläche des Bildgebungselements umfasst. Die Verfahren können das Überfluten einer Oberfläche des Bildgebungselements mit Anfeuchtfluid vor dem Entfernen des Anfeuchtfluids umfassen. Bei einer Ausführungsform können die Verfahren das Entfernen von Tinte umfassen, die an der Oberfläche des Übertragungselements nach dem Übertragen des Tintenmusters zurückbleibt.
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Es zeigen:
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1 eine schematische Ansicht eines lithographischen Drucksystems digitaler Architektur aus der verwandten Technik zum digitalen Drucken auf Tintenbasis;
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2 ein System zum digitalen Drucken auf Tintenbasis gemäß einer Ausführungsform;
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3 ein Verfahren zum digitalen Drucken auf Tintenbasis gemäß einer Ausführungsform;
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4A bis 4C eine seitliche schematische Querschnittsansicht eines Bildgebungselements während der Schritte eines Prozesses zum digitalen Drucken auf Tintenbasis gemäß einer Ausführungsform;
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5A bis 5C eine seitliche schematische Querschnittsansicht eines Bildgebungselements während der Schritte eines Prozesses zum digitalen Drucken auf Tintenbasis gemäß einer Ausführungsform.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Die Systeme zum digitalen Drucken auf Tintenbasis aus der verwandten Technik, die Hochleistungslaser zum Laserstrukturieren von Anfeuchtfluid auf einer Bildgebungsplatte verwenden, können kostspielig sein und weisen begrenzte Druckgeschwindigkeiten auf.
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Eine wieder abbildungsfähige Oberfläche wird auf einem Bildgebungselement bereitgestellt, das eine Trommel, eine Platte, ein Band oder dergleichen sein kann. Die wieder abbildungsfähige Oberfläche beispielsweise aus einer Klasse von Materialien bestehen, die gewöhnlich als Silikone bezeichnet werden und wozu unter anderem Polydimethylsiloxan (PDMS) gehört. Die wieder abbildungsfähige Oberfläche kann aus einer relativ dünnen Schicht über einer Montageschicht gebildet sein, wobei die Dicke der relativ dünnen Schicht ausgewählt wird, um Druck- oder Markierungsleistung, Haltbarkeit und Herstellbarkeit auszugleichen.
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Die offenbarten Ausführungsformen beschreiben ein beispielhaftes Lithographiesystem mit variablen Daten 100 zum digitalen Drucken auf Tintenbasis, wie etwa dasjenige, das beispielsweise in 1 gezeigt wird. Eine allgemeine Beschreibung des in 1 gezeigten beispielhaften Systems 100 wird hier bereitgestellt. Zusätzliche Einzelheiten mit Bezug auf individuelle Bauteile und/oder Teilsysteme, die in dem beispielhaften System 100 aus 1 gezeigt werden, sind in der Anmeldung 714 zu finden.
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Wie in 1 gezeigt, kann das beispielhafte System 100 ein Bildgebungselement 110 umfassen. Das Bildgebungselement 110 ist bei der in 1 gezeigten Ausführungsform eine Trommel, doch diese beispielhafte Darstellung ist nicht dahingehend auszulegen, dass sie Ausführungsformen ausschließt, bei denen das Bildgebungselement 110 eine Platte oder ein Band oder eine andere jetzt bekannte oder später entwickelte Konfiguration umfasst. Das Bildgebungselement 110 wird verwendet, um ein Tintenbild auf ein Bildempfangsmediensubstrat 114 an einem Übertragungsspalt 112 aufzutragen. Der Übertragungsspalt 112 wird durch eine Druckwalze 118 als Teil eines Bildübertragungsmechanismus 160 gebildet, der Druck in Richtung auf das Bildgebungselement 110 ausübt. Das Bildempfangsmediensubstrat 114 ist nicht als auf eine bestimmte Zusammensetzung, wie beispielsweise auf Papier, Kunststoff oder Verbundfolie, eingeschränkt anzusehen. Das beispielhafte System 100 kann verwendet werden, um Bilder auf vielen verschiedenen Bildempfangsmediensubstraten zu erzeugen. Die offenbarten Ausführungsformen erklären auch die große Auswahl von Markierungs-(Druck-)Substanzen, die man verwenden kann, einschließlich Markierungssubstanzen mit Pigmentdichten von mehr als 10 Gewichtsprozent. Die vorliegende Offenbarung verwendet den Begriff Tinte, um sich auf eine breite Auswahl von Druck- oder Markierungssubstanzen zu beziehen, wozu solche gehören, die gewöhnlich als Tinten angesehen werden, Pigmente und andere Substanzen, die von dem beispielhaften System 100 aufgetragen werden können, um ein Ausgangsbild auf dem Bildempfangsmediensubstrat 114 zu erzeugen.
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Die Offenbarung zeigt und beschreibt Einzelheiten des Bildgebungselements 110, wozu es gehört, dass das Bildgebungselement 110 aus einer wieder abbildungsfähigen oberflächlichen Schicht besteht, die über einer strukturbedingten Montageschicht gebildet wird, wobei es sich beispielsweise um einen zylindrischen Kern oder um eine oder mehrere strukturbedingte Schichten auf einem zylindrischen Kern handeln kann.
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Das beispielhafte System 100 umfasst ein Anfeuchtfluid-Teilsystem 120, das im Allgemeinen eine Reihe Walzen umfasst, die man als Anfeuchtwalzen oder als Anfeuchteinheit ansehen kann, um die wieder abbildungsfähige Oberfläche des Bildgebungselements 110 mit Anfeuchtfluid einheitlich zu befeuchten. Ein Zweck des Anfeuchtfluid-Teilsystems 120 besteht darin, eine Schicht aus Anfeuchtfluid, die im Allgemeinen eine einheitliche und geregelte Dicke aufweist, auf die wieder abbildungsfähige Oberfläche des Bildgebungselements 110 abzugeben. Wie zuvor angegeben, ist es bekannt, dass ein Anfeuchtfluid, wie etwa Feuchtwasser, hauptsächlich Wasser umfassen kann, wahlweise mit geringen Mengen von Isopropylalkohol oder Ethanol, die hinzugefügt werden, um die Oberflächenspannung zu reduzieren und um die Verdampfungsenergie zu verringern, die notwendig ist, um das anschließende Laserstrukturieren zu unterstützen, wie es nachstehend ausführlicher beschrieben wird. Geringe Mengen bestimmter Tenside können ebenfalls zum Feuchtwasser hinzugefügt werden. Alternativ können andere geeignete Anfeuchtfluide verwendet werden, um die Leistung von digitalen Lithographiesystemen auf Tintenbasis zu verbessern.
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Nachdem das Anfeuchtfluid auf die wieder abbildungsfähige Oberfläche des Bildgebungselements 110 dosiert wurde, kann eine Dicke des Anfeuchtfluids unter Verwendung eines Sensors 125 gemessen werden, der eine Rückmeldung bereitstellen kann, um die Dosierung des Anfeuchtfluids auf die wieder abbildungsfähige Oberfläche des Bildgebungselements 110 durch das Anfeuchtfluid-Teilsystem 120 zu regeln.
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Nachdem eine genaue und einheitliche Menge Anfeuchtfluid von dem Anfeuchtfluid-Teilsystem 120 auf die wieder abbildungsfähige Oberfläche des Bildgebungselements 110 bereitgestellt wurde, kann man ein optisches Strukturierungs-Teilsystem 130 verwenden, um selektiv ein latentes Bild in der einheitlichen Anfeuchtfluidschicht durch Bild-für-Bild-Strukturieren der Anfeuchtfluidschicht zu formen, beispielsweise unter Verwendung von Laserenergie. Typischerweise absorbiert das Anfeuchtfluid die optische Energie (IR oder sichtbar) nicht wirksam. Die wieder abbildungsfähige Oberfläche des Bildgebungselements 110 sollte im Idealfall den größten Teil der Laserenergie absorbieren (sichtbar oder unsichtbar wie etwa IR), die von dem optischen Strukturierungs-Teilsystem 130 in der Nähe der Oberfläche emittiert wird, um die Energie zu minimieren, die beim Erhitzen des Anfeuchtfluids verloren geht, und um das seitliche Ausbreiten von Wärme zu minimieren, um eine hohe räumliche Auflösungsfähigkeit zu bewahren. Alternativ kann eine geeignete strahlungsempfindliche Komponente zu dem Anfeuchtfluid hinzugefügt werden, um zur Absorption der einfallenden Laserstrahlungsenergie beizutragen. Obwohl das optische Strukturierungs-Teilsystem 130 zuvor als Laseremitter beschrieben wurde, versteht es sich, dass viele verschiedene Systeme verwendet werden können, um die optische Energie abzugeben, um das Anfeuchtfluid zu strukturieren.
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Die Funktionsweise, die bei dem Strukturierungsprozess wirkt, der von dem optischen Strukturierungs-Teilsystem 130 des beispielhaften Systems 100 ausgeführt wird, wird mit Bezug auf 5 in der Anmeldung 714 ausführlich beschrieben. Kurz gesagt führt das Anlegen der optischen Strukturierungsenergie aus dem optischen Strukturierungs-Teilsystem 130 zum selektiven Verdampfen von Teilen der Schicht aus Anfeuchtfluid.
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Nach dem Strukturieren der Schicht aus Anfeuchtfluid durch das optische Strukturierungs-Teilsystem 130 wird die strukturierte Schicht auf der wieder abbildungsfähigen Oberfläche des Bildgebungselements 110 einem Farbauftrag-Teilsystem 140 vorgelegt. Das Farbauftrag-Teilsystem 140 wird verwendet, um eine einheitliche Schicht Tinte über die Schicht aus Anfeuchtfluid und die wieder abbildungsfähige Oberflächenschicht des Bildgebungselements 110 aufzutragen. Das Farbauftrag-Teilsystem 140 kann eine Aniloxwalze verwenden, um eine lithographische Offset-Tinte auf eine oder mehrere Tintenformwalzen zu dosieren, die in Kontakt mit der wieder abbildungsfähigen oberflächlichen Schicht des Bildgebungselements 110 steht bzw. stehen. Das Farbauftrag-Teilsystem 140 kann separat andere herkömmliche Elemente umfassen, wie etwa eine Reihe Dosierwalzen, um eine genaue Zuführrate von Tinte auf die wieder abbildungsfähige Oberfläche bereitzustellen. Das Farbauftrag-Teilsystem 140 kann die Tinte an den Löchern auftragen, welche die abgebildeten Teile der wieder abbildungsfähigen Oberfläche darstellen, während die Tinte an den nicht formatierten Teilen des Anfeuchtfluids an diesen Teilen nicht haftet.
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Kohäsionskraft und Viskosität der Tinte, die sich in der wieder abbildungsfähigen Schicht des Bildgebungselements 110 befindet, können durch bestimmte Funktionsweisen verändert werden. Eine dieser Funktionsweisen kann die Verwendung eines Rheologie-(komplexer viskoelastischer Modul)Regel-Teilsystems 150 umfassen. Das Rheologieregelsystem 150 kann einen Vernetzungsteilkern der Tinte auf der wieder abbildungsfähigen Oberfläche bilden, um beispielsweise die Kohäsionsfestigkeit der Tinte mit Bezug auf die wieder abbildungsfähige Oberflächenschicht zu erhöhen. Die Härtungsfunktionsweisen können optisches oder photoinitiiertes Härten, Wärmehärten, Trocknen oder diverse Formen von chemischem Härten umfassen. Das Abkühlen kann ebenfalls verwendet werden, um die Rheologie über mehrfache physikalische Abkühlfunktionsweisen sowie über chemisches Abkühlen zu ändern.
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Die Tinte wird dann von der wieder abbildungsfähigen Oberfläche des Bildgebungselements 110 auf ein Substrat eines Bildempfangsmediums 114 unter Verwendung eines Übertragungs-Teilsystems 160 übertragen. Die Übertragung erfolgt, wenn das Substrat 114 durch einen Spalt 112 zwischen dem Bildgebungselement 110 und einer Druckwalze 118 gegeben wird, so dass die Tinte in den Hohlräumen der wieder abbildungsfähigen Oberfläche des Bildgebungselements 110 in physischen Kontakt mit dem Substrat 114 gebracht wird. Nachdem die Haftung der Tinte durch das Rheologieregelsystem 150 geändert wurde, bewirkt die geänderte Haftung der Tinte, dass die Tinte an dem Substrat 114 haftet und sich von der wieder abbildungsfähigen Oberfläche des Bildgebungselements 110 löst. Eine sorgfältige Regelung der Temperatur- und Druckbedingungen am Übertragungsspalt 112 kann es ermöglichen, dass die Übertragungseffizienz für die Tinte von der wieder abbildungsfähigen Oberfläche des Bildgebungselements 110 auf das Substrat 114 über 95 % hinausgeht. Obwohl es möglich ist, dass ein Teil des Anfeuchtfluids auch das Substrat 114 befeuchten kann, ist das Volumen eines derartigen Anfeuchtfluids minimal und verdunstet schnell oder wird von dem Substrat 114 absorbiert.
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Bei bestimmten lithographischen Offset-Systemen versteht es sich, dass eine Offset-Walze, in 1 nicht gezeigt, zuerst das Tintenbildmuster empfangen kann und dann das Tintenbildmuster auf ein Substrat übertragen, kann gemäß einem bekannten indirekten Übertragungsverfahren.
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Nach der Übertragung des größten Teils der Tinte auf das Substrat 114 muss alle restliche Tinte und/oder alles restliche Anfeuchtfluid von der wieder abbildungsfähigen Oberfläche des Bildgebungselements 110 entfernt werden, und zwar möglichst ohne diese Oberfläche zu zerkratzen oder abzunutzen. Ein Luftmesser 175 kann verwendet werden, um restliches Anfeuchtfluid zu entfernen. Man geht jedoch davon aus, dass eine gewisse Menge von Tintenresten zurückbleiben kann. Das Entfernen solcher zurückbleibender Tintenreste kann durch die Verwendung einer Art von Reinigungs-Teilsystem 170 erreicht werden. Die Anmeldung 714 beschreibt Einzelheiten eines derartigen Reinigungs-Teilsystems 170, das mindestens ein erstes Reinigungselement umfasst, wie etwa ein klebendes oder haftendes Element in physischem Kontakt mit der wieder abbildungsfähigen Oberfläche des Bildgebungselements 110, wobei das klebende oder haftende Element restliche Tinte und eventuell zurückbleibende kleine Mengen von Tensidverbindungen aus dem Anfeuchtfluid der wieder abbildungsfähigen Oberfläche des Bildgebungselements 110 entfernt. Das klebende oder haftende Element kann dann in Kontakt mit einer glatten Walze gebracht werden, auf die restliche Tinte von dem klebenden oder haftenden Element übertragen werden kann, wobei die Tinte anschließend von der glatten Walze beispielsweise mit einem Streichmesser abgezogen wird.
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Die Anmeldung 714 führt andere Funktionsweisen auf, durch die das Reinigen der wieder abbildungsfähigen Oberfläche des Bildgebungselements 110 ermöglicht werden kann. Unabhängig von der Reinigungsfunktionsweise ist das Reinigen der restlichen Tinte und des restlichen Anfeuchtfluids von der wieder abbildungsfähigen Oberfläche des Bildgebungselements 110 jedoch wesentlich, um Geisterbilder in dem vorgeschlagenen System zu verhindern. Nachdem sie gereinigt wurde, wird die wieder abbildungsfähige Oberfläche des Bildgebungselements 110 wieder dem Anfeuchtfluid-Teilsystem 120 vorgelegt, durch das eine frische Schicht aus Anfeuchtfluid der wieder abbildungsfähigen Oberfläche des Bildgebungselements 110 zugeführt wird, und der Prozess wiederholt sich.
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Gemäß der zuvor vorgeschlagenen Struktur hat die digitale Lithographie mit variablen Daten bei der Erzeugung von wirklich variablen digitalen Bildern in einem lithographischen Bildformsystem Interesse geweckt. Der zuvor beschriebene Aufbau kombiniert die Funktionen der Bildgebungsplatte und gegebenenfalls eines Übertragungsdrucktuchs in einem einzigen Bildgebungselement 110, das eine Licht absorbierende Oberfläche aufweisen muss.
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Systeme zum digitalen Drucken auf Tintenbasis aus der verwandten Technik, die einen Hochleistungs-Bildgebungslaser aufweisen, sind kostspielig. Der Hochleistungs-Laserbildrechner ist kostspielig, und das Bildgebungselement muss eine kostspielige wieder abbildungsfähige Platte oder eine Oberflächenschicht umfassen, die in der Lage ist, Lichtenergie zu absorbieren, und die zahlreichen anderen Konstruktionsauflagen unterliegt. Die Druckgeschwindigkeiten, die unter Verwendung des Laserbildgebungsprozesses erreicht werden, können langsam sein. Es ist wünschenswert, höhere Druckgeschwindigkeiten zu erreichen und System- und Betriebskosten zu reduzieren, indem Anfeuchtfluid auf eine Oberfläche des Bildgebungselements in einem Muster gemäß den Bilddaten ausgestoßen wird, wodurch die Notwendigkeit einer Laserstrukturierung und die damit verbundenen Kosten einer Laserbildgebungs- oder Laserstrukturierungsvorrichtung entfallen. Es hat sich jedoch herausgestellt, dass das Umsetzen eines Tintenstrahlsystems zum Ausstoßen von Anfeuchtfluid auf ein Bildgebungselement dazu führt, dass überschüssiges Anfeuchtfluid auf die Bildgebungsplatte und überschüssiges Anfeuchtfluid an dem Farbauftragsystem ausgestoßen wird, wodurch es schwierig wird, ein hochauflösendes Bild zu erreichen.
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Es hat sich beispielsweise herausgestellt, dass eine Auflösung, die durch das Ausstoßen von Anfeuchtfluid auf eine typische wieder abbildungsfähige Bildgebungsplatte, wie etwa die in 1 gezeigte Bildgebungsplatte, erreicht wird, eventuell nicht zufriedenstellend ist. Insbesondere ist die Größe eines Tintenstrahl-Anfeuchtfluidtröpfchens, das auf eine Oberfläche einer typischen Bildgebungsplatte abgeschieden wird, unerwünscht groß, nachdem es sich auf eine gewünschte Dicke von ungefähr 1 Mikrometer verteilt hat. Um eine höhere Bildwiedergabetreue zu erreichen, besteht der Wunsch, eine noch dünnere Schicht aus Anfeuchtfluide zu verwenden, im Bereich von 0,1 bis 0,5 Mikrometer. Beispielsweise verteilt sich ein einziger Picolitertropfen auf eine Punktgröße von 36 Mikrometer im Durchmesser bei einer Dicke von einem Mikrometer. Ein einziger Picolitertropfen verteilt sich auf eine Punktgröße von 51 Mikrometer bei einer Dicke von 0,5 Mikrometer. Ein 10 Picolitertropfen kann sich auf eine Punktgröße von 113 Mikrometer bei einer Dicke von einem Mikrometer und eine Punktgröße von 160 Mikrometer bei einer Dicke von 0,5 Mikrometer verteilen. Ferner kann sich das Anfeuchtfluid-Tröpfchen eventuell nicht auf eine gewünschte Dicke, z.B. auf ungefähr einen Mikrometer oder weniger, innerhalb eines gewünschten Zeitrahmens verteilen. Folglich kann sich eine dicke Schicht aus Anfeuchtfluid ergeben und beispielsweise bewirken, dass eine Farbauftragvorrichtung eine unstetige hydrodynamische Strömung von Anfeuchtfluid an einem Farbauftragspalt erzwingt. Dies kann zu diversen Bilddefekten und übermäßiger Aufnahme von Anfeuchtfluid durch die Farbauftragvorrichtung führen.
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Es sind Systeme erwünscht, welche die Notwendigkeit eines Laser-Strukturierungssystems und einer Licht absorbierenden wieder abbildungsfähigen Bildgebungsplatte vermeiden. Auf Grund der Variationen der Eigenschaften der diversen Substrate kann die Schleusensubstanz oder das Vermittlungsbild unter einer uneinheitlichen Bildqualität leiden, die sich auf die Qualität des Tintenbildes auswirkt. Wenn ein Zwischenelement verwendet wird, verursacht die überschüssige Menge des Schleusenmittels auf dem Zwischenelement ebenfalls ein Bildqualitätsproblem und ein Problem der Verschleppung des Tintenschleusenmittels.
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Die Systeme und Verfahren der Ausführungsformen unterteilen die Funktionalität der Bildgebungsplatte auf zwei unterschiedliche physische Elemente: ein Bildgebungselement, welches das Anfeuchtfluid empfängt, und ein Übertragungselement, das die Markierungssubstanz, wie etwa Tinte, von einem angrenzenden Farbauftragsystem empfängt. Das Bildgebungselement und das Übertragungselement können Walzen oder Zylinder sein. Das Bildgebungselement kann konfiguriert sein, um Anfeuchtfluid an seiner Oberfläche zu absorbieren, wo das Anfeuchtfluid ausgestoßen wird, um ein hochauflösendes Bild zu formen. Das Bildgebungselement kann beispielsweise konfiguriert sein, um den größten Teil des Anfeuchtfluids einheitlich zu verteilen, um ein hochwertiges Anfeuchtfluidbild zu formen.
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Das Bildgebungselement kann dann in Kontakt mit einem Übertragungselement gebracht werden, welches das Anfeuchtfluidbild empfängt. Das Bildgebungselement und das Übertragungselement können einen Ladespalt für ein Anfeuchtfluidbild (oder Muster) zur Kontaktübertragung des Musters oder Bildes aus Anfeuchtfluid von dem Bildgebungselement auf das Übertragungselement definieren. Am Ladespalt kann ein Bereich der Oberfläche des Bildgebungselements, der mit Anfeuchtfluid getränkt ist, feucht sein, und nach dem Kontakt mit dem Übertragungselement eine geringe Menge (weniger als 50 %) Anfeuchtfluid zur Übertragung auf die Oberfläche des Übertragungselements freisetzen. Nachdem das Anfeuchtfluidbild auf eine Oberfläche des Übertragungselements übertragen wurde, wird Tinte auf das Übertragungselement abgeschieden, die gemäß dem Bild oder Muster aus Anfeuchtfluid selektiv an der Oberfläche haftet.
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2 zeigt ein System zum digitalen Drucken auf Tintenbasis gemäß einer Ausführungsform. Insbesondere zeigt 2 eine Bildgebungselement 205. Die Menge des Anfeuchtfluids, die sich auf das Übertragungselement überträgt, wird auf Grund der Teilung am Spalt zum Laden von Anfeuchtfluid um ungefähr 50 % reduziert. Um die Menge Anfeuchtfluid, die sich auf das Übertragungselement überträgt, weiter zu reduzieren, umfasst das Bildgebungselement 205 eine Anfeuchtfluid absorbierende Oberfläche 207. Bevorzugt ist die Oberfläche 207 des Bildgebungselements konfiguriert, um Tröpfchen von Anfeuchtfluid schnell und ohne übermäßige seitliche Verteilung zu absorbieren. Auf der Oberfläche 207 kann man hochauflösende Bilder aus Anfeuchtfluid erzielen, wobei die Oberfläche feucht aber nicht übermäßig nass ist. Bei einer Ausführungsform kann das Bildgebungselement ein poröses Material sein. Das Bildgebungselement kann aus Schaumstoff, Schwamm oder Materialien gebildet sein, die aufquellen, nachdem sie Anfeuchtfluid absorbiert haben. Bei einer anderen Ausführungsform kann die Absorption von Anfeuchtfluid optimiert werden, um die Absorption von Anfeuchtfluid in Richtung der Tiefe des Bildgebungselements zu verbessern und um das Verteilen des Anfeuchtfluids in einer seitlichen Richtung zu minimieren. Dies kann man erreichen, indem man Poren oder Kanäle erstellt, die bevorzugt in einer Richtung orientiert sind, die zu der Oberfläche 207 senkrecht steht.
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Bei einer Ausführungsform kann eine vielschichtige Struktur für das Bildgebungselement aufgebaut werden. Die Porosität kann über die Dicke des Bildgebungselements variieren, wobei an der oberen Oberfläche des Bildgebungselements Mikroporen und darunter gröbere Strukturen gebildet sind. Beispielsweise kann eine mikroporöse Beschichtung auf einen relativ gröberen Schaumstoff aufgetragen werden. Eine obere Oberfläche sollte Charakteristiken aufweisen, die ähnlich sind wie die von beschichtetem Tintenstrahlpapier oder Tintenstrahlsubstraten.
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Die Kapazität der Absorption und die Absorptionsrate sind derart zu optimieren, dass eine Oberfläche des Bildgebungselements feucht ist, jedoch weder zu trocken noch zu nass, wenn die Oberfläche des Bildgebungselements das Übertragungselement berührt. Dies kann man teilweise durch einen variablen Trockenschritt zwischen dem Ausstoßen des Anfeuchtfluids und der Übertragung des Anfeuchtfluidbildes von dem Bildgebungselement zu dem Übertragungselement regeln.
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Die Systeme können ein Anfeuchtfluid-Reinigungssystem 209 umfassen. Das Anfeuchtfluid-Reinigungssystem 209 kann einen unterdruckunterstützten Löscher umfassen. Ein derartiges Reinigungssystem kann für Systeme verwendet werden, die ein Bildgebungselement mit einer Oberfläche 207 aufweisen, die beispielsweise formanpassbar und mikroporös ist. Alternativ kann das Reinigungssystem 209 ein Heizsystem zum Verdampfen des Anfeuchtfluids, das von einer Oberfläche des Bildgebungselements absorbiert wird, umfassen.
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Die Systeme können eine Farbauftragvorrichtung 219 zum Auftragen von Tinte auf eine Oberfläche 231 eines Übertragungselements 235 umfassen. Die Systeme können ein Übertragungselement-Reinigungssystem 239 zum Entfernen von Tinte von dem Übertragungselement nach der Übertragung eines Tintenbildes auf Medien umfassen.
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Das Übertragungselement 235 kann konfiguriert sein, um mit dem Bildgebungselement 205 einen Spalt zum Laden eines Musters oder Bildes aus Anfeuchtfluid zu bilden, so dass ein Anfeuchtfluidbild, das auf einem Bereich der Oberfläche 207 des Bildgebungselements abgeschieden wird, auf die Oberfläche 231 des Übertragungselements unter Druck am Spalt übertragen wird. Insbesondere kann ein leichter Druck zwischen der Oberfläche 231 des Übertragungselements und der Oberfläche 207 des Bildgebungselements angelegt werden. Auf einer Fläche, in der Anfeuchtfluid aufgetragen wurde, um feucht zu sein, wird eine geringe Menge Anfeuchtfluid, z.B. ungefähr ein Mikrometer oder weniger, auf die Oberfläche 231 des Übertragungselements übertragen. Die übertragene Menge Anfeuchtfluid kann durch Einstellen des Kontaktdrucks angepasst werden.
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Nachdem das Anfeuchtfluidbild auf das Übertragungselement 235 übertragen wurde, wird Tinte aus der Farbauftragvorrichtung 219 auf eine Oberfläche 231 des Übertragungselements aufgetragen, um ein Muster oder Bild aus Tinte zu formen. Das Muster oder Bild aus Tinte kann ein Negativ des Anfeuchtfluidmusters sein oder kann diesem entsprechen. Das Tintenbild kann an einem Tintenbild-Übertragungsspalt, der durch eine Substrattransportwalze 240 und das Übertragungselement 235 definiert wird, auf Medien übertragen werden. Die Substrattransportwalze 240 kann einen Papiertransport 241 beispielsweise gegen die Oberfläche 231 des Übertragungselements drücken, um eine Kontaktübertragung eines Tintenbildes von dem Übertragungselement 235 auf die Medien zu ermöglichen, die von dem Papiertransport 241 befördert werden.
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Die Systeme können ein rheologisches Aufbereitungssystem 245 umfassen, um die Viskosität der Tinte eines Tintenbildes vor der Übertragung des Tintenbildes am Tintenbild-Übertragungsspalt zu erhöhen. Die Systeme können ein Aushärtsystem 247 zum Härten eines Tintenbildes auf Medien nach der Übertragung des Tintenbildes von dem Übertragungselement 235 auf Medien, die beispielsweise von dem Papiertransport 241 befördert werden, umfassen. Das Vorhärtsystem 245 kann mit Bezug auf eine Medienprozessrichtung vor einem Übertragungselement 235 positioniert sein. Das Aushärtsystem 247 kann mit Bezug auf eine Medienprozessrichtung nach einem Übertragungselement 235 positioniert sein. Nach der Übertragung des Tintenbildes von dem Übertragungselement 235 auf die Medien kann die restliche Tinte durch ein Übertragungselement-Reinigungssystem 239 entfernt werden.
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Nach der Übertragung des Anfeuchtfluidmusters von der Oberfläche 207 des Bildgebungselements kann das Bildgebungselement 205 als Vorbereitung auf einen neuen Zyklus gereinigt werden. Diverse Verfahren zum Reinigen der Oberfläche 207 des Bildgebungselements können verwendet werden, wozu Hochdruck, rakelartige Vorrichtungen, Wärme, Konvektion, Lösch- und Unterdrucksysteme usw. gehören. Eine Kombination dieser Verfahren kann umgesetzt werden und kann bevorzugt sein. Das Hochdruck-Reinigungsverfahren kann einen Druck verwenden, der wesentlich höher als ein Druck ist, der an dem Spalt zum Laden eines Musters aus Anfeuchtfluid verwendet wird, der durch das Übertragungselement 235 und seine Oberfläche 231 und das Bildgebungselement 205 und seine Oberfläche 207 definiert wird.
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Bei einer Ausführungsform von Systemen und Verfahren kann das Bildgebungselement gereinigt werden, indem das Bildgebungselement zuerst mit Anfeuchtfluid überflutet wird, um ein Bildgebungsmuster aus Anfeuchtfluid zu löschen, das nach der Übertragung des Anfeuchtfluidmusters zurückgeblieben ist. Anschließend kann Hochdruck kombiniert mit anderen Mitteln verwendet werden, um den größten Teil des Anfeuchtfluids aus der Masse des Bildgebungselements 205 zu entfernen. Das Bildgebungselement kann noch etwas feucht sein. Man kann Konvektion oder Luftströmung eventuell mit Wärme verwenden, um die Oberfläche 207 des Bildgebungselements 205 zu trocknen.
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3 zeigt Verfahren zum digitalen Drucken auf Tintenbasis, die ein Lithographie-Drucksystem mit variablen Daten verwenden und zum digitalen lithographischen Drucken gemäß einer Ausführungsform konfiguriert sind. Insbesondere zeigt 3 einen Prozess 300 zum digitalen Drucken auf Tintenbasis. Die Verfahren können das Ausstoßen von Anfeuchtfluid auf die Oberfläche eines Bildgebungselements gemäß den Bilddaten umfassen, so dass in Schritt S301 das strukturierte Anfeuchtfluidbild geformt wird. Das Bildgebungselement ist konfiguriert, um eine Menge Anfeuchtfluid zu absorbieren.
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Die Verfahren können in Schritt S305 das Übertragen des Musters oder Bildes aus Anfeuchtfluid auf ein Übertragungselement umfassen. Insbesondere kann das Anfeuchtfluidbild unter Druck an einem Spalt zum Laden eines Musters (oder Bildes) aus Anfeuchtfluid, der durch das Bildgebungselement und das Übertragungselement gebildet wird, übertragen werden. Das Anfeuchtfluidbild kann in Schritt S305 geteilt, geprägt oder kontaktmäßig von dem Bildgebungselement an dem Ladespalt auf das Übertragungselement übertragen werden.
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Die Verfahren können den Farbauftrag einer Oberfläche des Übertragungselements in Schritt S307 umfassen. Die Tinte kann an Teilen der Oberfläche des Übertragungselements haften, die kein Anfeuchtfluid aufweisen, um ein Muster oder Bild aus Tinte zu formen. Die Verfahren können das rheologische Aufbereiten des Tintenbildes in Schritt S309 umfassen. Das Tintenbild kann aufbereitet werden, um als Vorbereitung auf das effektive Übertragen des Tintenbildes an einem Druckspalt, der durch das Übertragungselement und eine Substrattransportwalze gebildet wird, die Viskosität der Tinte zu erhöhen. Insbesondere können die Verfahren das Vorhärten des Tintenbildes vor der Übertragung des Tintenbildes auf ein Substrat, wie etwa Papier oder Verpackungsmaterial, umfassen.
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Die Verfahren können in Schritt S311 das Übertragen des Tintenbildes von dem Übertragungselement auf ein Substrat umfassen. Insbesondere kann die Tinte auf ein Substrat, wie etwa Papier, das von einem Substrattransportpfad befördert wird, übertragen werden. Der Substrattransportpfad kann konfiguriert sein, um ein Substrat durch den Übertragungsspalt zu befördern, der durch das Übertragungselement und die Substrattransportwalze gebildet wird. Die Verfahren können das Reinigen des Übertragungselements in Schritt S315 umfassen, um Tinte zu entfernen, die nach der Übertragung des Musters oder Bildes aus Tinte von der Übertragungswalze auf das Substrat zurückbleibt. Die Verfahren können das Reinigen des Bildgebungselements in Schritt S321 umfassen. Insbesondere kann das Bildgebungselement durch ein Reinigungssystem gereinigt werden, das konfiguriert ist, um Anfeuchtfluid zu entfernen, das auf der Oberfläche des Bildgebungselements nach der Übertragung eines Anfeuchtfluidbildes von dem Bildgebungselement auf das Übertragungselement in Schritt S305 zurückbleibt.
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4A bis 4C zeigen eine seitliche schematische Querschnittansicht eines Bildgebungselements während der Schritte des Prozesses zum digitalen Drucken auf Tintenbasis gemäß einer Ausführungsform. In der Ausführungsform, die in 4A bis 4C gezeigt wird, besteht das Bildgebungselement aus einem porösen Material mit Mikroporen, die eine Größe von ungefähr einem Mikrometer oder weniger aufweisen. Das Bildgebungselement kann eine Gesamtdicke von 10 Mikrometer bis 100 Mikrometer aufweisen, so dass seine Fluidkapazität ungefähr 5 Mikrometer bis 50 Mikrometer über eine Dicke des Bildgebungselements beträgt. Bevorzugt wird das Bildgebungselement mit einem formanpassbaren porösen Material, wie etwa Mikroschaumstoff, gebildet. Entsprechend kann das Anfeuchtfluid, das von dem Bildgebungselement absorbiert wird, zum Reinigen ausgedrückt werden. Ein Reinigungssystem, das einen unterdruckunterstützten Löscher umfasst, ist für eine derartige Konfiguration nützlich.
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4A zeigt ein Bildgebungselement 451, das aus einem porösen Material gebildet wird. Das poröse Material definiert offene Platzlöcher, die mit Luft ausgefüllt sind, bevor das Anfeuchtfluid absorbiert wird. 4A zeigt das Bildgebungselement 451 während eines Schrittes des Ausstoßens von Tintenstrahl-Anfeuchtfluid eines Prozesses zum digitalen Drucken auf Tintenbasis. Das Anfeuchtfluid 455 wird auf eine Oberfläche des Bildgebungselements 451 ausgestoßen. 4A zeigt zuvor ausgestoßenes Anfeuchtfluid 458, das von dem Bildgebungselement 451 absorbiert wird, das mikroporös ist.
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4B zeigt das Bildgebungselement 451, das absorbiertes Anfeuchtfluid 458 aufweist. Der Bereich des Bildgebungselements 451, der das absorbierte Anfeuchtfluid 458 aufweist, befindet sich an einem Spalt zum Laden eines Bildes aus Anfeuchtfluid, der durch das Bildgebungselement 451 und ein Übertragungselement 461 definiert wird. 4B zeigt übertragenes Anfeuchtfluid 463, das auf dem Übertragungselement 461 positioniert ist, nach einer Kontaktübertragung am Ladespalt.
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4C zeigt das Bildgebungselement 451 nach der Übertragung von Anfeuchtfluid am Ladespalt. Das Bildgebungselement 451 umfasst restliches absorbiertes Anfeuchtfluid 458 mit Bezug auf eine Prozessrichtung vor einem Reinigungssystem 471 mit einem unterdruckunterstützten Löscher. Das Reinigungssystem mit einem unterdruckunterstützten Löscher kann verwendet werden, um das absorbierte Anfeuchtfluid 458 aus der Masse des Bildgebungselements 451 zu entfernen.
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5A bis 5C zeigen eine seitliche schematische Querschnittansicht eines nicht porösen absorbierenden Bildgebungselements während der Schritte eines Prozesses zum digitalen Drucken auf Tintenbasis gemäß einer Ausführungsform. Das Bildgebungselement wird aus einem nicht porösen Material gebildet, das mit Anfeuchtfluid getränkt wird, wodurch eine entsprechende Oberfläche des Bildgebungselements anschwillt. Dies kann ermöglicht werden, wenn das Material der Oberfläche des Bildgebungselements und das Anfeuchtfluid sehr gut verträglich sind (ähnliche chemische Beschaffenheit). Beispielsweise schwillt die Oberfläche eines silikonartigen Bildgebungselements mit der Absorption von Silikonöl als Anfeuchtfluid an. 5A zeigt ein Bildgebungselement 551. Das Bildgebungselement 551 wird beispielsweise aus Silikon gebildet. 5A zeigt das Bildgebungselement 551 während eines Schrittes des Ausstoßens von Anfeuchtfluid 555 auf das Bildgebungselement 551. 5A zeigt das ausgestoßene Anfeuchtfluid 558, das von dem Bildgebungselement 551 absorbiert wird, was bewirkt, dass eine entsprechende Oberfläche des Bildgebungselements 551 anschwillt. Das Anfeuchtfluid, das bei dem in 5A gezeigten Prozess verwendet wird, besteht aus Silikonöl, wie etwa D4. Wenn ein Tropfen des Silikon-Anfeuchtfluids auf eine Oberfläche des Bildgebungselements aus Silikon ausgestoßen wird, wird ein Tropfen schnell absorbiert und hinterlässt einen erhöhten Punkt auf der Oberfläche des Bildgebungselements aus Silikon. Bevorzugt optimiert die Dicke des Bildgebungselements aus Silikon sowohl die Absorption des Silikon-Anfeuchtfluids als auch das Entfernen des Anfeuchtfluids nach der Übertragung eines Anfeuchtfluidbildes an einem Übertragungsspalt. Eine bevorzugte Dicke des Bildgebungselements 551 beträgt 25 Mikrometer bis 200 Mikrometer. Das Anfeuchtfluid, das von dem Bildgebungselement absorbiert wird, kann durch eine externe Heizwalze verdampft werden. Der Dampf kann wieder kondensiert und wiederverwendet werden.
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5B zeigt das Bildgebungselement 551, welches das Anfeuchtfluid 558 durch Anschwellen absorbiert hat. 5B zeigt einen Teil des Bildgebungselements 551, welches das absorbierte Anfeuchtfluid 558 an einem Spalt zum Laden eines Musters oder Bildes aus Anfeuchtfluid aufweist, der durch das Bildgebungselement 551 und das Übertragungselement 561 definiert wird. 5B zeigt das Anfeuchtfluid 563, das von dem Bildgebungselement 551 am Übertragungsspalt übertragen wird.
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5B zeigt das Bildgebungselement 551 nach der Übertragung des Anfeuchtfluids am Übertragungsspalt, der in 5B gezeigt wird. 5C zeigt das absorbierte Anfeuchtfluid 558, das sich in einem Teil des Bildgebungselements 551 befindet, der mit Bezug auf eine Prozessrichtung des Bildgebungselements 551 vor einem Anfeuchtfluid-Reinigungssystem 571 positioniert ist. Das Reinigungssystem 571 kann ein Heizsystem zum Entfernen des absorbierten Anfeuchtfluids 558 aus der Masse des Bildgebungselements 551 durch Verdampfen des absorbierten Anfeuchtfluids umfassen. 5C zeigt, dass der Teil des Bildgebungselements 551, der mit Bezug auf eine Prozessrichtung des Bildgebungselements 551 auf das Reinigungssystem 571 folgt, im Wesentlichen frei von Anfeuchtfluid ist.
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Die Systeme und Verfahren von Ausführungsformen zum digitalen Drucken auf Tintenbasis stellen das hochauflösende Ausstoßen von Anfeuchtfluid auf ein Bildgebungselement sicher, ohne dass sich übermäßige Mengen Anfeuchtfluid der Farbauftragvorrichtung nähern, die mit einem Übertragungselement verknüpft ist. Die Systeme und Verfahren vermeiden die Kosten und die Einschränkungen der Druckgeschwindigkeit, die mit den Hochleistungs-Laserbildrechnern der Systeme zum digitalen Drucken auf Tintenbasis aus der verwandten Technik verbunden sind.
