DE19811031A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines Drucks, insb. eines Proofs, mittels laserinduziertem Thermotransfer - Google Patents

Abstract

Um ein Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines Drucks, insbesondere eines Proofs, mittels laserinduziertem Thermotransfer dahingehend weiterzubilden, daß damit die Materialübertragung von der Folie auf das Substrat ohne die bei der Laserbebilderung entstehenden Gase einfach erfolgen kann, wird zur Bebilderung des auf einen Substratzylinder (1) aufgebrachten Substrats (1a) eine bandförmige Transferfolie (8) verwendet, mit einer Bandbreite (b), die bezogen auf die Substratbreite (B) klein ist, so daß das bei der Laserbebilderung erzeugte Gas aufgrund der kleinflächigen Gegenüberstellung von Substrat (1a) und Transferfolie (8) in ausreichendem Maße entweichen kann. Diese Transferfolie (8) wird zwischen dem Substrat (1a) und dem oder den Laserstrahlen dicht an der Substratoberfläche während der Bebilderung kontinuierlich hindurchgeführt und dabei gleichzeitig und synchron zur Bewegung der Laserbebilderungseinheit (2) über die Substratbreite (B) bewegt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Drucken, insbesondere Mehrfarbdrucken, insbesondere eines Proofs mittels Thermotransfer.

Das Verfahren des Thermotransfers ist seit Jahren bekannt. Im Prinzip wird ein Substrat, welches das Endsubstrat oder ein Zwischenträger sein kann, mit einer Farbschicht, die auf einem Träger aufgebracht ist, in Kontakt gebracht und diese punktweise, bzw. bildmäßig unter Wärmeeinwirkung auf das Substrat übertragen.

Mittels verschieden farbiger Folien können nacheinander auch mehrere Farben aufgebracht und so ein Farbdruck realisiert werden. Ist das Substrat ein Zwischenträger wird dann das fertige mehrfarbige Bild in einem weiteren Schritt auf das Zielsubstrat übertragen.

In der US 5,164,742 wird ein Verfahren beschrieben, in dem die Wärmeeinwirkung mittels Laserstrahlung geschieht. Damit sind sehr kleine Punkte erreichbar. Das genannte Verfahren hat jedoch den Nachteil, daß jede Folie ganzflächig auf das Substrat aufgelegt wird. Dies ohne Lufteinschluß zu erreichen, ist aufwendig. Weiterhin können nur Materialien verwendet werden, die beim Bebildern nicht ausgasen, da sonst das sog. Tenting auftritt, d. h. das Material sich abhebt, der Kontakt der benachbarten Regionen der Folie mit dem Substrat verloren geht und sich diese nicht mehr ordnungsgemäß bebildern lassen.

Dies schränkt die Verwendbarkeit sowohl der geeigneten Materialien, wie auch der Bebilderungsanordnung ein, da beim (sehr kurzzeitigen) Einbringen der Energie im Normalfall das Material nicht nur angeschmolzen wird, sondern auch ein Plasma und Gas entsteht. Insbesondere sind der Bebilderungsgeschwindigkeit Grenzen gesetzt, da ein Plasma um so eher entsteht, je kürzer die Einwirkzeit ist. Weiterhin ist das Auflegen einer Folie auf ein Substrat in einem Außentrommelbebilderer ohne weitere Fixierung nicht möglich.

In der Patentschrift DE 44 30 555 C1 ist ein Verfahren aus einem anderen Anwendungsgebiet, nämlich der Erstellung von Offsetdruckformen, bekannt.

Die Aufgabe der Erfindung ist es nun, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung eines Druckes, insbesondere eines Proofs dahingehend weiterzubilden, daß damit die Materialübertragung von der Folie auf das Substrat ohne die bei der Laser. Bebilderung entstehenden Gase einfach erfolgen kann. Weiterhin soll dieses Verfahren und die Vorrichtung für die Verwendung von glatten und rauhen Substraten gleichermaßen geeignet sein.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des übergeordneten Verfahrens- und Vorrichtungsanspruchs gelöst.

Dadurch daß eine bandförmige Transferfolie mit einer Bandbreite, die bezogen auf die Substratbreite klein ist, verwendet wird und diese Transferfolie in einer Außentrommelbebilderungsanordnung zwischen dem Substrat und dem Laserstrahl dicht an der Substratoberfläche geführt wird und dabei gleichzeitig synchron zur Bewegung des Laserstrahls gegenüber dem Substrat bewegt wird, kann ein guter Kontakt oder ein definierter Abstand des Thermotransfermaterials zum Substrat erreicht werden.

Das eventuell gebildete Gas kann auf Grund der kleinflächigen Gegenüberstellung des Thermotransferbandes und des Substrats in ausreichendem Maß entweichen.

Da der Kontakt, bzw. Abstand von Thermotransferfolie und Substrat kontrollierbar ist, kann er auf die verschiedensten Substrate, von sehr glatt, wie z. B. gußgestrichenes Papier, bis rauh, wie z. B. aufgerauhtes Metall, eingestellt werden.

Weiterhin kann der Träger des Substrats deutlich dünner sein als bei den vollflächigen Folien des bisherigen Stands der Technik, da das Material in Form eines schmalen Bandes auf Spulen aufgewickelt gehalten werden kann und zum Zeitpunkt der Bebilderung nur über eine kurze Strecke unter Spannung geführt werden muß.

Dadurch daß die bandförmige Transferfolie mit einer Bandbreite, die lediglich einen Bruchteil der Substratbreite beträgt, mittels des Bandtransportmechanismus zwischen dem Substrat und der Bebilderungseinheit in unmittelbarer Nähe zur Substratoberfläche durchführbar ist und dadurch, daß der Bandtransportmechanismus mit einer mit der Bebilderungseinheit gekoppelten Traversiereinheit zusammenwirkt, ist die Transferfolie gleichförmig zur Bewegung des Druckkopfes über die Substratbreite bewegbar, wobei der mittels einer Steuerungseinheit in bekannter Weise entsprechend einem zu übertragenden Bild angesteuerte laserbasierte Thermodruckkopf bei jedem Bildpunkt Wärme auf die Thermotransferfolie einleitet und damit eine punktuelle Übertragung der farbannehmenden Beschichtung des Transferbandes vornimmt und wobei über die Rotation des Substratzylinders und die zum Substratzylinder achsparallele Traversierung die komplette Substratoberfläche überstrichen wird.

Mehrere Farben können hierbei durch Verwendung verschiedenfarbiger Transferfolien aufgebracht werden, wie dies auch beim herkömmlichen Thermotransfer üblich ist. Die Transfermaterialien müssen hierbei mit Absorbern für die verwendete Laserwellenlänge versehen und auf das Trägermaterial des Transferbandes gebracht worden sein.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und zweckmäßige Fortbildungen der übergeordneten Maßnahmen sind in den Unteransprüchen angegeben.

So kann die Bandbreite der Transferfolie in Abhängigkeit von der Anzahl der Bebilderungskanäle einer entlang der Achse eines rotierenden Substratzylinders traversierenden Laser-Bebilderungseinheit gewählt werden, also druckkopfbreit ausgeführt sein.

Eine andere vorteilhafte Ausgestaltung des übergeordneten Verfahrens ist das Ausbilden des Transferbandes in einer Breite, die das Schreiben von mehreren Spuren nebeneinander für verschiedene Bebilderungen erlaubt und damit die Nutzung des Transferbandes für mehrere Bebilderungen erlaubt.

Hierbei muß die Position des Auftreffpunktes bzw. der Auftreffpunkte des oder der Laserstrahlen, d. h. der Schreibspur des Lasers auf das Transferband jeweils verschoben werden, so daß sich die Spuren nicht überlappen. Selbstverständlich kann dabei entweder der Laserbebilderungskopf bezüglich der gemeinsamen Kopplung in bezug auf die Traversierung oder der Bandtransportmechanismus, zumindest die beiden Anstellrollen 6a, 6b (Fig. 1), bezüglich des Laserbebilderungskopfes verschoben werden.

Eine Variante hiervon ist eine unabhängige mechanische Traversierung vom Bandtransportmechanismus und Laser-Bebilderungseinheit, wobei die Synchronbewegung elektronisch erreicht wird, d. h. der Bandtransportmechanismus und die Laser-Bebilderungseinheit einen eigenen Traversenantrieb besitzen, wobei beide elektronisch gekoppelt synchron verschoben werden. Ein Verschieben des Transferbandes in Bezug auf den Laserbebilderungskopf zur Bereitstellung von unbenutzten Spuren ist dann über die Veränderung des Abstandes zwischen Bandtransportmechanismus und Laserbebilderungskopf einfach möglich.

Eine weitere Ausgestaltung ist, daß für die verwendeten Farben nicht verschiedene Bänder sondern ein aus verschiedenfarbigen Teilen zusammengesetztes Band verwendet wird. Das Band kann dabei die verschiedenfarbigen Teile nebeneinander z. B. in der Abfolge Schwarz, Cyan, Magenta, Gelb, oder die verschiedenfarbigen Teile hintereinander liegend aufweisen.

Ein besonders bevorzugtes Verfahren für den Thermotransfer besteht darin, daß die Transferfolie während der Bebilderung mit einer der Relativbewegung des Substratzylinders gleichgerichteten und identischen Oberflächengeschwindigkeit geführt wird. Dies wird im bevorzugten Ausführungsbeispiel dadurch erreicht, daß das Transferband den Substratzylinder teilweise umschlingt mit einem Umschlingungswinkel in der Größenordnung von mindestens ca. 5, vorzugsweise 20 Grad. Durch die Bandspannung wird das Band an das Substrat gepreßt. Dieses Anpressen kann in einer vorteilhaften Weiterbildung durch Anblasen mittels eines oder mehrerer Luftstrahlen unterstützt werden.

Durch das Anpressen entsteht zum einen eine Kraft, die das entstehende Gas schnell zur Seite abführt. Zum anderen entsteht eine Reibungskraft zwischen Substrat und Transferband, die zur Regelung des Synchronlaufs ausgenützt werden kann. Diese Regelung nutzt die Tatsache aus, daß bei einer exakt synchronen Geschwindigkeit das Transferband am Substrat haftet und damit mitgefördert wird. Dies bedingt einen minimalen Energieaufwand zum Transport des Bandes. Tritt eine Geschwindigkeitsdifferenz auf, wandelt sich die Haftreibung in Gleitreibung, die vom Betrag her kleiner als die Haftreibung ist, und so der Betrag für die notwendige Energie für den Bandtransport erhöht wird. Die benötigte Energie kann beispielsweise über den benötigten Strom für die Motoren der Vorrats- und Aufwickelrollen bestimmt werden.

Eine weitere vorteilhafte Variante kann darin bestehen, daß die Transferfolie während der Bebilderung mit einer der Relativbewegung des Substratzylinders gleichgerichteten, jedoch bezogen auf die Oberflächengeschwindigkeit des Substrats vorzugsweise um den Faktor 1,2 höheren Geschwindigkeit durchgeführt wird. Auf diese Weise läßt sich aufgrund der Luftströmung zwischen der Transferfolie und der Substratoberfläche besser das undefinierte Abheben der Transferfolie von der Oberfläche des Substratzylinders während der Laserbebilderung verhindern.

Eine weitere vorteilhafte Variante des Verfahrens mit den gleichen vorteilhaften Effekten besteht darin, die Transferfolie während der Bebilderung in der der Rotationsbewegung des Substratzylinders entgegengesetzten Richtung zwischen Substratoberfläche und Druckkopf hindurchzuführen, wodurch eine sehr schnelle Relativbewegung der Transferfolie erreichbar ist.

Welche der aufgeführten Varianten das beste Bebilderungsresultat liefert, ist abhängig von der Dicke der Transferfolie, der eingestellten Bandspannung, der eingebrachten Strahlenergie und Strahlenergiedichte und der Transfermaterialrezeptur.

Nachstehend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert.

Hierbei zeigen stark schematisiert:

Fig. 1 eine Seitenansicht einer Vorrichtung für den Thermotransfer zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit einem ersten Bandführungsmechanismus,

Fig. 2 eine mögliche Anstellung der Transferfolie zur Substratoberfläche aus perspektivischer Sicht,

Fig. 3 eine weitere mögliche Anstellung der Transferfolie zur Substratoberfläche aus seitlicher Sicht,

Fig. 4 ein zweiter Bandführungsmechanismus aus perspektivischer Sicht,

Fig. 5 eine mögliche Anordnung von Blasdüsen aus der Seitenansicht,

Fig. 6 eine Anordnung für die elektrostatische Aufladung des Transferbandes aus der Seitenansicht,

Fig. 7 eine Darstellung zur Erläuterung der seitlichen Verschiebung des Transferbandes bezüglich des Laserstrahles aus perspektivischer Sicht,

Fig. 8 eine Darstellung zur Erläuterung eines Transferbandes mit unterschiedlichen Farbauszügen,

Fig. 9 eine perspektivische Darstellung eines Außentrommelbelichters mit Laserbebilderungseinheit mit und Transferbandkassetten und einem Speicher für mehrere Transferbandkassetten, die Bänder mit unterschiedlichen Farben enthalten können.

Die Ansteuerung, der Aufbau und die Wirkungsweise einer einen oder mehrere Laserstrahlen aussendenden Bebilderungseinheit sind an sich bekannt und bedürfen daher im vorliegenden Zusammenhang keiner näheren Erläuterung mehr.

Fig. 1 zeigt einen Substratzylinder 1 auf dessen Oberfläche ein Substrat 1a aufgebracht ist. Ein Bandtransportmechanismus, bestehend aus einer Vorrats- 4 und einer Aufwickelrolle 5 (die Kennzeichnung der Vorrats- 4 und der Aufwickelrolle 5 ist lediglich stellvertretend für eine Laufrichtung der bandförmigen Thermotransferfolie 8, in umgekehrter Richtung müßte es selbstverständlich Vorrats- 5 und Aufwickelrolle 4 heißen), zwei Anstellungsrollen, 6a, 6b und zwei Führungsrollen 7a, 7b führen eine bandförmige Thermotransferfolie 8, im folgenden Transferband genannt, nahe am Substratzylinder 1 bzw. in Kontakt mit dem Substrat 1a. Eine Laser-Bebilderungseinheit 2 fokussiert einen oder mehrerer Strahlen auf das Transferband.

Die Laser-Bebilderungseinheit 2 und der Bandführungsmechanismus 4, 5, 6, 7 sind in der bevorzugten Anordnung gemeinsam auf der Traversiereinheit 3 angeordnet, mittels dieser sie über die Breite B (Fig. 2) des Substratzylinders 1 bewegt werden können.

Das Transferband 8 wird während der Bebilderung mittels der Anstellungsrollen 6a, 6b an die Oberfläche 1a des Substratzylinders 1 mit einem kleinen, aber für den Aufbau einer Anpreßkraft und damit einer Reibungskraft zwischen Transferband 8 und Substrat 1a ausreichenden Umschlingungswinkel angestellt. Die Anpreßkraft entsteht über den Umschlingungswinkel in Kombination mit der Spannung unter der das Transferband gehalten wird. Diese Bandspannung wird in bekannter und deshalb nicht gezeigter Weise mittels elektronisch regelbarer Motoren, welche die Vorrats- 4 und die Aufwickelrolle 5 antreiben, erzeugt.

Die Transportrichtung und die Traversierbewegung ist in Fig. 3 mittels Pfeilen verdeutlicht. Es ist selbstverständlich, daß der Transport der Transferfolie auch in die umgekehrte Richtung weisen kann.

Die Bandspannung liegt bevorzugt im Bereich von einigen Newton und wird während der Bebilderung konstant gehalten.

Die Geschwindigkeit des Transferbandes 8 ist in dieser Anordnung genau gleich der Oberflächengeschwindigkeit des Substrates 1a. Diese exakte Übereinstimmung ist notwendig, da bei im Fall des Synchronlaufes, wenn trotzdem minimale Geschwindigkeitsdifferenzen entstehen, der sog. Stick-Slip-Effekt auftritt, d. h. der Kontakt von Transferband und Substrat zwischen den Zuständen der Haft- und Gleitreibung hin- und herpendelt. Ein optimaler Transfer ist jedoch nur im Zustand der Haftung möglich.

Die Regelung nutzt nun genau die Tatsache aus, daß bei einer exakt synchronen Geschwindigkeit das Transferband am Substrat haftet und damit mit maximaler Kraft mitgefördert wird. Dies bedingt einen minimalen Energieaufwand zum Transport des Bandes. Tritt eine Geschwindigkeitsdifferenz auf, wandelt sich die Haftreibung in Gleitreibung, die vom Betrag her kleiner ist und so die notwendige Energie für den Bandtransport erhöht. Die benötigte Energie kann beispielsweise über den benötigten Strom für die Motoren der Vorrats- und Aufwickelrollen bestimmt werden.

Diese Regelung erfordert eine gewisse Größe der Haftreibungskraft und damit der Anpreßkraft, d. h. z. B. über einen Umschlingungswinkel, der umso größer sein muß, je kleiner die Bandspannung und je glatter die Substratoberfläche 1a ist. Durch das Anpressen entsteht zudem eine Kraft, die das entstehende Gas schnell zur Seite abführt.

Die Regelung kann als alternative Ausprägung auch passiv erfolgen, indem eine definierte Geschwindigkeit, die sich von der Umfangsgeschwindigkeit des Substrates nur sehr wenig unterscheidet, vorgegeben wird und die Differenzgeschwindigkeit über die Dehnung des Transferbandes aufgefangen wird. Dies bedingt allerdings, daß die Haftreibungskraft größer ist als die benötigte Kraft zum plastischen Dehnen des Transferbandes.

In Fig. 2 ist die Anordnung der Anstellungsrollen 6a, 6b und damit die Anstellung der Transferfolie 8 so gewählt, daß der Bandlauf des angesteuerten Bereichs der Transferfolie 8 tangential zum Substratzylinder 1, d. h. ohne Umschlingungswinkel, verläuft.

Eine andere Möglichkeit zeigt Fig. 3, hier sind die Anstellungsrollen 6a, 6b so angeordnet, daß die Führungsrolle 6a mit definiertem Druck F gegen den Substratzylinder 1 gepreßt wird. Dadurch wird mittels der Anpreßkraft F der Rollle die benötigte Reibungskraft erzeugt. Um nicht bereits bebilderte Bereiche des Substrats zu berühren, kann der Bandlauf hier auch schräg zur Bebilderungsspur verlaufen, d. h. die Rolle setzt vor den bereits geschriebenen Bebilderungsspuren auf.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens für den laserinduzierten Thermotransfer zeigt die Fig. 4. Hier umfaßt der Bandtransportmechanismus eine jeweils ortsfest angeordnete Vorrats- 10 und eine Aufwickelrolle 11 (selbstverständlich ist auch hier die Kennzeichnung 10 und 11 für Vorrats- und Aufwickelrolle austauschbar), die beiden zum Substratzylinder 1 achsparallel angeordneten Rollen 6a, 6b zur Anstellung der Transferfolie 8 an die Substratoberfläche, sowie zwei weitere Umlenkrollen 12a, 12b. Die Anstellungsrollen 6a, 6b und Umlenkrollen 12a, 12b sind in fester Anordnung zueinander, jedoch unabhängig von der ortsfest angeordneten Vorrats- 10 und der Aufwickelrolle 11 zusammen mit der Laser-Bebilderungseinheit 2 mittels einer Traversiereinheit entlang der Breite B des Substratzylinders 1 traversierbar.

In den Ausführungsbeispielen weist die Transferfolie vorzugsweise eine Bandbreite von 20 mm und eine Dicke von ca. 12 µm auf. Im Vergleich dazu beträgt in typischer Weise die Breite B eines Substratzylinders 700 mm.

Eine Weiterbildung des Ausführungsbeispiels, das durch Fig. 1 skizziert wurde, ist in den Fig. 5 und 6 dargelegt. Um die Anpreßkraft gegenüber der, die durch den Umschlingungswinkel und die Bandspannung erzeugt wird, zu erhöhen wird in Fig. 5 mittels einer bzw. mehrerer Düsen 9a, 9b Luft bzw. ein dafür geeignetes Gas bevorzugt im Bereich der Bebilderung, d. h. des Auftreffens des oder der Laserstrahlen L auf das Transferband 8 geblasen. Dies erhöht den Anpreßdruck, unterstützt damit das Ausquetschen des entstehenden Gases und erhöht die Reibungskraft zwischen Substratoberfläche 1a und Transferband 8.

In Fig. 6 wird diese Erhöhung des Anpreßdrucks durch elektrostatische Aufladung erzeugt. Eine Bürste 10 bringt Ladung 13 auf die Bandträgerseite, d. h. der dem Substrat 1a abgewandten Seite auf. Der Substratzylinder 1 ist hierbei leitfähig und geerdet. Über Induktion lagern sich Ladungen der entgegengesetzten Polarität unter der Substratoberfläche 1a an und bilden eine Art Plattenzylinder mit einer resultierenden elektrostatischen Kraft. Die aufgebrachte Ladung wird dann nach dem Durchlaufen der Bebilderungs- und Kontaktzone mittels einer geerdeten Bürste 11 wieder abgenommen, bevor das Transferband 8 wieder aufgewickelt wird.

Selbstverständlich können statt der gezeichneten positiven auch negative Ladungen aufgebracht werden und selbstverständlich können Ladungen auch über andere Vorrichtungen als Bürsten, z. B. über eine Koronaentladung, aufgebracht werden. Weiterhin können auch und eleganterweise die Umlenkrollen 6a und 6b als Lade- respektive Entladeelektroden dienen oder andere weiter entfernt liegend angebrachte Rollen, wie die Rollen 7a und 7b in Fig. 1. In letzterem Fall muß auf eine ausreichende elektrische Isolierung der Rollen 6a und 6b geachtet werden.

Eine weitere vorteilhafte Ausprägung des Verfahrens, die mit den bisher genannten Weiterbildungen problemlos zusammenwirkt, ist in Fig. 7 beschrieben. Das Transferband 8 kann an den Stellen, die bei einer Bebilderung bereits transferiert wurden und damit über die ganze Spur der Bebilderung 14a, 14b, 14c nicht wiederverwendet werden, analog einem Karbonband in einer herkömmlichen Schreibmaschine. Trotzdem ist es vorteilhaft, das Transferband nicht nach jeder Bebilderung wechseln zu müssen. Eine Mehrfachverwendung des Transferbandes kann jedoch nur über die Bereitstellung von ungebrauchten Spuren realisiert werden. Dies wird erfindungsgemäß dergestalt realisiert, daß das Band eine Breite b aufweist, die ein Mehrfaches der Bebilderungsbreite t ist. Das Transferband wird nun in Bebilderungsspuren 14a, 14b, 14c aufgeteilt und für jede Bebilderung eine Spur bereitgestellt. Hierfür muß das Transferband 8 bezüglich des oder der Laserstrahlen L definiert verschiebbar sein, angedeutet durch die Pfeile 15. Insgesamt traversiert die Vorrichtung natürlich nach wie vor für eine Bebilderung über Substratzylinderbreite B synchron zur Laserbebilderungseinheit und schreibt pro Zylinderumdrehung eine Spur 16, solange bis die gesamte Bebilderungsfläche überstrichen ist.

Während der Bebilderung wickelt sich das Band von der Vorratsrolle 4 ab und auf die Aufwickelrolle 5 auf. Nach der Bebilderung wird dann, in einer Position ohne Berührung von Transferband 8 und Substrat 1a bzw. Substratzylinder 1 das Transferband wieder zurückgespult, auf eine noch nicht gebrauchte Spur verschoben und ist dann für die nächste Bebilderung bereit. Ein Bandwechsel findet nur noch statt, wenn alle Spuren verbraucht sind.

Eine andere Ausgestaltung einer Mehrfachverwendbarkeit ist über die Vergrößerung der Bandwickel gegeben, durch die dann mehrere Bebilderungen hintereinander möglich sind. Dies wird jedoch durch die Wickelgröße limitiert. Eine Kombination aus beiden Möglichkeiten jedoch erweist sich als sehr vorteilhaft, da sich die Zahl der möglichen Bebilderungen hintereinander mit der Zahl der möglichen Bebilderungen nebeneinander multipliziert.

Zur Erzeugung eines einfarbig schwarzen Drucks benötigt man ein Transferband mit schwarzer Pigmentierung, bevorzugt mit Rußpartikeln. Diese absorbieren insbesondere auch im hier in Frage kommenden infraroten Wellenlängenbereich von 800 nm bis 860 nm für Halbleiterlaserdioden bzw. im Bereich um 1060 nm für NdYAG- und verwandte Festkörperlaser und sind somit sowohl als Farbpigmente als auch als Laserabsorber zugleich geeignet. Für Buntfarben, wie beispielsweise Cyan, Magenta und Gelb, müssen in das Transferband zusätzlich Absorbermaterialien für die verwendeten Laserwellenlänge eingebracht werden.

Um ein mehrfarbiges Bild zu erzeugen, muß für jede Farbe mit jeweils einem Transferband, das eine Beschichtung mit der entsprechenden Farbe aufweist, eine Bebilderung auf des Substrats durchgeführt werden, um in bekannter Weise einen Mehrfarbdruck zu erzeugen. Im bevorzugten Fall geschieht ein Wechsel der Transferbänder dergestalt, daß ein Band jeweils einer Farbe in einer Bandkassette untergebracht ist. Diese Bandkassette wird, analog der Art gemäß in einem Videorecorder, an die Bebilderungseinheit herangeführt und so positioniert, daß sich eine Bandanordnung wie z. B. in Fig. 2 ergibt. Eine mögliche Anordnung einer solchen Kassette 17 in Zusammenhang mit der Laserschreibeinheit 2 ist in Fig. 9 dargestellt.

Gemäß Fig. 9 werden die Bandkassetten in einer Speichervorrichtung 18 gehalten, die jeweils eine Kassette 17 für die Aufnahme in die Bebilderungseinheit bereitstellt. Die Bebilderungseinheit fährt an den Rand der Traverse, übernimmt die jeweilige Kassette 17 in die dafür vorgesehenen Halterungen, die Antriebsmotoren gehen in Eingriff, das Transferband wird positioniert und die Bebilderung kann beginnen.

Nach der Bebilderung wird das Band in den Speicher zurückgebracht und die Kassette mit der Transferfolie für den nachfolgenden Farbauszug geholt. Nach Maßgabe der Fig. 7 kann auch hier das Transferband mehrfach verwendet werden, indem es nach der Bebilderung zurückgespult wird und im Speicher bis zur nächsten Anforderung verbleibt. Zur nächsten Bebilderung wird es dann auf eine freie Spur positioniert. Die Verwaltung der Spuren und die Anforderung von neuen, d. h. der Wechsel von Kassetten mit verbrauchten Bändern gegen frische, kann vollautomatisch über die rechnergestütze Steuerung der Bebilderung erfolgen. Der Bediener hat in diesem Fall nur die jeweilige Kassette zu tauschen. Diese kann ihm über die Steuerung des Vorratspeichers geeignet präsentiert werden.

Weiterhin können im Vorratsspeicher, je nach Kapazität, mehrere Kassetten der gleichen Farbe gehalten werden, um eine größere Anzahl von Bebilderungen ohne manuellen Eingriff, d. h. Kassettenwechsel, zu gestatten.

Weiterhin ist das Verfahren zur Generierung von Drucken nicht auf die üblichen Farbauszüge, wie Cyan, Magenta, Gelb und Schwarz beschränkt. Es können Transferbänder gefertigt werden, die spezielle Sonderfarben darstellen, ein zweite Farbskala, wie z. B. die SWOP-Farbskala zusätzlich zur Eurofarbskala oder eine Farbskala mit mehr als vier Farben, wie die Siebenfarbskala nach Prof. Küppers oder die Sechsfarbskala der Fa. Pantone. Je nach Kapazität des Speichers können diese im System gleichzeitig oder erst durch einen Tausch der Kassetten verfügbar sein.

Selbstverständlich sind die bis hierher beschriebenen Ausführungsbeispiele nur einige von vielen möglichen, die von einem Fachmann zur Ausführung des Verfahrens geeignet abgewandelt eingesetzt werden können.

Eine weitere Ausprägung zur Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit mehr als einem Farbauszug ist in Fig. 8 beschrieben. Anstelle des Wechsels von Kassetten mit jeweils einem einfarbigem Transferband wird hier ein Transferband verwendet, das die verschiedenen Farbauszüge nebeneinander enthält. Dadurch ist ein Kassettenwechsel beim Bebildern der Farbauszüge nacheinander nicht notwendig, sondern es genügt eine Verschiebung der Bandposition in bezug auf den Auftreffpunkt des oder der Schreibstrahlen analog auch zur Fig. 7 in der Form, daß jeweils die benötigte Farbe dem oder den Schreibstrahlen präsentiert wird.

Eine Variante hiervon ist, daß die verschiedenen Farbauszüge nicht nebeneinander, sondern hintereinander liegen. Diese Anordnung kann vorteilhaft mit der Weiterbildung, die in Fig. 7 gezeigt ist angewandt werden, wodurch mit einem Transferband ohne Bandwechsel mehrere Mehrfarbdrucke erzeugbar sind.

Weiterhin ist es nicht zwingend, daß mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens direkt auf das Zielsubstrat bebildert wird. Anstelle des Substrats 1a kann auch eine Zwischenträgerfolie auf den Zylinder 1 aufgespannt sein, welche die transferierten Bildelemente aufnimmt. Nachdem alle Farbauszüge auf diese Trägerfolie aufgebracht worden sind, wird die Trägerfolie abgenommen und das Bild in einem nachfolgenden Schritt auf das Substrat übertragen. Bevorzugt geschieht dies über eine Heißpressung, d. h. die Trägerfolie wird auf das Zielsubstrat gelegt, mit den zu übertragenden Bildelementen zwischen Trägerfolie und Substrat, und mittels einer heißen Walze und unter Druck werden die Bildelemente auf das Substrat übertragen und fixiert. Eine Übertragung beispielsweise nur durch Druck ohne Erwärmung ist jedoch auch möglich.

Claims (33)

1. Verfahren zur Herstellung eines Drucks, insbesondere Mehrfarbdrucks, insbesondere für Proofzwecke, durch bildmäßig gesteuerte Erwärmung einer Oberflächenschicht mittels einer oder mehrerer Laserstrahlen einer Laser-Be­ bilderungseinheit und Aufbringung der angesteuerten Flächenelemente auf ein Substrat, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bebilderung des auf einen Substratzylinder (1) aufgebrachten Substrats (1a) eine bandförmige Transferfolie (8) verwendet wird, mit einer Bandbreite (b), die bezogen auf die Substratbreite (B) klein ist, so daß das bei der Laserbebilderung erzeugte Gas aufgrund der kleinflächigen Gegenüberstellung von Substrat (1a) und Transferfolie (8) in ausreichendem Maß entweichen kann, diese Transferfolie (8) zwischen dem Substrat (1a) und dem oder den Laserstrahlen dicht an der Substratoberfläche während der Bebilderung kontinuierlich hindurchgeführt wird und dabei gleichzeitig und synchron zur Bewegung der Laser-Bebilderungseinheit (2) über die Substratbreite (B) bewegt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bandbreite (b) der Transferfolie (8) in Abhängigkeit von der Anzahl der Bebilderungskanäle der entlang der Achse des rotierenden Substratzylinders (1) traversierenden Laser-Bebilderungseinheit (2) gewählt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bandbreite (b) der Transferfolie (8) so groß ist, daß mehrere Bebilderungsspuren (14) nebeneinander möglich sind und daß für eine Bebilderung jeweils eine noch nicht verwendete Spur gewählt wird.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß für die Transferfolie (8) eine Bandlänge der Transferfolie (8) gewählt wird, die mehrere Bebilderungen hintereinander erlaubt.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß für die Bebilderung unterschiedlicher Farbauszüge jeweils verschiedene Transferbänder (8), mit Transfermaterial in der jeweiligen Farbe, verwendet werden.

6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß für die Bebilderung unterschiedlicher Farbauszüge ein Transferband (8) verwendet wird, wobei die jeweiligen Farben durch verschiedene Abschnitte des Transferbandes hintereinander realisiert werden.

7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß für die Bebilderung der unterschiedlichen Farbauszüge ein Transferband (8) verwendet wird, bei dem die jeweiligen Farben durch verschiedene Abschnitte des Transferbandes (8) nebeneinander realisiert werden.

8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Transferband (8) in einer Kassette (17) befindet und der Wechsel des Transferbandes durch den Wechsel der Kassette (17) geschieht.

9. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Anstellung des Transferbandes (8) zur Substratoberfläche (1a) so gewählt wird, daß der Bandlauftangential zur Substratoberfläche verläuft und das Transferband (8) der Substratoberfläche (1a) nur in dem Bereich, der gerade bebildert wird, gegenübersteht.

10. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Anstellung der Transferfolie (8) zur Substratoberfläche (1a) so gewählt wird, daß die Transferfolie (8) die Substratoberfläche in einem mindestens 5 Grad, vorzugsweise 20 Grad großen Winkel umschlingt, und so in Abhängigkeit von der Bandspannung Anpreßkräfte und Reibungskräfte zwischen der Transferfolie (8) und der Substratoberfläche (1a) entstehen.

11. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Anstellung der Transferfolie (8) zur Substratoberfläche (1a) so gewählt wird, daß Transferfolie (8) mittels einer Führungsrolle an die Substratoberfläche gepreßt wird und so in Abhängigkeit von der Anpreßkraft der Rolle Reibungskräfte zwischen der Transferfolie (8) und der Substratoberfläche (1a) entstehen.

12. Verfahren nach den Ansprüchen 10 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Anpreßkraft zwischen Transferband (8) und Substrat (1a) durch flächiges Anblasen, insbesondere im Bereich des Transfers, erhöht wird und damit sowohl die Reibungskraft/Anpreßkraft zwischen Transferband (8) und Substrat (1a) erhöht wird, als auch das Ausquetschen von Gas unterstützt wird.

13. Verfahren nach den Ansprüchen 10 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Anpreßkraft zwischen Transferband (8) und Substrat (1a) durch elektrostatische Aufladung des Transferbandes gegenüber dem Substrat (1a) erhöht wird, damit Anpreßkraft zwischen Transferband (8) und Substrat (1a) erhöht wird und damit sowohl die Reibungskraft zwischen Transferband (8) und Substrat (1a) erhöht, als auch das Ausquetschen von Gas unterstützt wird und die elektrostatische Aufladung des Transferbandes (8) nach dem Ablösen von der Substratoberfläche (1a) und vor dem Aufwickeln wieder entfernt wird.

14. Verfahren nach den Ansprüchen 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Transferfolie (8) während der Bebilderung mit einer der Rotationsbewegung des Substratzylinders (1) gleichgerichteten und gleich großen Geschwindigkeit transportiert wird und die Reibungskräfte zur Synchronisierung verwendet werden.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß eine aktive Regelung verwendet wird, welche auf das unterschiedliche Förderverhalten bei Haft- bzw. Gleitreibung abzielt und die minimale Transportenergie als Parameter beinhaltet.

16. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß eine passive Regelung verwendet wird, bei der bei Vorgabe einer Transferbandgeschwindigkeit mit möglichst kleiner Differenz zur Oberflächengeschwindigkeit des Substrates diese Differenz über die plastische Dehnung des Bandes ausgeglichen wird.

17. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Transferfolie (8) während der Bebilderung mit einer der Relativbewegung des Substratzylinders (1) gleichgerichteten, jedoch bezogen auf die Oberflächengeschwindigkeit des Substrates höheren Geschwindigkeit transportiert wird.

18. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Transferfolie (8) während der Bebilderung in der Rotationsbewegung des Substratzylinders (1) entgegengesetzter Richtung transportiert wird.

19. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bandspannung der Transferfolie (8) beim Bebildern konstant gehalten wird.

20. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einer einen oder mehrere Laserstrahlen (L) aussendenden, über die Substratbreite (B) traversierbaren Bebilderungseinheit (2), dadurch gekennzeichnet, daß zur Anstellung einer bandförmigen Transferfolie (8), deren Bandbreite (b) bezogen auf die Substratbreite (B) klein ist, an das Substrat (1a) ein Bandtransportmechanismus (4, 5, 6) vorgesehen ist, der mit einer mit der Bebilderungseinheit (2) gekoppelten Traversiereinheit (3) bewegbar ist.

21. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Bandtransportmechanismus eine Vorrats- (4,10) und eine Aufwickelrolle (5, 11), sowie mindestens zwei zur Substratbreite (B) achsparallel angeordnete Rollen (6a, 6b) zur Anstellung der Transferfolie (8) an die Substratoberfläche umfaßt, und daß der Bandtransportmechanismus (4, 5, 6) sowie die Bebilderungseinheit (2) auf einer gemeinsamen Traversiereinheit (3) montiert und miteinander mechanisch gekoppelt sind.

22. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Bandtransportmechanismus eine Vorrats- (4, 10) und eine Aufwickelrolle (5, 11), sowie mindestens zwei zur Substratbreite (B) achsparallel angeordnete Rollen (6a, 6b) zur Anstellung der Transferfolie (8) an die Substratoberfläche umfaßt, und daß Bandtransportmechanismus (4, 5, 6) und Bebilderungseinheit (2) auf einer gemeinsamen Traversiereinheit (3) montiert sind, wobei sowohl der Bandtransportmechanismus (4, 5, 6) als auch die Bebilderungseinheit (2) einen eigenen Schlitten mit Antrieb aufweisen und unabhängig voneinander verfahrbar sind.

23. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Bandtransportmechanismus eine jeweils ortsfest angeordnete Vorrats- (10) und eine Aufwickelrolle (11), mindestens zwei zum Substratzylinder (1) parallel angeordnete Rollen (6a, 6b) zur Anstellung der Transferfolie (8) zur Substratoberfläche (1a), sowie mindestens zwei weitere Umlenkrollen (12a, 12b) umfaßt, wobei die Rollen (6a, 6b) und die Umlenkrollen (17a, 17b) unabhängig von der Vorrat- (10) und Aufwickelrolle (11), zusammen mit der Bebilderungseinheit (2) mittels einer Traversiereinheit über die Substratbreite (B) bewegbar sind.

24. Vorrichtung nach Anspruch 20 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrat- (4) und die Aufwickelrolle (5) mittels elektronisch regelbaren Motoren antreibbar sind, so daß während des Transports der Transferfolie (8) die Bandspannung konstant haltbar ist.

25. Vorrichtung nach den Ansprüchen 20 und 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Rollen (6a, 6b), zur Anstellung der Transferfolie (8) zur Substratoberfläche so angeordnet sind, daß der Bandlauftangential zur Substratoberfläche (1a) gerichtet ist.

26. Vorrichtung nach den Ansprüchen 20 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß die vorlaufende Rolle (6a) die Transferfolie (8) an die Substratoberfläche anpreßt und so in Abhängigkeit von der Anpreßkraft der Rolle Reibungskräfte zwischen der Transferfolie (8) auf die Substratoberfläche (1a) entstehen.

27. Vorrichtung nach den Ansprüchen 20 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Rollen (6a, 6b) zur Anstellung der Transferfolien (8) zur Substratoberfläche so angeordnet sind, daß der Bandlauf den Substratzylinder (1) mindestens mit einem Winkel von 5 Grad, vorzugsweise 20 Grad umschlingt.

28. Vorrichtung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die Anpreßkräfte der Transferfolie (8) auf den Substratzylinder (1) entstehenden Reibungskräfte mit geeigneten Sensoren aufnehmbar und zur Synchronisierung und Regelung verwendbar sind.

29. Vorrichtung nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß als Sensoren die Stromflüsse durch die Motoren der Vorrat- (4) und der Aufwickelrolle (5) und deren Winkelgeber dienen und die Größe der Bahnspannung aus diesen und den Durchmessern der Bandwickel auf der Vorrat- (4) und der Aufwickelrolle (5) berechenbar sind.

30. Vorrichtung nach den Ansprüchen 20 und 21 und 25 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß zur Adressierung verschiedener nebeneinanderliegender Schreibspuren (14) der Bandtransportmechanismus für die Transferfolie (8) und die Bebilderungseinheit (2) auf der Traversierung zusammen montiert sind, und daß der Bandtransportmechanismus bzw. zumindest die Rollen (6a, 6b) zur Anstellung der Transferfolien (8) zur Substratoberfläche (1a) bezüglich der Bebilderungseinheit (2) und damit der Laserstrahlen (L) definiert verschiebbar sind.

31. Vorrichtung nach den Ansprüchen 26 und 27, dadurch gekennzeichnet, daß ein durch eine Düse aufgebrachter Luftstrom bzw. mehrere durch Düsen (9a, 9b) aufgebrachte Luftströme die Anpreßkraft, und damit die Reibungskraft, zwischen Transferband (8) und Substrat durch flächiges Anblasen, insbesondere im Bereich des Transfers, erhöhbar macht.

32. Vorrichtung nach den Ansprüchen 27 und 28, dadurch gekennzeichnet, daß durch leitende Bürsten (10) oder Ionen Ladung auf die Trägerseite des Transferbandes aufgebringbar ist, wodurch die Reibungskraft zwischen Transferband (8) und Substratoberfläche (1a) erhöht werden kann und durch leitende Bürsten (11) oder entgegengesetzt geladenen Ionen die Ladung des Transferbandes (8) nach dem Kontakt zwischen Transferband (8) und Substratoberfläche (1a) wieder entfernbar ist

33. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die bandförmige Transferfolie (8) in Bandkassetten (17) angeordnet sind mehrere Bandkassetten in einer Speichereinrichtung (18) einrichtbar sind, die Speichereinrichtung (18) jeweils eine Bandkassette (17) für die Aufnahme in den Bandtransportmechanismus (4, 5, 6) bereitstellen kann, der Bandtransportmechanismus (4, 5, 6) diese Kassette (17) für die Bebilderung des Substrats (1a) übernehmen kann.