DE19846623C2 - Tintentransferdrucker - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Tintentransferdrucker, mit dem Tinte auf einen Auf­ zeichnungsträger (z. B. Normalpapier) übertragen wird, um darauf ein Bild zu er­ zeugen. Zur Bilderzeugung auf Normalpapier sind bereits die folgenden Drucker bekannt: ein Tintenstrahldrucker, der Tinte auf einen Aufzeichnungsträger durch Düsen in Form flüssiger Tröpfchen spritzt, ein Thermotransferdrucker, in dem mit einem Thermodruckkopf ein Spenderband (das durch Wärme schmelzbar ist) er­ wärmt wird, wodurch Tinte auf einen Aufzeichnungsträger übertragen wird, und ein Punktmatrixdrucker, in dem Farbbänder mittels eines Stahldrahtes gegen ei­ nen Aufzeichnungsträger geschlagen werden.

Die vorbekannten Drucker haben die folgenden Probleme: in dem Tinten­ strahldrucker kann die Tinte die Düsen verstopfen, der Thermotransferdrucker ist durch den Verbrauch an Spenderband kostspielig, der Punktmatrixdrucker hat ei­ ne vergleichsweise langsame Arbeitsgeschwindigkeit. Somit besteht Bedarf für ei­ nen Drucker, der nicht durch Tinte verstopft werden kann, geringe Betriebskosten verursacht und eine hohe Arbeitsgeschwindigkeit hat.

Es wurde bereits ein Tintentransferdrucker vorgeschlagen, der mit einer Tinten­ walze arbeitet, die aus einem die Tinte enthaltenden Element und einer darauf aufgebrachten Folie besteht, die den selektiven Durchgang der Tinte gestattet, so daß diese dann auf einen Aufzeichnungsträger übertragen werden kann. Die Folie wird durch gleichmäßiges Verteilen von Zusatzstoffen in einer Matrix hergestellt, deren Wärmeausdehnungskoeffizient größer als derjenige der Zusatzstoffe ist.

Wird die Folie erwärmt, so wird durch den unterschiedlichen Ausdehnungskoeffi­ zienten der Matrix und der Zusatzstoffe ein Spalt um die jeweiligen Zusatzstoffe erzeugt. Durch Erwärmen ausgewählter Teile der Folie mit einem Thermodruck­ kopf o. ä. kann dann die Tinte durch die Spalte in den erwärmten Teilen hindurch­ treten und auf einen Aufzeichnungsträger übertragen werden, um darauf ein Bild zu erzeugen.

Bei diesem Tintentransferdrucker ist jedoch eine genaue Steuerung des Druckbe­ triebes schwierig, insbesondere der Zeit zwischen der Erwärmung der Folie zur Spaltbildung und der Übertragung der Tinte auf den Aufzeichnungsträger.

Aus der EP 0 254 420 B1 ist ein Tintentransferdrucker bekannt, der eine poröse Tintenwalze enthält, in der Tinte gespeichert ist. Eine Folie mit einer Vielzahl von Löchern zum Durchtritt der Tinte umgibt die Tintenwalze. Die Folie wird zusam­ men mit der Tintenwalze bewegt. Eine Heizvorrichtung erwärmt ausgewählte Be­ reiche entsprechend zu bedruckenden Bildpunkten. Gegenüber der Tintenwalze ist eine Gegendruckwalze derart angeordnet, daß ein Transportspalt für den Auf­ zeichnungsträger gebildet wird. Mittels der Gegendruckwalze wird die Tinte auf den Aufzeichnungsträger übertragen.

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen verbesserten Tintentransferdrucker anzuge­ ben, dessen Betrieb leicht steuerbar ist, ferner ein Druckverfahren zum Erzeugen eines Tintenbildes, sowie ein dabei zur Verwendung kommendes Tintenspeicherelement.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch die Merkmale der Patentansprüche 1 bzw. 14 bzw. 10. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand von Unteransprüchen.

Bei der Erfindung wird eine Folie aus einem Kunstharz mit Gedächtniseffekt ver­ wendet, deren Löcher eine vorgegebene Form haben. Ist die Temperatur der Folie höher als die Glasübergangstemperatur des Kunstharzes mit Gedächtniseffekt, so hat sie Gummielastizität und kann durch Druckeinwirkung ihre Form beliebig än­ dern. Diese Form wird beibehalten, wenn die Folie auf eine Temperatur unter der Glasübergangstemperatur unter Beibehaltung des Drucks abgekühlt wird. Wenn die Folie dann wieder über die Glasübergangstemperatur hinaus erhitzt wird, so nimmt sie ihre vorgegebene Form wieder an, obwohl diese durch Druckeinwirkung beliebig verändert worden war.

Durch Schließen der Löcher der Folie und anschließendes Wiederherstellen der ursprünglichen Form in ausgewählten Teilen ist dann ein selektives Übertragen von Tinte durch die Löcher der Folie möglich, so daß dadurch ein Bild auf dem Aufzeichnungsträger erzeugt werden kann.

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

Fig. 1 den Querschnitt des prinzipiellen Aufbaus eines Tintentransfer­ druckers als Ausführungsbeispiel,

Fig. 2 eine grafische Darstellung des Elastizitätsmoduls eines Kunstharzes mit Gedächtniseffekt abhängig von der Temperatur und

Fig. 3A bis 3D die Formänderungen einer Folie während des Druckprozesses.

Fig. 1 zeigt den Querschnitt des prinzipiellen Aufbaus eines Tintentransfer­ druckers nach der Erfindung.

Dieser Drucker enthält eine Tintenwalze 10 in Form eines Walzenkörpers 3 aus poröser Keramik, in dem die Tinte enthalten ist, und einer Folie 2 aus einem Kunstharz mit Gedächtniseffekt, die den Walzenkörper 3 umgibt.

Das Kunstharz mit Gedächtniseffekt hat die in Fig. 2 dargestellte Abhängigkeit seines Elastizitätsmoduls von der Temperatur. Es hat Gummielastizität über der Glasübergangstemperatur Tg infolge der Brownschen Bewegung der Molekülket­ ten (Bereich b), während es unter der Glasübergangstemperatur Tg durch Einfrie­ ren dieser Molekularbewegung einen Glaszustand hat (Bereich a). Die aus dem Kunstharz bestehende Folie wird einmalig über eine Formationstemperatur To erhitzt, wobei eine Vielzahl schräger Löcher der in Fig. 3A gezeigten Art als vor­ gegebene Form erzeugt wird. Dann kann die so aus dem Kunstharz hergestellte Folie beliebig zwischen der Glasübergangstemperatur Tg und der Formations­ temperatur To verformt werden, und der verformte Zustand kann jeweils durch Abkühlen unter die Glasübergangstemperatur Tg beibehalten werden. Die so de­ formierte Folie nimmt ihre ursprüngliche Form durch Erhitzen über die Temperatur Tg hinaus wieder an.

Ein Kunstharz mit Gedächtniseffekt und einer Glasübergangstemperatur von 50° C bis 130°C kann in einem Drucker nach der Erfindung verwendet werden. Unter Berücksichtigung des Stromverbrauchs und/oder unerwünschten Tintenaustritts liegt die Glasübergangstemperatur jedoch vorzugsweise zwischen 50°C und 80°C, in dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel zwischen 60°C und 80°C.

Beispiele für ein Kunstharz mit Gedächtniseffekt sind Polynorbornen, Trans-1,4- Polyisopren, Polyurethan usw. In dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel wird Polyurethanharz verwendet, das preisgünstig ist und eine ausgezeichnete Verformbarkeit hat. Ein solches Harz ist in den Japanischen Offenlegungsschrif­ ten HEI 5-305666 und HEI 8-49960 beschrieben.

Eine Vielzahl Löcher 21, durch die die Tinten hindurchtreten kann, ist in der Folie 2 als vorgegebene Form ausgebildet. Diese Löcher 21 sind, wie Fig. 3A zeigt und noch erläutert wird, unter einem vorbestimmten Winkel gegenüber der Dicken­ abmessung der Folie 2 geneigt.

Der in Fig. 1 gezeigte Drucker arbeitet folgendermaßen: Die Tintenwalze 10 ist auf einer Achse 4 drehbar gelagert und wird mit einem nicht dargestellten Antrieb im Uhrzeigersinn gedreht. Längs des Umfangs der Tintenwalze 10 sind ein Ther­ mo-Zeilendruckkopf 7, eine Gegendruckwalze 8, eine Heizvorrichtung 9, eine Andruckwalze 11, ein Kühlgebläse 13 und eine Reinigungswalze 12 in dieser Reihenfolge angeordnet. Der Thermo-Zeilendruckkopf 7 enthält mehrere Heiz­ elemente 71, die in Längsrichtung der Tintenwalze 10 angeordnet sind und die Folie 2 selektiv entsprechend Bilddaten erwärmen, um ihre Temperatur in den entsprechenden Bereichen über die Glasübergangstemperatur Tg hinaus zu er­ höhen.

Die Gegendruckwalze 8 ist parallel zur Tintenwalze 10 angeordnet, und zwischen beiden wird ein Aufzeichnungsträger P hindurchgeführt. Durch Drehen der Tintenwalze 10 wird der Aufzeichnungsträger P bezüglich der Darstellung in Fig. 1 nach links transportiert.

Die Heizvorrichtung 9 enthält einen ummantelten Heizstab und erwärmt die Folie 2 in axialer Richtung der Tintenwalze 10 gleichmäßig auf oder über die Glasüber­ gangstemperatur Tg.

Die Andruckwalze 11 drückt die Folie 2 gegen den porösen Walzenkörper 3, und das Kühlgebläse 13 bläst ein Kühlmittel wie Stickstoffgas auf den gedrückten Be­ reich der Folie 2, um diese unter die Glasübergangstemperatur Tg abzukühlen. Es sei bemerkt, daß in den Löchern 21 der Folie 2 noch verbliebene Tinte austritt, wenn die Folie 2 durch die Andruckwalze 11 unter Druck gesetzt wird. Ein Teil der Tinte wird zum porösen Walzenkörper 3, ein anderer Teil zur Außenseite der Fo­ lie 2 gebracht, da die Löcher 21 gegenüber der Richtung der Druckeinwirkung durch die Andruckwalze 11 schräg sind. Somit befindet sich die aus den Löchern 21 ausgetretene Tinte an der Oberseite der Folie 2, die den in Fig. 3B gezeigten Zustand hat.

Die Reinigungswalze 12 berührt die Umfangsfläche der Tintenwalze 10 und ent­ fernt noch verbliebene Tinte von der Folie 2.

Fig. 3A bis 3D zeigen die Zustandsänderung der Löcher der Folie 2. Die Breite W der Folie 2 entspricht der Achsrichtung der Tintenwalze 10, d. h. der Richtung, in der die Heizelemente 71 des Thermo-Zeilendruckkopfes 7 angeordnet sind.

Wie Fig. 3A zeigt, sind die Löcher 21 der Folie 2 nach Erwärmen auf die Tempe­ ratur Tg oder darüber hinaus durch die Heizvorrichtung 9 so weit geöffnet, daß Tinte durch sie hindurchtreten kann.

Durch Andrücken der Folie 2 gegen den porösen Walzenkörper 3 mit der An­ druckwalze 11 und Abkühlen unter die Temperatur Tg mit dem Kühlgebläse 13 schließen sich die Löcher 21 und werden geschlossen gehalten, wie Fig. 3B zeigt.

Durch Erwärmen ausgewählter Teile der Folie 2 auf die Temperatur Tg oder dar­ über hinaus mit dem Thermo-Zeilendruckkopf 7 entsprechend den Bilddaten nehmen die selektiv erhitzten Bereiche der Folie 2 dann wieder ihre Ausgangs­ form an, und die Löcher 21 werden in diesen Bereichen geöffnet, wie es Fig. 3C zeigt.

Bei dem in Fig. 3C dargestellten Zustand kann die Tinte aus dem porösen Wal­ zenkörper 3 nur durch die offenen Löcher 21 hindurchtreten. Die an der Folie 2 verbleibende Tinte wird mit der Reinigungswalze 12 in den in Fig. 3B gezeigten Bereichen entfernt.

Dann wird die durch die selektiv geöffneten Löcher 21 der Folie 2 hindurchgetre­ tene Tinte an der Gegendruckwalze 8 auf den Aufzeichnungsträger P übertragen, um darauf ein Bild zu erzeugen.

Danach wird die Folie 2 insgesamt in axialer Richtung der Tintenwalze 10 er­ wärmt, um den in Fig. 3D gezeigten Zustand wieder herzustellen, der dem in Fig. 3A gezeigten Zustand entspricht. Durch zyklisches Wiederholen der vorgenann­ ten Verfahrensschritte wird auf dem Aufzeichnungsträger P entsprechend den Bilddaten ein Bild erzeugt.

In dem vorstehend beschriebenen Drucker werden nur die Löcher 21, die mit dem Thermo-Zeilendruckkopf 7 selektiv geöffnet wurden, geöffnet gehalten, bis die Heizvorrichtung 9 die Folie 2 in axialer Richtung der Tintenwalze 10 gleichmäßig erhitzt. Daher kann jede Stelle zwischen dem Thermo-Zeilendruckkopf 7 und der Heizvorrichtung 9 als Übertragungsposition gewählt werden, an der die Tinte von der Tintenwalze 10 auf den Aufzeichnungsträger P übertragen wird, wobei eine genaue zeitliche Steuerung nicht erforderlich ist.

Claims (17)

1. Tintentransferdrucker, in dem Tinte zur Bilderzeugung auf einen Aufzeich­ nungsträger (P) übertragen wird, mit
einem porösen, die Tinte enthaltenden Körper (3),
einer den Körper (3) umgebenden Folie (2) mit einer Vielzahl von Durch­ gangslöchern (21) für die Tinte, wobei der Körper (3) zusammen mit der Fo­ lie (2) längs eines vorbestimmten Weges umläuft,
einer ersten Heizvorrichtung (7) zum Erwärmen ausgewählter Bereiche der Folie entsprechend zu bedruckenden Bildpunkten und
einer dem Körper (3) gegenüber angeordneten Gegendruckwalze (8) zum Bilden eines Transportweges für den Aufzeichnungsträger (P) und zum Übertragen der Tinte auf den Aufzeichnungsträger (P),
dadurch gekennzeichnet, daß
die Folie (2) aus einem Kunstharz mit Gedächtniseffekt besteht,
längs des Umfangs des Körpers (3) eine die Folie (2) deformierende Vor­ richtung (11, 13), die erste Heizvorrichtung (7), die Gegendruckwalze (8) und eine zweite Heizvorrichtung (9) in dieser Reihenfolge in Drehrichtung des Körpers (3) angeordnet sind,
die die Folie (2) deformierende Vorrichtung (11, 13) die Durchgangslöcher (21) durch Zusammendrücken der Folie (2) schließt und dann die Folie (2) auf eine Temperatur unter ihrer Glasübergangstemperatur abkühlt,
die erste Heizvorrichtung (7) durch Erwärmen der ausgewählten Bereiche der Folie (2) auf eine Temperatur über der Glasübergangstemperatur die Durchgangslöcher (21) in den ausgewählten Bereichen öffnet,
die Gegendruckwalze (8) für eine Übertragung der Tinte durch die in den ausgewählten Bereichen geöffneten Durchgangslöcher (21) auf den Auf­ zeichnungsträger (P) sorgt und
die zweite Heizvorrichtung (9) durch Erwärmen der Folie (2) insgesamt auf eine Temperatur über der Glasübergangstemperatur die Durchgangslöcher (21) schließt.

2. Drucker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchgangslö­ cher (21) schräg zur Oberfläche der Folie (2) verlaufen.

3. Drucker nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der die Tinte enthaltende Körper (3) eine Tintenwalze ist.

4. Drucker nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Heizvor­ richtung (7) ein Thermo-Zeilendruckkopf ist, der in axialer Richtung der Tin­ tenwalze (3) ausgerichtet ist.

5. Drucker nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die die Folie (2) deformierende Vorrichtung eine Andruckwal­ ze (11) und ein Kühlgebläse (13) enthält, die in Umfangsrichtung des Kör­ pers (3) in dessen Drehrichtung nacheinander angeordnet sind.

6. Drucker nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Reinigungsvorrichtung (12) zum Entfernen verbliebener Tinte von der Oberfläche der Folie (2) nach der Übertragung von Tinte auf den Auf­ zeichnungsträger (P).

7. Drucker nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Reinigungsvor­ richtung eine Reinigungswalze (12) ist, die unmittelbar dem Thermo- Zeilendruckkopf vorgeordnet ist.

8. Drucker nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Kunstharz mit Gedächtniseffekt ein Polyurethan ist.

9. Drucker nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Glasübergangstemperatur des Kunstharzes im Bereich von 50°C bis 80°C liegt.

10. Tintenspeicherelement zur Verwendung in einem Tintentransferdrucker nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen porö­ sen, die Tinte enthaltenden Körper (3) und durch eine Folie (2) aus einem Kunstharz mit Gedächtniseffekt, die den porösen Körper (3) einschließt und mehrere Durchgangslöcher (21) für die Tinte hat.

11. Tintenspeicher nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchgangslöcher (21) schräg zur Oberfläche der Folie (2) verlaufen.

12. Tintenspeicher nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der porö­ se Körper (3) eine poröse Walze ist, deren Umfang durch die Folie (2) einge­ schlossen ist.

13. Tintenspeicher nach Anspruch 10, 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Kunstharz mit Gedächtniseffekt ein Polyurethanharz ist.

14. Tintenspeicher nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Glasübergangstemperatur des Kunstharzes im Bereich von 50°C bis 80°C liegt.

15. Druckverfahren zum Erzeugen eines Tintenbildes auf einem Aufzeichnungs­ träger (P) in einem Tintentransferdrucker, bei dem ein poröser Körper (3) die Tinte enthält und von einer Folie (2) aus einem Kunstharz mit Gedächtnisef­ fekt eingeschlossen ist, wobei die Folie (2) eine Vielzahl von Durchgangslö­ chern für die Tinte hat und mit dem Körper (3) längs eines vorbestimmten Weges umläuft, mit folgenden Schritten:
Verformen der Folie (2), indem diese zum Schließen der Durchgangslöcher (21) zusammengedrückt und anschließend auf eine Temperatur unter ihrer Glasübergangstemperatur abgekühlt wird,
Öffnen der Durchgangslöcher (21) in ausgewählten Bereichen der Folie (2) entsprechend zu bedruckenden Bildpunkten durch Erwärmen dieser Berei­ che auf eine Temperatur über der Glasübergangstemperatur,
Übertragen der Tinte durch die Durchgangslöcher (21) in den ausgewählten Bereichen auf den Aufzeichnungsträger (P) und
Schließen der Durchgangslöcher (21) durch Erwärmen der Folie (2) insge­ samt auf eine Temperatur über der Glasübergangstemperatur.

16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche der Folie (2) zum Entfernen verbliebener Tinte nach der Übertragung der Tinte auf den Aufzeichnungsträger (P) gereinigt wird.

17. Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Glasübergangstemperatur des Kunstharzes im Bereich von 50°C bis 80°C liegt.