DE3817323A1 - Magnetisches druckfarbenmedium und ein solches verwendendes druckverfahren - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein magnetisches Druckfarbenmedium für anschlagfreie Drucker. Genauer gesagt, geht es um einen wärmeschmelzbaren, magnetischen Druckfarbenfilm, von dem mit Hilfe von Wärme und Magnetismus wärmeschmelzbare, magnetische Druckfarbe auf ein Übertragungsmedium übertragen wird. Die Erfindung betrifft ferner ein Druckverfahren unter Verwendung dieses Druckfarbenmediums.

Es sind verschiedene Verfahren für anschlagfreien Druck mit Hilfe magnetischer Druckfarbe für kleine und billige Drucker bekanntgeworden. Beispiele offenart die JP-A- 96 541/1977 ein Verfahren mit einer Wärmeschmelzübertragung. Bei diesem Verfahren wird eine magnetische Druckfarbe verwendet und die Druckfarbenübertragung durch Magnetismus unterstützt. Die Druckfarbenübertragung erfolgt dadurch, daß zusätzlich eine Magnetanordnung die magnetische Druckfarbe entsprechend dem Thermobild in Richtung auf das Übertragungsmedium zieht. Dies ist in Fig. 3 dargestellt, in der ein Thermokopf 31, ein Druckfarbenmedium 32, ein Übertragungsmedium 35 und ein Magnet 36 zu erkennen sind. Die wärmeschmelzbare, magnetische Druckfarbe 34 des Druckfarbenmediums kommt direkt unter dem Thermokopf mit dem Übertragungsmedium in Kontakt, wenn sie über den Trägerfilm 33 des Druckfarbenmediums vom Thermokopf erwärmt wird. Nachdem die geschmolzene Druckfarbe auf das Übertragungsmedium übertragen wurde, kann es vorkommen, daß sie von diesem wieder abgezogen gezogen wird. Der Magnet übt eine Anziehungskraft aus, die die geschmolzene Druckfarbe in enge Berührung mit dem Übertragungsmedium bringt und die übertragene Druckfarbe auf dem Übertragungsmedium gegen die Kräfte hält, die sie wieder abzuziehen versuchen. Dieses Verfahren erlaubt grundsätzlich einen Druck von Text und Grafik hoher Qualität.

Nachteilig an dem oben erwähnten Verfahren ist die Tatsache, daß dennoch die Druckfarbenübertragung unvollständig sein kann, weil ein Teil der zu übertragenden Druckfarbe noch sowohl mit dem Trägerfilm als auch mit der nicht zu übertragenden Druckfarbe in Berührung steht, wenn sich das Druckfarbenmedium von dem Übertragungsmedium löst. Deshalb besteht immer noch die Möglichkeit, daß übertragene Druckfarbe vom Trägerfilm des Druckfarbenmediums wieder vom Übertragungsmedium abgelöst wird. Beim gewöhnlichen Wärmeübertragungsdruck ist eine vollständige Druckfarbenübertragung nur möglich, wenn nachstehende Beziehung erfüllt ist:

FA und FB » FC und FD,

wobei FA die Adhäsion zwischen der Druckfarbe und dem Übertragungsmedium, FB die Kohäsion der Druckfarbe (diese beiden Größen wirken in Richtung der Übertragung der Druckfarbe auf das Übertragungsmedium), FC die Ädhäsion zwischen der Druckfarbe und dem Trägerfilm des Druckfarbenmediums und FD die Kohäsion zwischen übertragener Druckfarbe und nicht übertragener Druckfarbe ist (die beiden letzteren Größen behindern die Übertragung). Dies ist in Fig. 4 dargestellt, die den Trägerfilm 33, zu übertragende Druckfarbe 34 a, nicht übertragene Druckfarbe 34 b und das Übertragungsmedium 35 zeigt, wobei die vorgenannten Kräfte FA bis FD eingezeichnet sind.

Beim vorgenannten Stand der Technik wird die geschmolzene Druckfarbe aufgrund der magnetischen Anziehungskraft gegen das Übertragungsmedium gedrückt. Dies stellt die Berührung der Druckfarbe mit dem Übertragungsmedium sicher. Dabei wird praktisch durch Erhöhen von FA das Übertragungsvermögen etwas verbessert. Die Kräfte FC und FD in Fig. 4 bestehen aber fort, da der Trägerfilm, die Druckfarbe und das Übertragungsmedium miteinander in Berührung sind. Dies kann dazu führen, daß FA < FC oder FA < FD ist, wenn das Übertragungsmedium eine sehr rauhe Oberfläche hat. Dies führt dann zu einer unvollständigen Druckfarbenübertragung.

Ein weiterer Nachteil des beschriebenen Standes der Technik besteht darin, daß bei rauher Oberfläche des Übertragungsmediums die aufgezeichneten Punkte keine normale Form aufweisen, wie es aus Fig. 5 hervorgeht. Eine rauhe Oberfläche des Übertragungsmediums 35 weist Vertiefungen 35 a auf, die bei der Übertragung nicht mit der magnetischen Druckfarbenschicht 34 in Berührung kommen, so daß nur Punkte gedruckt werden, wie sie in Fig. 5 mit 34 c bezeichnet sind. Beim Druck auf ein extrem rauhes Übertragungsmedium (mit einer Bekk-Glätte von 1 bis 2 Sekunden) versagt die magnetische Kraft, die beim vorerwähnten Stand der Technik eingesetzt wird, weitgehend, und die magnetische Druckfarbe haftet nur an vorspringenden Teilen 61 der Oberflächenfasern des Übertragungsmediums, was zur Bildung eines Übertragungspunkts 62 ganz unregelmäßiger Form führt, wie es in Fig. 6 veranschaulicht ist.

Die magnetische Druckfarbe, von der bisher die Rede ist, besteht aus einem Bindemitel, in dem ein feines, anorganisches, magnetisches Pulver dispergiert ist. Das Bindemittel umfaßt Wachse, thermoplastische Harze, Dispersionsmittel, Öle und Fette sowie organische Substanzen mit niedrigem Molekulargewicht. Diese Druckfarbe führt auch selbst zu einem schlechten Übertragungsvermögen, einer schlechten Punktreproduzierbarkeit, unregelmäßig übertragenen Punkten, insgesamt also zu einer schlechten Druckqualität. Die Probleme des Standes der Technik beruhen also nicht nur auf der Art des Druckens bzw. dem Druckverfahren, sondern haben ihre Ursache auch in der Zusammensetzung der Druckfarbe.

Die vorerwähnten Nachteile, die beim Stand der Technik auftreten, sind dann besonders schwerwiegend, wenn es darum geht, kleine Punkte mit hoher Dichte zu drucken.

Ein weiterer Nachteil des bekannten Druckverfahrens besteht darin, daß das Druckfarbenmedium mit der wärmeschmelzbaren, magnetischen Druckfarbe 34 das Übertragungsmedium 35 berührt, wie es in Fig. 3 gezeigt ist. Dies führt dazu, daß eine beachtliche Menge der vom Thermokopf 31 erzeugten Wärme über das Druckfarbenmedium 32 in das Übertragungsmedium 35 abgeleitet wird. Dies bedeutet einen Wärmeverlust. Zusätzlich zur Wärmeleitung verursacht diese Berührung auch eine Reibung zwischen der Druckfarbe 34 und dem Übertragungsmedium 35. Dies hat zur Folge, daß Druckfarbe auch an Stellen des Übertragungsmediums gelangt, wo sie aufgrund des zu druckenden Musters nicht hingehört. Dieses Problem macht sich in einem Verschmieren bemerkbar.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein magnetisches Druckfarbenmedium sowie ein Verfahren, mit diesem zu drucken, zu schaffen, bei denen die erwähnten Nachteile des Standes der Technik nicht auftreten, es vielmehr möglich ist, Punkte in normaler Form auch auf einem Übertragungsmedium mit rauher Oberfläche zu drucken, ebenso auf einen Film mit einer relativ geringen Affinität für die Druckfarbe, wobei ferner die Übertragung der Druckfarbe ohne Wärmeverlust und Verschmieren möglich sein soll.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Druckfarbenmedium gemäß Patentanspruch 1 bzw. ein Verfahren gemäß Patentanspruch 5 gelöst.

Diese Lösung sieht bei einem magnetischen Druckfarbenmedium mit einem wärmebeständigen Träger und einer wärmeschmelzbaren, magnetischen Druckfarbenschicht, die feine ferromagnetische Partikel enthält, vor, daß die Druckfarbe im geschmolzenen Zustand eine Oberflächenspannung von weniger als 20 dyn/cm aufweist.

Das dieses Druckfarbmedium verwendende Druckverfahren sieht zum Zwecke der Übertragung der Druckfarbe auf ein Übertragungsmedium die Anwendung von Wärme und Magnetkraft vor.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 in einer schematischen Darstellung einen in Verbindung mit dem erfindungsgemäßen Druckfarbenmedium verwendbaren Magnetkopf,

Fig. 2 eine schematische Darstellung der Art der Verwendung des erfindungsgemäßen Druckfarbenmediums,

Fig. 3 eine schematische Darstellung eines bekannten Druckverfahrens zur Übertragung von Druckfarbe mit Hilfe von Wärme und Magnetismus auf ein Übertragungsmedium,

Fig. 4 eine schematische Darstellung zur Erläuterung der beim Stand der Technik auftretenden Probleme,

Fig. 5 eine schematische Darstellung zur Erläuterung der beim bekannten Druckverfahren in Verbindung mit einem rauhen Übertragungsmedium auftretenden Probleme, und

Fig. 6 schematisch in Vergrößerung die Struktur eines mit dem bekannten Druckverfahren auf ein rauhes Übertragungsmedium gedruckten Punktes.

Das erfindungsgemäß Druckfarbenmedium enthält als Träger einen Film aus einem Kunstharz wie Polyäthylen, Polypropylen, Polystyrol, Polyimid, Polyäthersulfon und Polyäthylenterephthalat. Dieser Film sollte 1 bis 30 µm dick, vorzugsweise 1 bis 10 µm dick sein.

Die kleinen ferromagnetischen Partikel des erfindungsgemäßen Druckfarbenmediums sind solche aus Magnetit, Manganzinkferrit, Nickelzinkferrit, Granat, Metallen und Legierungen. Diese Partikel sollten einen Durchmesser von 1 nm bis 2 µm, vorzugsweise von 50 nm bis 1,5 µm aufweisen.

Eine wärmeschmelzbare Substanz als Bindemittel für die kleinen ferromagnetischen Partikel umfaßt Paraffinwachs, Mikrowachs, Carnaubawachs, Oxidwachs, Polyäthylenwachs, a- Olifin-Maleinsäureanhydrid-Copolymer, Fettsäureamide, Fettsäureester und Distearylketon. Diese Stoffe können einzeln oder gemischt verwendet werden.

Die Erfindung sieht vor, daß die Oberflächenspannung der magnetischen Druckfarbe durch Zusatz einer entsprechenden Komponente beeinflußt wird. Beispiele oberflächenaktiver Mittel umfassen ionische oberflächenaktive Mittel wie Alkylsulfat, Polyoxyäthylenalkyläthersulfat, Natriumdialkylsulfosuccinat, langkettiges Monoalkyltridimethylammoniumchlorid, Aminsalze von Fettsäuren, Benzolsulfonat und Alkyldimethylammoniumbetain, sowie nicht-ionische oberflächenaktive Mittel, wie Polytetrafluoräthylen, Polyvinylidenfluorid, Hexafluorpropylen, Dimethylpolysiloxan, Methylwasserstoffpolysiloxan, Polyoxyäthylenalkyläther, Polyoxyäthylen-Polyoxypropylen-Blockcopolymer und Polyoxyäthylendodecylphenyläther.

Die Oberflächenspannung der geschmolzenen Druckfarbe ändert sich mit der Temperatur. Je höher die Temperatur, desto niedriger ist die Oberflächenspannung. Die hier angegebene Oberflächenspannung bezieht sich auf eine Temperatur von 120°C. Bei einer Oberflächenspannung von mehr als 20 dyn/cm ergibt sich eine unregelmäßige Größe der übertragenen Punkte der magnetischen Druckfarbe, was zu einer schlechten Punktreproduzierbarkeit und einer schlechten Druckqualität führt. Außerdem wird Druckfarbe mit hoher Oberflächenspannung nicht leicht übertragen. Deshalb sollte die Oberflächenspannung 5,0 bis 16 dyn/cm, vorzugsweise 14 bis 16 dyn/cm betragen.

Das Auflösungsvermögen der übertragenen Punkte hängt von dem Auflösungsvermögen der Heizelemente des Thermokopfes ab. Das höchste erzielbare Auflösungsvermögen beträgt 480 dpi (dots per inch ist die übliche Einheit für diese Auflösung. Das entspricht hier 19 Punkten pro mm). Das normale Auflösungsvermögen beträgt 400 dpi (16 Punkte pro mm), 360 dpi (14 Punkte pro mm) oder 300 dpi (12 Punkte pro mm).

Das erfindungsgemäße Verfahren sieht die Unterstützung der Übertragung der magnetischen Druckfarbe durch eine magnetische Anziehungskraft in der Größenordnung von 1,0 dyn vor.

Zum Drucken wird das Druckfarbenmedium so erhitzt, daß die magnetische Druckfarbe eine Oberflächenspannung von weniger als 20 dyn/cm erreicht. Die geschmolzene Druckfarbe wird auf ein Übertragungsmedium übertragen. Dabei ist es günstiger, wenn das Druckfarbenmedium bei der Übertragung der Druckfarbe nicht mit dem Übertragungsmedium in Kontakt steht. Die Druckfarbe fliegt dann auf das Übertragungsmedium, was zu einer guten Druckqualität führt.

Nachfolgend sollen Beispiele im einzelnen beschrieben werden.

Das Drucken wurde unter Verwendung einer Vorrichtung ausgeführt, die gemäß Darstellung in Fig. 2 einen Magnetkopf und einen Thermokopf besaß. Der Magnetkopf, durch den die magnetische Druckfarbe einer Anziehungskraft ausgesetzt wurde, war ein Elektromagnet 14, wie er in Fig. 1 gezeigt ist. Er hatte einen Kern aus dem unter dem Handelsnamen Permendur (Co 50) bekannten Material und erzeugte eine magneto-motorische Kraft (NI) von 3000 AW. Der Elektromagnet hatte einen Spalt A von 400 µm Breite. Bei dem Thermokopf handelte es sich um einen Dünnfilmkopf (0,8 mJ/Punkt) mit einem Auflösungsvermögen von 180 dpi.

Das zum Drucken verwendete Druckfarbenmedium setzte sich aus einem 4 µm dickeN PET (Polyäthylenterephthalat) Trägerfilm und einer 6 µm dicken Schicht der magnetischen Druckfarbe zusammen, die durch Heißschmelzbeschichtung auf den Trägerfilm aufgetragen wurde. Die Zusammensetzung der magnetischen Druckfarbe ist in Tabelle 1 gezeigt.

Der Druck mit diesem magnetischen Druckfarbenmedium wurde gemäß Darstellung in Fig. 2 ausgeführt, die den Thermokopf 21, das magnetische Druckfarbenmedium 22, das Übertragungsmedium 23 (mit einer Bekkglätte von 2 Sekunden) und den Elektromagnet 24 zeigt. Der wärmebeständige Trägerfilm (PET-Film) des magnetischen Druckfarbenmediums 22 ist in Fig. 2 mit 25 und die wärmeschmelzbare magnetische Druckfarbenschicht mit 26 bezeichnet. Tabelle 2 zeigt die Ergebnisse der Übertragungstests.

Tabelle 1

Tabelle 2

Die vorhergehenden Beispiele können dahingehend modifiziert werden, daß ein Teil des Wachses (entsprechend 2 bis 4% der Druckfarbe) durch einen Leucofarbstoff (Handelsname der Mtsui Toasteu Chemical Co., Ltd.) zur Einstellung der Farbe ersetzt wird.

Claims (6)

1. Magnetisches Druckfarbenmedium, umfassend einen wärmebeständigen Träger und eine wärmeschmelzbare, magnetische Druckfarbenschicht, die kleine ferromagnetische Partikel enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetische Druckfarbe im geschmolzenen Zustand bei einer Temperatur von etwa 120°C eine Oberflächenspannung von weniger als 20 dyn/cm aufweist.

2. Druckfarbenmedium nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetische Druckfarbe ein oberflächenaktives Mittel zur Einstellung der Oberflächenspannung der Druckfarbe im geschmolzenen Zustand enthält.

3. Druckfarbenmedium nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetische Druckfarbe im geschmolzenen Zustand bei einer Temperatur von etwa 120°C eine Oberflächenspannung von 5,0 bis 16 dyn/cm aufweist.

4. Druckfarbenmedium nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetische Druckfarbe im geschmolzenen Zustand bei einer Temperatur von etwa 120°C eine Oberflächenspannung von 14 bis 16 dyn/cm aufweist.

5. Verfahren zum Drucken unter Verwendung eines Druckfarbenmediums nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem das Drucken durch Anwendung von Hitze und Magnetkraft ausgeführt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Druckfarbenmedium während der Übertragung der magnetischen Druckfarbe auf ein Übertragungsmedium nicht mit diesem in Berührung befindet.