DE3817323C2 - - Google Patents
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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 also einerseits durch Wärmezufuhr und andererseits 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 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
34a, nicht übertragene Druckfarbe 34b 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 35a 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 34c 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.
Aus der Druckschrift Patent Abstracts of Japan, M-376, 2.
Mai 1985, Band 9, Nr. 100, betreffend die JP-59-224 393A, ist
ein magnetisches Druckfarbenmedium bekannt, das auf einem
wärmebeständigen Träger eine wärmeschmelzbare Druckfarbenschicht
aufweist, die kleine ferromagnetische Partikel in
einer Größenordnung von 0,01 bis 10 µm in einer Menge von 3
bis 90% enthält, Dieses bekannte Druckfarbenmedium wird
bei Druckern eingesetzt, bei denen es zur Übertragung der
Druckfarbe mit dem Übertragungsmedium, auf das gedruckt
wird, in Kontakt steht, das heißt die Übertragung erfolgt
unter Einwirkung von Wärme, Magnetismus und Druck.
Aus der Druckschrift Patent Abstracts of Japan, M-593, 28.
Mai 1987, Band 11, Nr. 166, betreffend die JP-61-295084A,
ist ein Druckfarbenmedium bekannt, bei dem auf einem wärmebeständigen
Träger eine wärmeschmelzbare Druckfarbenschicht
ausgebildet ist. Diese Druckfarbenmedium ist für Drucker
gedacht, bei denen die Übertragung der Druckfarbe auf das
Übertragungsmedium unter der Einwirkung von Wärme und
Druck, also bei Berührung zwischen Druckfarbenmedium und
Übertragungsmedium erfolgt. Das bekannte Druckfarbenmedium
enthält Mittel zur Herabsetzung der Oberflächenspannung der
geschmolzenen Druckfarbe.
Aus der DE-37 23 390 A1 (Stand der Technik gemäß §3 (2)
Nr. 1 PatG) ist ein Verfahren zum Drucken unter Verwendung
eines magnetischen Druckfarbenmediums bekannt, bei dem das
Drucken durch Anwendung von Hitze und Magnetkraft ausgeführt
wird. Dabei ist auch vorgesehen, daß zwischen dem
Druckfarbenmedium und dem Übertragungsmedium während des
Druckes ein Abstand eingehalten wird.
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 10-5N/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, α-
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 10-5N/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 10-5N/cm, vorzugsweise 14 bis 16
10-5N/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 10-5N vor.
Zum Drucken wird das Druckfarbenmedium so erhitzt, daß die
magnetische Druckfarbe eine Oberflächenspannung von weniger
als 20 10-5N/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.
Die vorhergehenden Beispiele können dahingehend modifiziert
werden, daß ein Teil des Wachses (entsprechend 2 bis 4%
der Druckfarbe) durch einen handelsüblichen Leucofarbstoff
zur Einstellung der Farbe ersetzt wird.
Claims (5)
1. Magnetisches Druckfarbenmedium zur Verwendung in
einem Drucker, bei dem Druckfarbe von dem Druckfarbenmedium
auf ein Übertragungsmedium gebracht wird, ohne daß das
Druckfarbenmedium und das Übertragungsmedium einander berühren,
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 10-5N/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 10-5N/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 10-5N/cm aufweist.
5. Verfahren zum Drucken unter Verwendung eines
Druckfarbenmediums nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
daß das Drucken durch Anwendung von Hitze und Magnetkraft so
ausgeführt wird, daß sich das Druckfarbenmedium während
der Übertragung der magnetischen Druckfarbe auf ein
Übertragungsmedium nicht mit diesem in Berührung befindet.
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