DE3911813C2 - Verfahren und Vorrichtung zum laserstrahlungsinduzierten Transferdruck mit Druckfarbträger mit Mikrokapseln - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung für insbesondere mehrfarbigen Transferdruck.

Aus der japanischen Offenlegungsschrift 58-38 177 bzw. dem Patents Abstracts of Jap. M-217, Mai 25, 1983, Vol. 7, No. 120 ist ein Druckverfahren bekannt, bei dem ein Farbband, ein Laser mit Fokussierungseinrichtung und eine für das Farbband als Umlenkrolle dienenden Walze verwendet sind. Diese Walze ist einerseits für die Laserstrahlung transparent und wird andererseits dazu benutzt, das Farbband an die Druckunterlage, im Regelfall Papier, anzudrücken.

Das Drucken mit Farbband unter Anwendung von Wärme ist schon lange bekannt. Bei der aus der jap. Offenlegungsschrift be­ kannten Vorrichtung wird die Wärme eines Laserstrahls benutzt, der jeweils auf genau die Stelle fokussiert wird, an der im Augenblick der Druckvorgang ablaufen soll. Zur Fokussierung wird dort zum einen eine Zylinderlinse verwendet, die in den Strahlengang der Laserstrahlung eingefügt ist und zwischen der Laserquelle und der Stelle, an der das Drucken erfolgen soll, noch eine zusätzliche Fokusstelle erzeugt. Mit Hilfe der ro­ tierenden Walze, die, wie erwähnt für die Laserstrahlung transparent ist, erfolgt eine optische Abbildung dieses Zwischenfokus auf das Farbband. Der gleichzeitig ausgeübte Anlagedruck, mit dem das Farbband und die Druckunterlage aufeinandergedrückt werden, sorgt dafür, daß diese Lage des Fokus auch gegenüber der Druckunterlage eingehalten ist.

Aus der JP-A-62-173292 ist außerdem ein Druckverfahren bekannt, bei dem als Druckfarbträger mit den Grundfarben Cyan, Magenta und Gelb gefüllte Mikrokapseln verwendet werden, welche zusätzlich Substanzen enthalten, die zum Absorbieren von Laserlicht geeignet sind. Korrespondierend zu ihrer Grundfarbe absorbieren die Mikrokapseln nur eine bestimmte Wellenlänge des Laserlichts, so daß zum Zerplat­ zen der Mikrokapseln bzw. Erstellung eines Druckbildes eine Bestrahlung des Druckfarbträgers mit Laserlicht von mindestens drei verschiedenen Wellenlängen erforderlich ist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Verbesserung des Druckverfahrens und eine dazu angepaßte Vorrichtung anzu­ geben, wobei es sich bei der Erfindung um das Drucken mit einem Druckfarbträger mit Mikrokapseln handelt.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 und hinsichtlich der Vorrichtung gibt Anspruch 2 die notwen­ digen Lösungsmerkmale an.

Es ist an sich bekannt, durch verschiedene technische Maß­ nahmen die Mikrokapseln eines Druckfarbträgers, der solche Mikrokapseln hat, entsprechend der Druckvorlage ausgewählt selektiv oder farbselektiv zum Platzen zu bringen. Der Austritt der Druckfarbe aus der jeweiligen Mikrokapsel ist ein Transferdruckvorgang. Aus der DE-OS 37 10 183, der DE-OS 37 30 842 und der DE-OS 37 31 835 sind einzelne Varianten eines solchen Mikrokapsel-Transferdrucks bekannt.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wurde dasjenige Problem als verbesserungsbedürftig erkannt, das darin besteht, daß einerseits für das gezielte, selektive Zerplatzenlassen jeweils ausgewählter Mikrokapseln eine beträchtliche Energie der fokussiert einfallenden Laserstrahlung erforderlich ist, andererseits die Positionierung des Druckfarbträgers im Fokus der Laserquelle einen erheblichen feinmechanischen Aufwand erfordert. Der mit Mikrokapseln versehene, handelsüblich erhältliche Druckfarbträger hat Mikrokapseln, die zum Zer­ platzen ein nicht unbeträchtliches Maß an aufzuwendender oder zu absorbierender Strahlungsenergie erfordern. Dies ist z. B. notwendig, damit ein derartiger Mikrokapsel-Druckfarb­ träger vor dem Einsatz in der jeweiligen Vorrichtung zum Ausführen des Transferdruckes handhabbar ist, z. B. auf übli­ chen Wegen versandfähig und bei Zimmertemperatur lagerfähig ist.

Weitergehend liegt der Erfindung der Gedanke zugrunde, eine Maßnahme zu finden, mit deren Hilfe das im Augenblick des vorgesehenen Transferdruck-Vorganges erforderliche Maß an ver­ fügbarer Energie zum Überschreiten der Haltbarkeitsgrenze der Umhüllung der Mikrokapseln in einfacher Weise technisch aus­ führbar erreicht wird. Diese Maßnahme besteht darin, zur Absenkung der für das Zerplatzenlassen einer Mikrokapsel er­ forderlichen Laser-Strahlungsenergie alle jeweils im Augen­ blick für einen Transferdruck-Vorgang in Frage kommenden Mikrokapseln, d. h. alle Mikrokapseln, die sich in der un­ mittelbaren Nähe des Punktes der momentanen Ausführung eines Transferdruckes befinden, mechanisch durch Druck so zu be­ lasten, daß diese Mikrokapseln allein aufgrund dieses Druckes nicht weit von dem Zustand entfernt sind, bei dem die je­ weilige Mikrokapsel zerplatzt. Erfindungsgemäß bedarf es dann nur noch relativ geringer Laserstrahlungsenergie, die gesteuert auf die jeweils einzelne vorbelastete Mikrokapsel einwirkt, um diese ausgewählte Mikrokapsel zum Zerplatzen zu bringen.

Zur Erzeugung der voranstehend beschriebenen Druckbelastung könnte an sich eine aus der obengenannten jap. Offenlegungs­ schrift bekannte Vorrichtung mit einer rotierenden Walze, die dem Stand der Technik nach bereits für die Laserstrahlung durchlässig und als optische Fokussierungseinrichtung verwen­ det worden ist, genügen. Es wurde aber festgestellt, daß dies nicht der Fall ist, denn mit Hilfe der wegen der Rotation zwangsläufig kreiszylindrischen Form der Andruckwalze ist keine solche exakte Fokussierung zu erreichen, mit der die Erfindung dann tatsächlich zuverlässig auszuführen ist. Die gemäß dem einen erfindungsgemäßen Merkmal vorgesehene mechani­ sche Vorspannung verlangt nämlich, daß sehr exakte Fokussie­ rung der Laserstrahlungsenergie auf oder sehr nahe bei (einige µm) der Oberfläche der Linse vorliegt, da bei einem nur diffusem Fokus am Ort des auszuführenden Druckes auch bereits andere, zum Druck nicht vorgesehene Mikrokapseln mit aufplatzen, weil sie bereits bis nahe an den Zustand des Zer­ platzens vorgespannt sind. Dieser nicht erwartete technische Sachverhalt hat die Erfinder dazu gezwungen, für die Erfindung eine zusätzliche bessere Fokussierungsmaßnahme zu finden. Dies gelang, indem eine Besonderheit des Druckens mit mikro­ verkapselten Farbstoffen ausgenutzt wurde. Die immer notweni­ ge Trägerfolie für die Mikrokapseln trennt Farbstoff und Optik, so daß die Linse nicht verschmutzen kann. Das Abrollen und ständige Bürsten einer Zylinderlinse, wie es die jap. Offenlegungsschrift vorsieht, ist deshalb nicht notwendig.

Weitere Erläuterungen zur vorliegenden Erfindung werden anhand der beigefügten Figuren gegeben.

Fig. 1 zeigt das Prinzip, mit Hilfe mechanischen Druckes örtlich begrenzt die Mikro­ kapseln 3 des Druckträgers 2 mechanisch bis nahe dem Zerplatzen vorzuspannen.

Eine solche vorgespannte Mikrokapsel ist die in der Fig. 1 mit 13 bezeichnete Kap­ sel. Die dargestellten Mikrokapseln 113 sind zwar auch vorgespannt, jedoch weniger stark als die Mikrokapsel 13. Würde jedoch der Laserstrahl diffus fokussiert im wesentlichen Maße auch die Mikrokapseln 113 treffen, wäre es schwierig, dafür Sorge zu tragen, daß ausschließlich nur die Mikrokapsel 13, nicht aber auch die Mikrokapseln 113 zerplatzen. Exakte Fokussierung jedoch, nämlich wie sie in der Figur mit der begrenzten Strahlung 15 angedeutet ist, gewährleistet, daß nur die Mikrokapsel 13 zerplatzt.

Fig. 2 zeigt eine für die Erfindung verwendete Fokussierungseinrichtung. Mit 20 ist eine erfindungsgemäß vorgesehene Fokussierungslinse bezeichnet, deren dem Druckträger 2 zugewandter Vorderteil 120v bereits in der Fig. 1 dargestellt ist. Mit diesem Vorderteil der Linse 20 werden die Mikrokapseln, in der Fig. 2 die Kapsel 13, so stark vorgespannt, daß die fokussierte Strahlung 15 das selektive Zerplatzen der Kapsel 13 gewährleistet. Die Linse 20 ist in einem Gestell 21 zusammen mit einer Linse 22 und der Laserquelle 23 angeordnet. Der Strahlengang ist in Fig. 2 wieder mit 15 bezeichnet und ist in seiner Art aus Fig. 2 ohne weiteres zu entneh­ men.

Die Linse 20 ist eine Kombination aus zwei identischen Linsen 120v und 120h, sowie einem Zwischenteil 120z. Eine optimale Bemessung der Linse 20 bei Verwendung einer Zylinderlinse 22 und einem Brechungsindex n = 3/2 ist die, bei der die in der Fig. 2 angegebenen Maße h1, h2 und h3 gleich groß sind. Die Linse 20 ist somit eine aus zwei Linsen 120v, 120h und einem parallelepipedförmigen Zwischenteil 120z bestehende Speziallinse, deren Brennpunkt auf dem Scheitelpunkt der Ober­ fläche liegt. Die Linsen 120v und 120h sind entweder zylinderförmig oder sphärisch korrigiert.

Eine wie in Fig. 2 gezeigte Fokussiereinrichtung erübrigt das Verwenden sonstiger Positioniereinrichtungen. Die Laserstrahlquelle 23, die Zylin­ derlinse 22 und die Fokussierlinse 20, zusammen in dem Gestell 21 angeordnet, ergeben das komplette Fokussiersystem mit dem Brennpunkt auf dem Scheitel der Mantelfläche der Linse 120v. Die Dicke der Druckfarbträgers ist dabei von unterge­ ordneter Bedeutung, zumal gerade im Bereich dieses Scheitels die Dicke des Druckfarbträgers 2 (wie mit der Kapsel 13 verdeutlicht) durch den mechanischen Andruck verringert ist. Genügend groß bemessene Krümmung der Mantelfläche des Linsenteils 120v stellt sicher, daß die Linse 20 und das Druckfarbband 2 zuverlässig aufeinander gleiten, nämliche ohne daß Kapsel 3 durch Reibung bereits ohne gesteuerte Laserstrahleinwirkung zum Zerplatzen gelangen.

Durch den auf den Druckfarbträger 2 einwirkenden Anpreßdruck ist garantiert, daß das Druckfarbband an der Druckunterlage 4 zuverlässig anliegt, ohne daß dies auch außerhalb des Bereichs der Linse 20 der Fall sein müßte.

Claims (3)

1. Verfahren zum laserstrahlungsinduzierten Drucken nach dem Prinzip des Transferdrucks, wobei die Laserstrahlung mit einer Fokussierungseinrichtung fokussiert wird, die zugleich eine Andruckvorrichtung zum Andruck des Druck­ farbträgers an die Druckunterlage ist, gekennzeichnet dadurch, daß bei Verwen­ dung eines Druckfarbträgers (2) mit Mikrokapseln (3) mittels der Linse (120v) der Fokussiereinrichtung ein solcher mechanischer Druck auf die Mikrokapseln am Ort des vorgesehenen Druckens ausgeübt wird, daß die jeweils dort vorhande­ nen Mikrokapseln (13) bis nahe dem allein durch den mechanischen Druck bewirkten Zerplatzens vorgespannt werden und das gesteuerte, endgültige Zer­ platzen der Mikrokapseln (13) mit entsprechend geringerer Energie des scharf fokussierten Laserstrahls (15) durchgeführt wird.

2. Vorrichtung zur Ausführung eines Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Fokussiereinrichtung eine solche Linse (20) besitzt, die zusam­ men mit den weiteren Teilen (21, 22, 23) der Fokussiereinrichtung einen scharf begrenzten Fokus im Bereich der mechanisch vorgespannten Mikrokapsel (13) bewirkt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet dadurch, daß die Fokussierlinse (20) die Form zweier einander zugewandter Zylinderlinsen (120v, 120h) mit dazwischenliegend einem Parallelepiped-Körper (120z) hat, wobei die einander zugewandten Zylinderlinsen sphärisch korrigiert sein können.