-
Hintergrund
der Erfindung
-
Die vorliegende Erfindung betrifft
Verbesserungen im Bereich des Elektrokoagulations-Druckens. Noch spezieller
betrifft die Erfindung ein Elektrokoagulations-Druckverfahren und eine Elektrokoagulations-Druckvorrichtung,
die eine verbesserte Bild-Auflösung
liefern.
-
Im US-Patent Nr. 4,895,629 (23. Januar 1990)
hat die Anmelderin ein Hochgeschwindigkeits-Elektrokoagulations-Druckverfahren
und eine entsprechende Vorrichtung beschrieben, in denen Gebrauch
gemacht wird von einer positiven Elektrode in Form eines umlaufenden
Zylinders, der eine passivierte Oberfläche aufweist, auf die Punkte
aus gefärbter,
koagulierter Druckfarbe, die für
ein Bild stehen, hergestellt werden. Diese Punkte aus gefärbter, koagulierter
Druckfarbe werden danach mit einem Substrat wie beispielsweise Papier
in Kontakt gebracht und so eine Übertragung
der gefärbten,
koagulierten Druckfarbe auf das Substrat hervorgerufen und dadurch
das Substrat mit dem Bild bedruckt. Wie in diesem Patent erläutert ist,
wird die positive Elektrode mit einer Dispersion, die eine olefinische
Substanz enthält,
und einem Metalloxid beschichtet, bevor die negativen Elektroden
mit Energie beaufschlagt werden, um das Haften der Punkte aus koagulierter
Druckfarbe an der positiven Elektrode zu schwächen und auch um eine unkontrollierte
Korrosion der positiven Elektrode zu verhindern. Darüber hinaus
wird Gas, das als Ergebnis einer Elektrolyse beim Beaufschlagen
der negativen Elektroden mit Energie erzeugt wird, durch Reaktion
mit der olefinischen Substanz verbraucht, so daß es keine Gasansammlung zwischen
den negativen Elektroden und der positiven Elektrode gibt.
-
Die Elektrokoagulations-Druckfarbe,
die in den Spalt eingespeist wird, der zwischen der positiven Elektrode
und den negativen Elektroden definiert ist, besteht im wesentlichen
aus einer flüssigen
kolloidalen Dispersion, die ein elektrolytisch koagulierbares Polymer,
ein dispergierendes Medium, einen löslichen Elektrolyten und ein
Färbemittel enthält. In den Fällen, in
denen das verwendete Färbemittel
ein Pigment ist, wird ein Dispergiermittel zugesetzt, um das Pigment
einheitlich in der Druckfarbe zu dispergieren. Nach einer Koagulation
der Druckfarbe wird irgendwelche restliche, nicht koagulierte Druckfarbe von
der Oberfläche
der positiven Elektrode entfernt, beispielsweise durch Abschaben
der Oberfläche
mit einem Weichgummi-Schaber, um die gefärbte, koagulierte Druckfarbe
vollständig
freizulegen, die danach auf das Substrat übertragen wird. Die Oberfläche der
positiven Elektrode wird danach mittels einer Mehrzahl umlaufender
Bürsten
und einer Reinigungsflüssigkeit
gereinigt, um so irgendwelche restliche, nicht koagulierte Druckfarbe
zu beseitigen, die an der Oberfläche
der positiven Elektrode haftet.
-
In den Fällen, in denen ein mehrfarbiges
(polychromes) Bild erwünscht
ist, werden die negativen Elektroden und die positive Elektrode,
die Vorrichtung zum Versehen der positiven Elektrode mit einem Überzug,
die Einspeisungseinheit für
die Druckfarbe, der Gummi-Schaber und die Vorrichtung zur Reinigung
der positiven Elektrode in der Weise angeordnet, daß sie eine
Druck-Einheit definieren, und mehrere Druck-Einheiten, von denen
jede Gebrauch von einem Färbemittel
unterschiedlicher Farbe Gebrauch macht, werden in Tandem-Beziehung
zueinander angeordnet, wodurch mehrere, unterschiedlich gefärbte Bilder
aus koagulierter Druckfarbe ausgebildet werden, die an jeweiligen Übertragungsstationen
auf das Substrat in übereinander
angeordneter Beziehung übertragen
werden und so das gewünschte
mehrfarbige (polychrome) Bild liefern. Alternativ dazu können die
Druck-Einheiten um eine einzige Walze herum angeordnet werden, die
dafür angepaßt ist,
das Substrat in Kontakt mit den Punkten aus gefärbter koagulierter Druckfarbe
zu bringen, die durch jede Druck-Einheit erzeugt werden, und das
Substrat, das in Form eines kontinuierlichen Gewebes vorliegt, wird
teilweise um die Walze gewickelt und durch jeweilige Übertragungsstationen
hindurchgeführt,
um mit den unterschiedlich gefärbten
Bildern in übereinander
angeordneter Beziehung bedruckt zu werden.
-
Die positive Elektrode, die für das Elektrokoagulations-Drucken
verwendet wird, muß aus
einem elektrolytisch inerten Material bestehen, das in der Lage
ist, dreiwertige Ionen freizusetzen, so daß bei Beaufschlagen der negativen
Elektroden mit elektrischer Energie das Auflösen des passiven Oxidfilms auf
einer derartigen Elektrode dreiwertige Ionen erzeugt, die dann die
Koagulation der Druckfarbe initiieren können. Beispiele geeigneter,
elektrolytisch inerter Metalle schließen nicht-rostende Stähle, Aluminium
und Zinn ein.
-
Wie in dem kanadischen Patent Nr. 2,138,190
(13. Oktober 1998) erläutert,
erfolgt eine Auflösung
von passiven Oxid-Filmen in Gegenwart von Elektrolyt-Anionen, wie
beispielsweise Cl
– ,
Br– und
I–,
wobei es eine allmähliche
Sauerstoff-Verdrängung
von dem passiven Film durch die Halogenid-Anionen und eine Verdrängung von
absorbiertem Sauerstoff von der Metall-Oberfläche durch die Halogenid-Anionen
gibt. Die Geschwindigkeit der Auflösung des passiven Films steigt – sobald
sie einmal begonnen hat in explosionsartiger Weise in Gegenwart
eines angelegten elektrischen Feldes. Daher gibt es eine Bildung
von löslichem
Metallhalogenid an der Metall-Oberfläche. Mit
anderen Worten: Ein lokales Auflösen
des passiven Oxid-Films erfolgt an den Auflösungs-Stellen, was Metallionen
in die Elektrolyt-Lösung
freisetzt. In den Fällen,
in denen eine aus nicht-rostendem Stahl oder Aluminium hergestellte positive
Elektrode verwendet wird, erzeugt das Auflösen des passiven Oxid-Films
an einer solchen Elektrode Fe3+- oder Al3+-Ionen. Diese dreiwertigen Ionen initiieren
dann eine Koagulation der Druckfarbe.
-
Wie ebenfalls in dem US-Patent Nr. 4,895,629
erklärt
wird, müssen
die negativen Elektroden voneinander um einen Abstand beabstandet sein,
der gleich ist oder größer ist
als der Elektroden-Spalt, um zu verhindern, daß bei den negativen Elektroden
eine Kanten-Konosion auftritt. Dies beschränkt erheblich die Auflösung des
durch Elektrokoagulation gedruckten Bildes, so daß eine Bild-Auflösung von
mehr als etwa 200 Linien pro Inch nicht erhalten werden kann.
-
Der Erfinder hat versucht, die Bild-Auflösung zu
erhöhen,
wobei der oben angegebenen minimalen Entfernung zwischen den negativen
Elektroden Rechnung getragen wird, indem man die Elektroden entlang
zwei nahe benachbarten parallelen Reihen anordnet, wobei die negativen
Elektroden einer Reihe versetzt im Hinblick auf die negativen Elektroden der
anderen Reihe angeordnet sind. Bei Beaufschlagung dieser Elektroden
mit elektrischer Energie hat der Erfinder beobachtet, daß es eine
gruppenweise Anordnung zwischen den Punkten aus koagulierter Druckfarbe
gibt, die gegenüber
den aktiven Elektroden-Oberflächen
der mit Energie beaufschlagten Elektroden einer Reihe gebildet werden,
und denjenigen, die gegenüber
den aktiven Elektroden-Oberflächen
der mit Energie beaufschlagten Elektroden der anderen Reihe gebildet
werden, was zu Punkten führt,
die eine elliptische Konfiguration und nicht die gewünschte kreisförmige Konfiguration
haben.
-
Zusammenfassung
der Erfindung
-
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung,
die obigen Nachteile zu überwinden
und ein verbessertes Elektrokoagulations-Druck-Verfahren und eine
verbesserte Elektrokoagulations-Druck-Vorrichtung bereitzustellen,
die es einem ermöglichen,
die Auflösung
des durch Elektrokoagulation gedruckten Bildes zu erhöhen und
eine Bild-Auflösung
zu erhalten, die einen so hohen Wert wie 400 Linien pro Inch oder
mehr aufweist.
-
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden
Erfindung wird eine Elektrokoagulations-Druck-Vorrichtung bereitgestellt, die umfaßt:
- – eine
positive, elektrolytisch inerte Elektrode, die eine kontinuierliche
passivierte Oberfläche
aufweist, die eine positive elektrodenaktive Oberfläche definiert;
- – Mittel
zum Bewegen der positiven elektrodenaktiven Oberfläche mit
einer im wesentlichen konstanten Geschwindigkeit entlang eines vorbestimmten
Pfades;
- – Mittel
zum Bilden einer Vielzahl von Punkten von farbiger, koagulierter
Farbe, stellvertretend für
ein gewünschtes
Bild, auf der positiven elektrodenaktiven Oberfläche, durch Elektrokoagulation
eines elektrolytisch koagulierten Poylmers, das in einer Elektrokoagulations-Druckfarbe
vorliegt, umfassend eine flüssige
kolloidale Dispersion, die das elektrolytisch koagulierte Polymer,
ein Dispersionsmedium, einen löslichen
Elektrolyten und ein Färbemittel
enthält,
und
- – Mittel
zum Inkontaktbringen eines Substrates mit den Punkten von farbiger,
koagulierter Farbe, um die Übertragung
der farbigen, koagulierten Farbe von der positiven elektrodenaktiven
Oberfläche
auf das Substrat herbeizuführen
und dadurch das Substrat mit dem Bild zu bedrucken;
worin die
Verbesserung die Einrichtung zur Bildung der Punkte aus farbiger,
koagulierter Druckfarbe einschließt, die umfaßt:
- – eine
Serie von negativen elektrolytisch inerten Elektroden, wovon jede
eine mit einem passiven Oxidfilm überzogene Oberfläche aufweist,
und die negativen Elektroden voneinander elektrisch isoliert sind
und in geradliniger Anordnung so angeordnet sind, daß die Oberflächen davon
eine Vielzahl von entsprechenden negativen elektrodenaktiven Oberflächen definieren,
angeordnet in einer Ebene, beabstandet von der positiven elektrodenaktiven
Oberfläche
durch einen konstanten vorbestimmten Zwischenraum, wobei die negativen
Elektroden voneinander in einer Distanz beabstandet sind, die kleiner
als der Elektrodenzwischenraum ist;
- – Mittel
zum Überziehen
der positiven elektrodenaktiven Oberfläche mit einer öligen Substanz,
um auf der Oberfläche
Mikrotropfen der öligen
Substanz zu bilden;
- – Mittel
zum Füllen
der Elektrodenzwischenräume mit
der Elektrokoagulations-Druckfarbe;
- – Mittel
zum Anlegen einer Vorspannung im Bereich von –1,5 bis –2,5 Volt an die negativen
Elektroden;
- – Mittel
zum Anlegen einer Triggerspannung an ausgewählte negative Elektroden, ausreichend, um
diese unter Eriergie zu setzen und eine selektive Punkt-für-Punkt-Koagulation
herbeizuführen und
ein Anhaften der Farbe auf der Öl überzogenen
positiven elektrodenaktiven Oberfläche gegenüber den elektrodenaktiven Oberflächen der unter
Energie gesetzten Elektroden zu bewirken, während sich die positive elektrodenaktive
Oberfläche
bewegt, um dadurch die Punkte von farbiger koagulierter Farbe zu
bilden; und
- – Mittel
zum Entfernen jeglicher zurückbleibender nicht
koagulierter Farbe von der positiven elektrodenaktiven Oberfläche.
-
Gemäß einem anderen Aspekt der
vorliegenden Erfindung wird eine Mehrfarben-Elektrokoagulations-Druckvorrichtung
bereitgestellt, die umfaßt:
- – eine
positive, elektrolytisch inerte Elektrode, die eine kontinuierliche
passivierte Oberfläche
aufweist, die eine positive elektrodenaktive Oberfläche definiert;
- – Mittel
zum Bewegen der positiven elektrodenaktiven Oberfläche mit
einer im wesentlichen konstanten Geschwindigkeit entlang eines vorbestimmten
Pfades;
- – ein
endloses nicht dehnbares Band mit einer porösen Oberfläche auf einer Seite; – Mittel
zum Bewegen des Bandes mit im wesentlichen derselben Geschwindigkeit
wie die der positiven elektrodenaktiven Oberfläche;
- – eine
Vielzahl von Druck-Einheiten, angeordnet an vorbestimmten Positionen
entlang des Pfades, wobei jede Druck-Einheit umfaßt:
- – Mittel
zum Bilden einer Vielzahl von Punkten von farbiger koagulierter
Farbe, stellvertretend für
ein gewünschtes
Bild, auf der positiven elektrodenaktiven Oberfläche, durch Elektrokoagulation
eines elektrolytisch koagulierten Polymers, das in einer Elektrokoagulations-Druckfarbe
vorliegt, umfassend eine flüssige,
kolloidale Dispersion, die das elektrolytisch koagulierte Polymer,
ein Dispersionsmedium, einen löslichen
Elektrolyten und ein Färbemittel
enthält;
und
- – Mittel
zum Inkontaktbringen des Bandes mit der positiven elektrodenaktiven
Oberfläche
an entsprechenden Übertragungsstationen
um die Übertragung
der Punkte von farbiger, koagulierter Farbe von der positiven elektrodenaktiven
Oberfläche
auf die poröse
Oberfläche
des Bandes zu bewirken und die poröse Oberfläche mit dem Bild zu bedrucken,
und
dadurch mehrere verschiedene farbige Bilder von koagulierter Farbe
zu erzeugen, die an den entsprechenden Übertragungsstationen auf die poröse Oberfläche in übereinandergelagerter
Anordnung übertragen
werden, um ein vielfarbiges Bild bereitzustellen; und
- – Mittel
zum Inkontaktbringen eines Substrates mit der porösen Oberfläche eines
Bandes, um die Übertragung
des vielfarbigen Bildes von der porösen Oberfläche auf das Substrat zu bewirken
und dadurch das Substrat mit dem vielfarbigen Bild zu bedrucken;
umfaßt die Verbesserung
mit den Mitteln zum Bilden der Punkte von farbiger, koagulierter
Farbe:
- – eine
Serie von negativen elektrolytisch inerten Elektroden, wovon jede
eine mit einem passiven Oxidfilm überzogene Oberfläche aufweist,
und die negativen Elektroden voneinander elektrisch isoliert sind
und in geradliniger Anordnung so angeordnet sind, daß die Oberflächen davon
eine Vielzahl von entsprechenden negativen elektrodenaktiven Oberflächen definieren,
angeordnet in einer Ebene, beabstandet von der positiven elektrodenaktiven
Oberfläche
durch einen konstanten vorbestimmten Zwischenraum, wobei die negativen
Elektroden voneinander in einer Distanz beabstandet sind, die kleiner
als der Elektrodenzwischenraum ist;
- – Mittel
zum Überziehen
der positiven elektrodenaktiven Oberfläche mit einer öligen Substanz,
um auf der Oberfläche
Mikrotropfen der öligen
Substanz zu bilden;
- – Mittel
zum Füllen
der Elektrodenzwischenräume mit
der Elektrokoagulations-Druckfarbe;
- – Mittel
zum Anlegen einer Vorspannung im Bereich von –1,5 bis –2,5 Volt an die negativen
Elektroden;
- – Mittel
zum Anlegen einer Triggerspannung an ausgewählte negative Elektroden, ausreichend um
diese unter Energie zu setzen und eine selektive Punkt-für-Punkt-Koagulation
herbeizuführen und
ein Anhaften der Farbe auf der ölüberzogenen
positiven elektrodenaktiven Oberfläche gegenüber den elektrodenaktiven Oberflächen der unter
Energie gesetzten Elektroden zu bewirken, während sich die positive elektrodenaktive
Oberfläche
bewegt, um dadurch die Punkte von farbiger koagulierter Farbe zu
bilden; und
- – Mittel
zum Entfernen jeglicher zurückbleibender nicht
koagulierter Farbe von der positiven elektrodenaktiven Oberfläche.
-
In einer bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung weisen die negativen Elektroden jeweils
eine zylindrische Konfiguration mit einem kreisförmigen Querschnitt und einem
Durchmesser im Bereich von 20 bis 50 μm auf.
-
In einer bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung liegt der Elektroden-Zwischenraum im
Bereich von 35 bis 100 μm.
-
In einer bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung liegt der Elektroden-Zwischenraum bei
50 μm, und
dabei sind die negativen Elektroden voneinander in einer Distanz
von 20 bis 40 μm
beabstandet.
-
In einer bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung sind die negativen Elektroden aus einem
elektrolytisch inerten Metall gebildet, das gewählt ist aus der Gruppe, die
besteht aus Chrom, Nickel, nicht-rostendem Stahl, Titan und Gold.
-
In einer bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung sind die Einrichtungen zur Bildung der
Punkte aus farbiger, koagulierter Druckfarbe und die Einrichtungen
zum Inkontaktbringen der Substanz mit den punkten aus farbiger,
koagulierter Druckfarbe so angeordnet, daß sie eine Druck-Einheit definieren,
und es sind mehrere Druck-Einheiten an vorbestimmten Positionen
entlang des Pfades angeordnet, und jede macht Gebrauch von einem
Färbemittel
unterschiedlicher Farbe, um einige unterschiedlich an jeweiligen Übertragungsstationen
auf das Substrat in ΰbereinander
gelagerter Anordnung übertragene
Bilder zu erzeugen und so ein vielfarbiges (polychromes) Bild zu
liefern.
-
Gemäß noch einem anderen Aspekt
der vorliegenden Erfindung wird ein Elektrokoagulations-Druckverfahren
bereitgestellt, das die folgenden Schritte umfaßt:
- (a)
Bereitstellen einer positiven elektrolytisch inerten Elektrode,
die eine kontinuierliche passivierte Oberfläche aufweist, und bewegen mit
einer im wesentlichen konstanten Geschwindigkeit entlang eines vorbestimmten
Pfades,
wobei die passivierte Oberfläche eine positive elektrodenaktive
Oberfläche
definiert;
- (b) Bilden einer Vielzahl von Punkten aus farbiger, koagulierter
Farbe, stellvertretend für
ein gewünschtes
Bild, auf der positiven elektrodenaktiven Oberfläche durch Elektrokoagulation
eines elektrolytisch koagulierten Polymers, das in einer Elektrokoagulations-Druckfarbe
vorliegt, umfassend eine flüssige
kolloidale Dispersion, die das elektrolytisch koagulierte Polymer,
ein Dispersionsmedium, einen löslichen
Elektrolyten und ein Färbemittel
enthält;
und
- (c) Inkontaktbringen eines Substrats mit den Punkten von farbiger,
koagulierter Farbe, um die Übertragung
der farbigen koagulierten Farbe von der positiven elektrodenaktiven
Oberfläche
auf das Substrat herbeizuführen
und dadurch das Substrat mit dem Bild zu bedrucken;
worin die
Verbesserung umfaßt,
daß Schritt
(b) durchgeführt
wird durch:
- (i) Bereitstellen einer Serie von negativen elektrolytisch inerten
Elektroden, wovon jede eine mit einem passiven Oxidfilm überzogene
Oberfläche aufweist,
wobei die negativen Elektroden voneinander elektrisch isoliert sind
und in geradliniger Anordnung so angeordnet sind, daß die Oberflächen davon
eine Vielzahl von entsprechenden negativen elektrodenaktiven Oberflächen definieren, angeordnet
in einer Ebene, beabstandet von der positiven elektrodenaktiven
Oberfläche
durch einen konstanten vorbestimmten Zwischenraum, wobei die negativen
Elektroden voneinander in einer Distanz beabstandet sind, die kleiner
als der Elektrodenzwischenraum ist;
- (ii) Überziehen
der positiven elektrodenaktiven Oberfläche mit einer öligen Substanz,
um auf der Oberfläche
Mikrotropfen der öligen
Substanz zu bilden;
- (iii) Füllen
der Elektrodenzwischenräume
mit der Elektrokoagulations-Druckfarbe;
- (iv) Anlegen einer Vorspannung im Bereich von –1,5 bis –2,5 Volt
an die negativen Elektroden;
- (v) Anlegen einer Triggerspannung an ausgewählte negative Elektroden, ausreichend,
um diese unter Energie zu setzen und eine selektive Punkt-für-Punkt-Koagulation
herbeizuführen
und ein Anhaften der Farbe auf der ölüberzogenen positiven elektrodenaktiven
Oberfläche
gegenüber den
elektrodenaktiven Oberflächen
der unter Energie gesetzten Elektroden zu bewirken, während sich
die positive elektrodenaktive Oberfläche bewegt, um dadurch die
Punkte von farbiger koagulierter Farbe zu bilden; und
- (vi) Mittel zum Entfernen jeglicher zurückbleibender nicht koagulierter
Farbe von der positiven elektrodenaktiven Oberfläche.
-
Gemäß noch einem weiteren Aspekt
der vorliegenden Erfindung wird ein Mehrfarben-Elektrokoagulations-Druckverfahren bereitgestellt,
das die folgenden Schritte umfaßt:
- (a) Bereitstellen einer positiven elektrolytisch
inerten Elektrode, die eine kontinuierliche passivierte Oberfläche aufweist,
und Bewegen mit einer im wesentlichen konstanten Geschwindigkeit
entlang eines vorbestimmten Pfades, wobei die passivierte Oberfläche eine
positive elektrodenaktive Oberfläche
definiert;
- (b) Bilden einer Vielzahl von Punkten aus farbiger, koagulierter
Farbe, stellvertretend für
ein gewünschtes
Bild, auf der positiven elektrodenaktiven Oberfläche durch Elektrokoagulation
eines elektrolytisch koagulierten Polymers, das in einer Elektrokoagulations-Druckfarbe
vorliegt, umfassend eine flüssige
kolloidale Dispersion, die das elektrolytisch koagulierte Polymer,
ein Dispersionsmedium, einen löslichen
Elektrolyten und ein Färbemittel
enthält;
- (c) Inkontaktbringen eines endlosen, nicht dehnbaren Bandes,
das eine poröse
Oberfläche
an einer Seite davon aufweist, und Bewegen mit im wesentlichen derselben
Geschwindigkeit wie die positive Elektrode mit der positiven elektrodenaktiven
Oberfläche,
um die Übertragung
der Punkte von farbiger, koagulierter Farbe von der positiven elektrodenaktiven
Oberfläche
auf die poröse Oberfläche des
Bandes zu bewirken und dadurch die poröse Oberfläche mit dem Bild zu bedrucken;
- (d) mehrmaliges Wiederholen der Schritte (b) und (c), um eine
entsprechende Anzahl von Druckstufen, angeordnet an vorbestimmten
Positionen entlang des Pfades, zu definieren, wobei jede ein Färbemittel
unterschiedlicher Farbe verwendet, um so mehrere verschieden gefärbte Bilder
von koagulierter Farbe zu erzeugen, die an entsprechenden Übertragungspositionen
auf die poröse Oberfläche in übereinander
gelagerter Anordnung übertragen
werden, um ein vielfarbiges Bild bereitzustellen; und
- (e) Inkontaktbringen eines Substrates mit der porösen Oberfläche des
Bandes, um die Übertragung
des vielfarbigen Bildes von der porösen Oberfläche auf das Substrat zu bewirken
und dadurch das Substrat mit dem vielfarbigen Bild zu bedrucken;
worin
die Verbesserung umfaßt,
daß Schritt
(b) durchgeführt
wird durch
- (i) Bereitstellen einer Serie von negativen elektrolytisch inerten
Elektroden, wovon jede eine mit einem passiven Oxidfilm überzogene
Oberfläche aufweist,
wobei die negativen Elektroden voneinander elektrisch isoliert sind
und in geradliniger Anordnung so angeordnet sind, daß die Oberflächen davon
eine Vielzahl von entsprechenden negativen elektrodenaktiven Oberflächen definieren, angeordnet
in einer Ebene, beabstandet von der positiven elektrodenaktiven
Oberfläche
durch einen konstanten vorbestimmten Zwischenraum, wobei die negativen
Elektroden voneinander in einer Distanz beabstandet sind, die kleiner
als der Elektrodenzwischenraum ist;
- (ii) Überziehen
der positiven elektrodenaktiven Oberfläche mit einer öligen Substanz,
um auf der Oberfläche
Mikrotropfen der öligen
Substanz zu bilden;
- (iii) Füllen
der Elektrodenzwischenräume
mit der Elektrokoagulations-Druckfarbe;
- (iv) Anlegen einer Vorspannung im Bereich von –1,5 bis –2,5 Volt
an die negativen Elektroden;
- (v) Anlegen einer Triggerspannung an ausgewählte negative Elektroden, ausreichend,
um diese unter Energie zu setzen und eine selektive Punkt-für-Punkt-Koagulation
herbeizuführen
und ein Anhaften der Farbe auf der ölüberzogenen positiven elektrodenaktiven
Oberfläche
gegenüber den
elektrodenaktiven Oberflächen
der unter Energie gesetzten Elektroden zu bewirken, während sich
die positive elektrodenaktive Oberfläche bewegt, um dadurch die
Punkte von farbiger koagulierter Farbe zu bilden; und
- (vi) Entfernen jeglicher zurückbleibender
nicht koagulierter Farbe von der positiven elektrodenaktiven Oberfläche.
-
Kurze Beschreibung
der Figuren
-
Weitere Merkmale und Vorteile der
Erfindung werden noch einfacher offensichtlich aus der Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsformen,
die veranschaulicht wird mittels Beispielen in den beigefügten Figuren,
worin
-
1 eine
fragmentarische Schnitt-Ansicht einer Elektrokoagulations-Druckvorrichtung
gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung ist, die einen Druckkopf mit einer Reihe von negativen
Elektroden zeigt;
-
2 eine
fragmentarische Langssicht des in 1 veranschaulichten
Druckkopfes ist;
-
3 eine
fragmentarische Schnitt-Ansicht einer der negativen Elektroden ist,
die in 1 veranschaulicht
sind; und
-
4 ein
schematisches Diagramm ist, das zeigt, wie ein Eingangs-Informationssignal
verarbeitet wird, um ein Bild durch Elektrokoagulation einer Druckfarbe
zu reproduzieren.
-
Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsformen
-
Eine Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend
im Detail unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren erläutert.
-
In einem Elektrokoagulations-Druckverfahren,
das die Schritte einschließt,
daß man
- (a) eine positive, elektrolytisch inerte Elektrode bereitstellt,
die eine kontinuierliche passivierte Oberfläche aufweist, die sich mit
im wesentlichen konstanter Geschwindigkeit entlang eines vorbestimmten
Pfades bewegt, wobei die passivierte Oberfläche eine aktive Oberfläche der
positiven Elektrode definiert;
- (b) auf der aktiven Oberfläche
der positiven Elektrode eine Mehrzahl von Punkten aus farbiger,
koagulierter Druckfarbe war, die für ein gewünschtes Bild steht, durch Elektrokoagulation
eines elektrolytisch koagulierbaren Polymers bildet, das in einer
Elektrokoagulations-Druckfarbe zugegen ist, die eine flüssige kolloidale
Dispersion umfaßt,
die das elektrolytisch koagulierbare Polymer, ein dispergierendes
Medium, einen löslichen
Elektrolyten und ein Färbemittel
enthält;
und
- (c) ein Substrat in Kontakt mit den Punkten aus farbiger, koagulierter
Druckfarbe bringt und so eine Übertragung
der gefärbten,
koagulierten Druckfarbe von der aktiven Oberfläche der positiven Elektrode
auf das Substrat hervorruft und dadurch das Substrat mit dem Bild
bedruckt;
betrifft eine Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung die Verbesserung, worin Schritt (b) in der Weise durchgeführt wird,
daß man
- (i) eine Reihe von negativen, elektrolytisch inerten Elektroden
bereitstellt, von denen jede eine Oberfläche aufweist, die mit einem
passiven Oxid-Film überzogen
ist, wobei die negativen Elektroden voneinander elektrisch isoliert
sind und in geradliniger Anordnung angeordnet sind, so daß deren Oberflächen eine
Mehrzahl von entsprechenden aktiven Oberflächen negativer Elektroden definieren,
die in einer Ebene angeordnet sind, die von der aktiven Oberfläche der
positiven Elektrode um einen konstanten vorbestimmten Zwischenraum beabstandet
ist, wobei die negativen Elektroden voneinander um eine Distanz
beabstandet sind, die kleiner ist als der Elektroden-Zwischenraum;
- (ii) die aktive Oberfläche
der positiven Elektrode mit einer öligen Substanz überzieht
und so auf der Oberfläche
Mikrotröpfchen
der öligen
Substanz bildet;
- (iii) die Elektroden-Zwischenräume mit der oben beschriebenen
Elektrokoagulations-Druckfarbe füllt;
- (iv) an die negativen Elektroden eine Vorspannung anlegt, die
im Bereich von –1,5
bis –2,5
V liegt;
- (v) an ausgewählte
Elektroden der negativen Elektroden eine Triggerspannung anlegt,
die ausreichend ist, um diese mit Energie zu beaufschlagen und eine
selektive Punkt-für-Punkt-Koagulation
hervorzurufen und ein Haften der Druckfarbe auf der mit Öl überzogenen
aktiven Oberfläche der
positiven Elektrode gegenüber
den aktiven Elektroden-Oberflächen
der mit Energie beaufschlagten Elektroden zu bewirken, während sich die
aktive Oberfläche
der positiven Elektrode bewegt, wodurch die Punkte aus farbiger,
koagulierter Druckfarbe gebildet werden; und
- (vi) irgendwelche zurückbleibende,
nicht-koagulierte Druckfarbe von der aktiven Oberfläche der positiven
Elektrode entfernt.
-
In einer Elektrokoagulations-Druckvorrichtung,
die einschließt:
- – eine
positive, elektrolytisch inerte Elektrode, die eine kontinuierliche,
passivierte Oberfläche
aufweist, die eine aktive Oberfläche
der positiven Elektrode definiert;
- – Mittel
zum Bewegen der aktiven Oberfläche
der positiven Elektrode mit im wesentlichen konstanter Geschwindigkeit
entlang eines vorbestimmten Pfades;
- – Mittel
zum Bilden einer Vielzahl von Punkten aus farbiger, koagulierter
Druckfarbe, die für
ein gewünschtes
Bild stehen, auf der aktiven Oberfläche der positiven Elektrode
durch Elektrokoagulation eines elektrolytisch koagulierbaren Polymers,
das in einer Elektrokoagulations-Druckfarbe zugegen ist, die eine
flüssige
kolloidale Dispersion umfaßt, die
das elektrolytisch koagulierbare Polymer, ein dispergierendes Medium,
einen löslichen
Elektrolyten und ein Färbemittel
enthält;
und
- – Mittel
zum Inkontaktbringen eines Substrats mit den Punkten aus farbiger,
koagulierter Druckfarbe unter Bewirken einer Übertragung der farbigen, koagulierten
Druckfarbe von der aktiven Oberfläche der positiven Elektrode
auf das Substrat und dadurch Bedrucken des Substrats mit dem Bild;
betrifft
eine Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung die Verbesserung, bei der die Mittel
zum Bilden der Punkte aus farbiger, koagulierter Druckfarbe umfassen:
- – eine
Reihe von negativen, elektrolytisch inerten Elektroden, von denen
jede eine Oberfläche
aufweist, die mit einem passiven Oxid-Film überzogen ist, wobei die negativen
Elektroden voneinander elektrisch isoliert sind und in geradliniger
Anordnung angeordnet sind, so daß deren Oberflächen eine
Mehrzahl von entsprechenden aktiven Oberflächen negativer Elektroden definieren,
die in einer Ebene angeordnet sind, die von einer aktiven Oberfläche der
positiven Elektrode um einen konstanten vorbestimmten Zwischenraum
beabstandet sind,
wobei die negativen Elektroden voneinander
um einen Abstand beabstandet sind, der kleiner ist als der Elektroden-Zwischenraum;
- – Mittel
zum Überziehen
der aktiven Oberfläche der
positiven Elektrode mit einer öligen
Substanz unter Bildung von Mikrotröpfchen aus öliger Substanz auf der Oberfläche;
- – Mittel
zum Füllen
der Elektroden-Zwischenräume
mit der Elektrokoagulations-Druckfarbe;
- – Mittel
zum Anlegen einer Vorspannung an die negativen Elektroden, die im
Bereich von –1,5
bis –2,5
V liegt;
- – Mittel
zum Anlegen einer Trigger-Spannung ausgewählte Elektroden der negativen
Elektroden, die ausreichend ist, um diese mit Energie zu Beaufschlagen
und eine selektive Punkt-für-Punkt-Koagulation
hervorzurufen und ein Haften der Druckfarbe an der mit Öl überzogenen
aktiven Oberfläche
der positiven Elektrode gegenüber
den aktiven Elektroden-Oberflächen der
mit Energie beaufschlagten Elektroden zu bewirken, während sich
die aktive Oberfläche
der positiven Elektrode bewegt, um so die Punkte aus farbiger, koagulierter
Druckfarbe zu bilden; und
- – Mittel
zum Entfernen jeglicher zurückgebliebener,
nicht-koagulierter Druckfarbe von der aktiven Oberfläche der
positiven Elektrode.
-
Die Anmelderin hat ganz unerwartet
gefunden, daß durch
Verwendung negativer, elektrolytisch inerter Elektroden, von denen
jede eine Oberfläche aufweist,
die mit einem passiven Oxid-Film überzogen ist, und Beaufschlagen
dieser Elektroden mit einer Vorspannung, die im Bereich von –1,5 bis –2,5 V liegt,
die negativen Elektroden näher
zueinander angeordnet werden können,
ohne einer Kantenkorrosion zu unterliegen, wodurch es möglich wird,
daß die Distanz
zwischen den Elektroden kleiner ist als der Elektroden-Zwischenraum.
Wenn die Vorspannung geringer ist als –1,5 V, löst sich der passive Oxidfilm jeder
Elektrode bei Beaufschlagen mit Energie in der Druckfarbe, was zu
einer Freisetzung von Metallionen und zur Bildung von Kanten-Korrosion führt. Wenn
andererseits die Vorspannung höher
ist als –2,5
V, ist eine derartige Spannung ausreichend dazu, die Elektrokoagulation
des in der Druckfarbe vorhandenen Kolloids an der Anode zu triggern.
So kann durch Arbeiten mit einer Vorspannung von –1,5 bis –2,5 V,
vorzugsweise einer Vorspannung von etwa –2 V, und durch Anordnen der
negativen Elektroden ausreichend nahe zueinander eine Bildauflösung ohne
nachteiligen Effekt erreicht werden, die einen so hohen Wert wie
400 Linien pro Inch oder mehr aufweist.
-
Vorzugsweise haben die negativen
Elektroden jeweils eine zylindrische Konfiguration mit einem kreisförmigen Querschnitt
und einem Durchmesser, der im Bereich von 20 μm bis 50 μm liegt. Elektroden mit einem
Durchmesser von 20 μm
sind bevorzugt. Der Elektroden-Zwischenraum (Spalt), der zwischen der
positiven Elektrode und den negativen Elektroden definiert ist,
kann im Bereich von 35 μm
bis 100 μm
liegen, wobei gilt, daß die
produzierten Punkte aus koagulierter Druckfarbe um so schärfer sind,
je kleiner der Elektroden-Zwischenraum bzw. -Spalt ist.
-
In den Fällen, in denen der Elektroden-Zwischenraum
bzw. -Spalt in einer Größenordnung
von 50 μm
liegt, sind die negativen Elektroden vorzugsweise voneinander in
einer Distanz von 20 μm
bis 40 μm
beabstandet, vorzugsweise von 30 μm
bis 40 μm. Wenn
andererseits der Elektroden-Zwischenraum bzw. -Spalt in einer Größenordnung
von 35 μm
ist, sind die negativen Elektroden vorzugsweise voneinander um eine
Entfernung von 20 μm
beabstandet.
-
Beispiele geeigneter, elektrolytisch
inerter Metalle, aus denen die negativen Elektroden hergestellt
sein können,
schließen
Chrom, Nickel, nicht-rostenden Stahl, Titan und Gold ein; nicht-rostender
Stahl ist besonders bevorzugt. Die positive Elektrode kann andererseits
aus nicht-rostendem Stahl, Aluminium oder Zinn hergestellt sein.
-
Ein Beschichten der positiven Elektrode
mit einer öligen
Substanz vor dem Beaufschlagen der negativen Elektroden mit elektrischer
Energie schwächt
die Haftung der Punkte aus koagulierter Druckfarbe an der positiven
Elektrode und verhindert auch eine unkontrollierte Korrosion der
positiven Elektrode. Darüber
hinaus wird dann, wenn eine olefinische Substanz als ölige Substanz
verwendet wird, Gas, das als Ergebnis einer Elektrolyse bei Beaufschlagen
der negativen Elektroden gebildet wird, durch Reaktion mit der olefinischen
Substanz verbraucht, so daß es
keine Gas-Ansammlung zwischen den negativen Elektroden und der positiven
Elektrode gibt. Der Erfinder hat gefunden, daß es nicht länger nötig ist,
ein Metalloxid der öligen
Substanz beizumischen; es wird angenommen, daß der passive Oxid-Film aus
derzeitig erhältlichen
Elektroden ausreichend Metalloxid enthält, um als Katalysator für die gewünschte Reaktion
zu wirken.
-
Beispiele geeigneter öliger Substanzen,
die verwendet werden können,
um die Oberfläche
der positiven Elektrode in Schritt (b) (ii) zu überziehen, schließen ungesättigte Fettsäuren, wie
beispielsweise Arachidonsäure,
Linolsäure,
Linolensäure, Ölsäure und
Palmitoleinsäure
und ungesättigte
pflanzliche Öle,
wie beispielsweise Maisöl,
Leinsamenöl,
Olivenöl,
Erdnussöl,
Sojabohnenöl
und Sonnenblumenöl ein. Ölsäure ist
besonders bevorzugt. Die Mikrotröpfchen,
die sich auf der Oberfläche
der aktiven Oberfläche
der positiven Elektrode bilden, haben allgemein eine Größe, die
im Bereich von etwa 1 bis etwa 5 μm liegt.
-
Die mit Öl beschichtete aktive Oberfläche der positiven
Elektrode wird vorzugsweise poliert, um die Haftung der Mikrotröpfchen auf
der aktiven Oberfläche
der positiven Elektrode zu erhöhen,
und zwar vor Schritt (b) (ii). Beispielsweise kann Gebrauch gemacht
werden von einer umlaufenden Bürste,
die mit einer Mehrzahl von sich radial erstreckenden Borsten versehen
ist, die aus Pferdehaar bestehen, und die äußere Enden aufweisen, die mit
der Oberfläche
der positiven Elektrode in Kontakt stehen. Es wurde gefunden, daß die Reibung,
die durch die Borsten hervorgerufen wird, die die Oberfläche bei
Rotation der Bürste
kontaktieren, das Haften der Mikrotröpfchen auf der aktiven Oberfläche der
positiven Elektrode verbessert.
-
In den Fällen, in denen ein mehrfarbiges
(polychromes) Bild gewünscht
ist, werden die Schritte (b) und (c) des oben beschriebenen Elektrokoagulations-Druckverfahrens
einige Male wiederholt und so eine entsprechende Anzahl von Druckstufen
definiert, die an vorbestimmten Orten entlang des oben angesprochenen
Pfades angeordnet sind und von denen jede Gebrauch von einem Färbemittel
unterschiedlicher Farbe macht, so daß auf diesem Wege einige unterschiedlich
farbige Bilder aus koagulierter Druckfarbe produziert werden, die
an den jeweiligen Übertragungspositionen
auf das Substrat in übereinander
angeordneter Beziehung übertragen
werden und so das mehrfarbige (polychrome) Bild liefern. Es ist
auch möglich,
die Schritte (a), (b) und (c) einige Male zu wiederholen und so
eine entsprechende Zahl von Druckstufen zu definieren, die in Tandem-Beziehung
zueinander angeordnet sind und von denen jede Gebrauch von einem
Färbemittel
unterschiedlicher Farbe macht, wodurch dann einige unterschiedlich
farbige Bilder aus koagulierter Druckfarbe produziert werden, die
an jeweiligen Übertragungspositionen
auf das Substrat in übereinander
angeordneter Beziehung übertragen
werden und so ein mehrfarbiges (polychromes) Bild liefern, wobei
das Substrat in der Form eines kontinuierlichen Gewebes vorliegt, das
durch die jeweiligen Übertragungspositionen
geführt
wird, um mit den gefärbten
Bildern an den Druck-Stufen
bedruckt zu werden. Alternativ dazu können die Druckstufen, die durch
mehrmaliges Wiederholen der Schritte (a), (b) und (c) definiert
werden, um eine einzige Walze herum angeordnet werden; um so das
Substrat in Kontakt mit den Punkten aus farbiger, koagulierter Druckfarbe
jeder Druckstufe zu bringen und das Substrat, das in Form eines
kontinuierlichen Gewebes vorliegt, wird teilweise um die Walze herum
gewickelt und durch die jeweiligen Übertragungs-Positionen geführt, um
mit den farbigen Bildern an den Druck-Stufen bedruckt zu werden.
Die zwei letztgenannten Anordnungen sind beschrieben in dem US-Patent
Nr. 4,895,629.
-
In den Fällen, in denen ein mehrfarbiges
(polychromes) Bild mit hoher Definition erwünscht ist, ist es bevorzugt,
ein endloses, nicht-ausdehnbares Band, das sich mit im wesentlichen
derselben Geschwindigkeit bewegt wie die aktive Oberfläche der positiven
Elektrode und das auf einer seiner Seiten eine Farbe zurückhaltende
Oberfläche
aufweist, die dafür
angepasst ist, Punkte aus elektrokoagulierter Druckfarbe freisetzbar
zurückzuhalten
und eine Übertragung
der unterschiedlich gefärbten
Bilder an den jeweiligen Übertragungspositionen
auf die Druckfarbe zurückhaltende
Oberfläche
eines solchen Bandes in übereinander
angeordneter Beziehung zu übertragen,
um so ein mehrfarbiges (polychromes) Bild zu bilden, und danach
das Substrat in Kontakt mit der die Druckfarbe zurückhaltenden
Oberfläche des
Bandes zu bringen und so eine Übertragung
des mehrfarbigen (polychromen) Bildes von der die Druckfarbe zurückhaltenden
Oberfläche
auf das Substrat zu bewirken und dadurch das Substrat mit dem mehrfarbigen
(polychromen) Bild zu bedrucken. Durch Verwendung eines endlosen,
nicht-ausdehnbaren Bandes, das eine die Druckfarbe zurückhaltende
Oberfläche,
wie beispielsweise eine poröse
Oberfläche,
aufweist, auf der Punkte aus farbiger, koagulierter Druckfarbe übertragen
werden können,
und durch Bewegen eines solchen Bandes in von der positiven Elektrode
unabhängiger
Weise von einer Druck-Einheit
zu einer anderen, so daß die
die Druckfarbe zurückhaltende
Oberfläche
des Bandes in Reihe mit der gefärbten,
koagulierten Druckfarbe in Kontakt kommt, ist es möglich, die
Registrierung der unterschiedlich gefärbten Bilder bei ihrer Übertragung
auf die die Druckfarbe zurückhaltende
Oberfläche
des Bandes signifikant zu verbessern und dadurch ein mehrfarbiges
(polychromes) Bild hoher Definition zu liefern, das danach auf die
Papier-Gewebefläche
oder ein anderes Substrat übertragen
werden kann. Beispielsweise kann Gebrauch gemacht werden von einem
Band, das ein Kunststoff-Material umfaßt, das
eine poröse
Beschichtung aus Siliciumoxid aufweist.
-
So betrifft in einem verbesserten
Mehrfarben-Elektrokoagulations-Druckverfahren, das die Schritte
einschließt,
daß man
- (a) eine positive, elektrolytisch inerte Elektrode, die
eine kontinuierliche, passivierte Oberfläche aufweist, die sich mit
einer im wesentlichen konstanten Geschwindigkeit entlang eines vorbestimmten
Pfades dreht, bereitstellt, wobei die passivierte Oberfläche eine
aktive Oberfläche
der positiven Elektrode definiert;
- (b) auf der aktiven Oberfläche
der positiven Elektrode eine Mehrzahl von Punkten aus farbiger,
koagulierter Druckfarbe, die für
ein gewünschtes Bild
stehen, durch Elektrokoagulation eines elektrolytisch koagulierbaren
Polymers bildet, das in einer Elektrokoagulations-Druckfarbe zugegen ist,
die eine flüssige
kolloidale Dispersion umfaßt, die
das elektrolytisch koagulierbare Polymer, ein dispergierendes Medium,
einen löslichen
Elektrolyten und ein Färbemittel
enthält;
- (c) ein endloses, nicht-ausdehnbares Band, das eine poröse Oberfläche auf
einer seiner Seiten aufweist und das sich im wesentlichen mit derselben
Geschwindigkeit bewegt wie die aktive Oberfläche der positiven Elektrode,
in Kontakt mit der aktiven Oberfläche der positiven Elektrode
bringt und so eine Übertragung
der Punkte aus farbiger, koagulierter Druckfarbe von der aktiven
Oberfläche
der positiven Elektrode auf die poröse Oberfläche des Bandes bewirkt und
dadurch die poröse
Oberfläche
mit dem Bild bedruckt;
- (d) die Schritte (b) und (c) einige Male wiederholt und so eine
entsprechende Zahl von Druck-Stufen definiert, die an vorbestimmten
Stellen entlang dem Pfad angeordnet sind und von denen jede Gebrauch
von einem Färbemittel
unterschiedlicher Farbe macht, und so einige unterschiedlich gefärbte Bilder
aus koagulierter Farbe produziert, die an jeweiligen Übertragungspositionen
auf die poröse
Oberfläche
in übereinander
angeordneter Beziehung übertragen
werden und so ein mehrfarbiges (polychromes) Bild bereitstellt;
und
- (e) ein Substrat in Kontakt mit der porösen Oberfläche des Bandes bringt und so
eine Übertragung des
mehrfarbigen (polychromen) Bildes von der porösen Oberfläche auf das Substrat bewirkt
und dadurch das Substrat mit dem mehrfarbigen (polychromen) Bild
bedruckt;
eine Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung die Verbesserung, in der Schritt (b)
derart durchgeführt
wird, wie dies oben definiert ist.
-
In einer verbesserten Elektrokoagulations-Druckvorrichtung,
die einschließt
- – eine
positive, elektrolytisch inerte Elektrode, die eine kontinuierliche,
passivierte Oberfläche
aufweist, die eine aktive Oberfläche
einer positiven Elektrode definiert;
- – Mittel
zum Bewegen der aktiven Oberfläche
der positiven Elektrode mit einer im wesentlichen konstanten Geschwindigkeit
entlang eines vorbestimmten Pfades;
- – ein
endloses, nicht-ausdehnbares Band, das eine poröse Oberfläche auf einer seiner Seiten aufweist;
- – Mittel
zum Bewegen eines Bandes mit im wesentlichen derselben Geschwindigkeit
wie die aktive Oberfläche
der positiven Elektrode;
- – eine
Mehrzahl von Druck-Einheiten, die an vorbestimmten Stellen entlang
des Pfades angeordnet sind, wobei jede Druck-Einheit umfaßt:
- – Mittel
zum Ausbilden einer Mehrzahl von Punkten aus farbiger, koagulierter
Druckfarbe, die für ein
gewünschtes
Bild stehen, auf der aktiven Oberfläche der positiven Elektrode
durch Elektrokoagulation eines elektrolytisch koagulierten Polymers,
das in einer Elektrokoagulations-Druckfarbe zugegen ist, die eine
flüssige
kolloidale Dispersion umfaßt,
die das elektrolytisch koagulierbare Polymer, ein Dispersionsmedium,
einen löslichen
Elektrolyten und ein Färbemittel
enthält; und
- – Einrichtungen
zum Inkontaktbringen des Bandes mit der aktiven Oberfläche der
positiven Elektrode an einer jeweiligen Übertragungsstation unter Bewirken
einer Übertragung
der Punkte aus farbiger, koagulierter Druckfarbe von der aktiven Oberfläche der
positiven Elektrode auf die poröse Oberfläche des
Bandes und Bedrucken der porösen
Oberfläche
mit dem Bild;
- – wodurch
einige unterschiedlich gefärbte
Bilder aus koagulierter Druckfarbe produziert werden, die an den
jeweiligen Übertragungsstationen
auf die poröse
Oberfläche
in übereinander
angeordneter Beziehung übertragen
werden, wodurch ein mehrfarbiges (polychromes) Bild bereitgestellt wird;
und
- – Mittel
zum Inkontaktbringen des Substrats mit der porösen Oberfläche des Bandes unter Bewirken
einer Übertragung
des mehrfarbigen (polychromen) Bildes von der porösen Oberfläche auf das
Substrat und dadurch Bedrucken des Substrats mit dem mehrfarbigen
(polychromen) Bild;
betrifft eine Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung die Verbesserung, bei der die Mittel zum Bilden der Punkte
aus farbiger, koagulierter Druckfarbe so sind, wie sie oben definiert
wurden.
-
Die verwendete positive Elektrode
kann in Form eines sich bewegenden endlosen Bandes vorliegen, wie
es in dem US-Patent Nr. 4,661,222 beschrieben ist, oder kann in
Form eines umlaufenden Zylinders vorliegen, wie er in den US-Patenten
Nrn. 4,895,629 und 5,538,601 beschrieben ist. In dem letztgenannten
Fall werden die Druckstufen oder -einheiten um die Position der
zylindrischen Elektrode herum angeordnet. Vorzugsweise werden die
aktive Oberfläche
der positiven Elektrode und die Druckfarbe bei einer Temperatur
von etwa 35 bis 60°C
gehalten, vorzugsweise bei 40°C,
um die Viskosität
der koagulierten Druckfarbe in Schritt (b) zu erhöhen, so
daß die
Punkte aus farbiger, koagulierter Druckfarbe während ihrer Übertragung
in Schritt (c) zusammenhängend
bleiben, wodurch eine Übertragung
der farbigen, koagulierten Druckfarbe auf das Substrat oder das
Band verbessert wird. Beispielsweise kann die aktive Oberfläche der
positiven Elektrode auf die gewünschte
Temperatur erhitzt werden und kann die Druckfarbe auf die erhitzte
Elektroden-Oberfläche
aufgebracht werden, wodurch eine Übertragung von Hitze davon
auf die Druckfarbe bewirkt wird.
-
In den Fällen, in denen sich die positive
zylindrische Elektrode vertikal erstreckt, wird Schritt (b) (iii)
des oben beschriebenen Elektrokoagulations-Druckverfahrens vorteilhafterweise
so ausgeführt,
daß man
die Druckfarbe auf die aktive Oberfläche der positiven Elektrode
von einer Fluid-Ablaß-Einrichtung
abläßt, die
nahe dem Elektroden-Zwischenraum oder -Spalt in einer vorbestimmten
Höhe relativ
zu der positiven Elektrode angebracht ist und die Druckfarbe entlang
der aktiven Oberfläche
der positiven Elektrode nach unten fließen läßt, wobei die Druckfarbe so
von der positiven Elektrode bei deren Umlaufen zu dem Elektroden-Zwischenraum
oder -Spalt geführt
wird, dass sie diesen füllt.
Vorzugsweise wird überschüssige Druckfarbe,
die von der aktiven Oberfläche
der positiven Elektrode nach unten abfließt, gesammelt, und die gesammelte
Druckfarbe wird im Kreislauf zu der Fluid-Ablaß-Einrichtung zurückgeführt.
-
Eine Elektrokoagulations-Druckfarbe
enthält wenigstens
ein elektrolytisch koagulierbares Polymer, ein dispergierendes Medium,
einen löslichen Elektrolyten
und ein Färbemittel.
-
Das verwendete elektrolytisch koagulierbare Polymer,
wie es allgmein verwendet wird, ist ein lineares Polymer mit hohem
Molekulargewicht, d. h. ein Polymer, das ein Gewichtsmittel des
Molekulargewichts zwischen etwa 10.000 und etwa 1.000.000 aufweist,
vorzugsweise ein Gewichtsmittel des Molekulargewichts zwischen 100.000
und 600.000. Beispiele geeigneter Polymere schließen natürliche Polymere
wie beispielsweise Albumin, Gelatine, Kasein und Agar und synthetische
Polymere wie beispielsweise Polyacrylsäure, Polyacrylamid und Polyvinylalkohol
ein. Ein besonders bevorzugtes Polymer ist ein anionisches Copolymer
aus Acrylamid und Acrylsäure
mit einem Gewichtsmittel des Molekulargewichts von etwa 250.000,
wie es von der Firma Cyanamid Inc. unter der Marke ACCOSTRENGTH
86 vertrieben wird. Wasser wird vorzugsweise als Medium zum Dispergieren
des Polymers verwendet und so die gewünschte kolloidale Dispersion
geschaffen.
-
Bevorzugte Elektrolyte schließen ein:
Alkalimetallhalogenide und Erdalkalimetallhalogenide wie beispielsweise
Lithiumchlorid, Natriumchlorid, Kaliumchlorid und Calciumchlorid.
Kaliumchlorid ist besonders bevorzugt. Das Färbemittel kann ein Farbstoff
oder ein Pigment sein. Beispiele geeigneter Farbstoffe, die verwendet
werden können,
um die Druckfarbe zu färben,
sind die wasserlöslichen
Farbstoffe, die erhältlich
sind von der Firma HOECHST, wie beispielsweise Duasyn Acid Black
zum Schwarzfärben
und Duasyn Acid Blue zum cyanfarbenen Einfärben, oder solche Farbstoffe,
wie sie erhältlich
sind von der Firma RIEDEL-DE-HAEN, wie beispielsweise Anti-Halo
Dye Blue T. Pina zum cyanfarbenen Einfärben, Anti-Halo Dye AC Magenta
Extra V01 Pina zum magentafarbenen Einfärben und Anti-Halo Dye Oxonol
Yellow N. Pina zum gelbfarbenen Einfärben. Wenn ein Pigment als
Färbemittel
verwendet wird, kann Gebrauch gemacht werden von den Pigmenten,
die erhältlich
sind von der Firma CABOT CORP., wie beispielsweise Ruß Monarch® 120
zum schwarzen Einfärben,
oder von solchen Pigmenten, wie sie erhältlich sind von der Firma Hoechst,
wie beispielsweise Hostaperm Blue B2G oder B3G zum cyanfarbenen
Einfärben,
Permanent Rubine F6B oder L6B zum magentafarbenen Einfärben und
Permanent Yellow DGR oder DHG zum gelbfarbenen Einfärben. Ein
Dispergiermittel wird. zugesetzt, um das Pigment einheitlich in
der Druckfarbe zu dispergieren. Beispiele geeigneter Dispergiermittel
schließen
das anionische Dispergiermittel ein, das vertrieben wird von der
Firma Boehme Filatex Canada Inc. unter der Marke CLOSPERSE 25000.
-
Nach Koagulation der Druckfarbe wird
irgendwelche zurückbleibende,
nichtkoagulierte Druckfarbe von der aktiven Oberfläche der
positiven Elektrode entfernt, beispielsweise durch Abschaben der
Oberfläche
mit einem Weichgummi-Schaber, um so die farbige, koagulierte Druckfarbe
vollständig
freizulegen. Vorzugsweise wird die so entfernte, nicht-koagulierte
Druckfarbe gesammelt und der oben beschriebenen Fluid-Ablaß-Einrichtung
im Kreislauf wieder zugeführt.
-
Die optische Dichte der Punkte aus
farbiger, koagulierter Druckfarbe kann dadurch verändert werden,
daß man
die Spannung und/oder Impuls-Dauer der Impulsmodulierten Signale
variiert, die an die negativen Elektroden angelegt werden.
-
Nach Schritt (c) wird die aktive
Oberfläche der
positiven Elektrode allgemein gereinigt, um davon irgendwelche zurückbleibende,
koagulierte Druckfarbe zu entfernen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform
ist die positive Elektrode in einer vorbestimmten Richtung umlaufbar
ausgestaltet, und irgendwelche zurückbleibende koagulierte Druckfarbe
wird von der aktiven Oberfläche
der positiven Elektrode dadurch entfernt, daß man eine längliche, durch
Rotation umlaufbare Bürste
bereitstellt, die sich parallel zur Längsachse der positiven Elektrode erstreckt,
wobei die Bürste
mit einer Mehrzahl sich radial erstreckender Borsten versehen ist,
die aus Pferdehaar bestehen und die äußere Enden aufweisen, die mit
der aktiven Oberfläche
der positiven Elektrode in Kontakt kommen, die Bürste in einer Richtung umlaufen
läßt, die
entgegen der Rotationsrichtung der positiven Elektrode ist, um zu
bewirken, daß die
Borsten reibungsmäßig mit
der aktiven Oberfläche
der positiven Elektrode in Eingriff kommen, und Strahlen einer Reinigungsflüssigkeit
unter Druck gegen die aktive Oberfläche der positiven Elektrode richtet,
und zwar von jeder der beiden Seiten der Bürste. In einer derartigen Ausführungsform
werden die aktive Oberfläche
der positiven Elektrode und die Druckfarbe vorzugsweise bei einer
Temperatur von etwa 35 bis 60°C
gehalten, indem man die Reinigungsflüssigkeit erhitzt und dadurch
die aktive Oberfläche
der positiven Elektrode bei In-Kontakt-Kommen derselben aufheizt
und die Druckfarbe auf die erhitzte Elektroden-Oberfläche aufbringt
und so eine Übertragung
von Hitze von dieser auf die Druckfarbe bewirkt.
-
Vorzugsweise enthält die Elektrokoagulations-Druckfarbe
Wasser als dispergierendes Medium, und die Punkte aus unterschiedlich
gefärbter,
koagulierter Druckfarbe, die für
das mehrfarbige (polychrome) Bild stehen, werden zwischen den oben
beschriebenen Schritten (d) und (e) befeuchtet, so daß das polychrome
Bild im wesentlichen vollständig
in Schritt (e) auf das Substrat übertragen
wird.
-
Gemäß einer weiteren bevorzugten
Ausführungsform
liegt das Substrat in Form eines kontinuierlichen Gewebes vor, und
Schritt (e) wird in der Weise durchgeführt, daß man eine Trägerwalze
und eine Andruckwalze bereitstellt, die sich parallel zu der Trägerwalze
erstreckt und gegen diese drückt,
wodurch ein Walzenspalt gebildet wird, durch den das Band hindurchgeführt wird,
wobei die Trägerwalze
und die Andruckwalze durch das Band bei dessen Bewegung angetrieben
werden, und das Gewebe so leitet, daß es durch den Walzenspalt
zwischen der Andruckwalze und der porösen Oberfläche des Bandes hindurchtritt,
um das Gewebe mit dem mehrfarbigen (polychromen) Bild zu bedrucken.
Vorzugsweise wird das Band mit der porösen Oberfläche, die mit dem mehrfarbigen
(polychromen) Bild bedruckt ist, so geleitet, daß es entlang eines Pfades bewegt
wird, der sich in einer Ebene erstreckt, die die Längsachse
der positiven Elektrode im rechten Winkel schneidet, wobei die poröse Oberfläche so ausgerichtet
wird, daß dies
einen Kontakt mit dem Gewebe ermöglicht.
In den Fällen,
in denen sich die Längsachse
der positiven Elektrode vertikal erstreckt, wird das Band vorzugsweise
so geleitet, daß es
sich entlang eines horizontalen Pfades – mit der porösen Oberfläche nach unten
zeigend – bewegt,
und die Trägerwalze
und die Andruckwalze Rotationsachsen aufweisen, die in einer Ebene
angeordnet sind, die sich rechtwinklig zu dem horizontalen Pfad
erstreckt. Eine derartige Anordnung ist beschrieben in der kanadischen
Patentanmeldung Nr. 2,214,300.
-
Nach Schritt (e) wird die poröse Oberfläche des
Bandes allgemein gereinigt, um davon irgendwelche zurückbleibende
koagulierte Druckfarbe zu entfernen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform
wird irgendwelche zurückbleibende,
koagulierte Druckfarbe von der porösen Oberfläche des Bandes dadurch entfernt,
daß man
wenigstens eine längliche,
rotationsmäßig umlaufende
Bürste
vorsieht, die auf der einen Seite des Bandes angeordnet ist, und wenigstens
eine Trägerwalze
vorsieht, die sich parallel zu der Bürste erstreckt und auf der
gegenüberliegenden
Seite des Bandes angeordnet ist, wobei die Bürste und die Trägerwalze
Rotationsachsen aufweisen, die in einer Ebene angeordnet sind, die
sich rechtwinklig zu dem Band erstreckt, wobei die Bürste mit
einer Mehrzahl von sich radial erstreckenden Borsten versehen ist,
die aus Pferdehaar bestehen, und die äußere Enden aufweisen, die mit
der porösen Oberfläche in Kontakt
kommen, die Bürste
rotationsmäßig in einer
Richtung umlaufen läßt, die
gegenläufig
zur Bewegungsrichtung des Bandes ist, um zu bewirken, daß die Borsten
reibungsmäßig die
poröse Oberfläche berühren, wobei
das Band von der Trägerwalze
getragen wird, Strahlen von Reinigungsflüssigkeit unter Druck gegen
die poröse
Oberfläche von
jeder der beiden Seiten der Bürste
richtet und die Reinigungsflüssigkeit
mit irgendwelcher entfernter koagulierter Druckfarbe von der porösen Oberfläche entfernt.
-
Als nächstes wird zuerst auf 1 Bezug genommen. Es wird
eine positive Elektrode 10 in Form eines umlaufenden Zylinders
veranschaulicht, die eine passivierte Oberfläche 12 aufweist, die
eine aktive Oberfläche
der positiven Elektrode definiert und dafür geeignet ist, mit einer öligen Substanz
mittels einer Beschichtungsvorrichtung für die positive Elektrode (nicht
gezeigt) überzogen
zu werden. Eine Vorrichtung 14 wird vorgesehen zum Abgeben
einer Elektrokoagulations-Druckfarbe auf die Oberfläche 12.
Die Elektrokoagulations-Druckfarbe besteht aus einer kolloidalen
Dispersion, die ein elektrolytisch koagulierbares Polymer, ein dispergierendes
Medium, einen löslichen
Elektrolyten und ein Färbemittel
enthält.
Ein Druckkopf 16, der eine Reihe von negativen Elektroden 18 aufweist,
wird zum Elektrokoagulieren des in der Druckfarbe enthaltenen Polymers
verwendet und so auf der Oberfläche
der positiven Elektrode 12 Punkte aus gefärbter, koagulierter
Druckfarbe gebildet, die für
ein gewünschtes
Bild stehen.
-
Wie in 2 gezeigt
ist, umfaßt
der Druckkopf 16 einen zylindrischen Elektroden-Träger 20, wobei
die negativen Elektroden 18 voneinander elektrisch isoliert
und in geradliniger Anordnung entlang der Länge des Elektrodenträgers 20 angeordnet
sind und so eine Mehrzahl von entsprechenden Oberflächen 22 negativer
Elektroden definieren. Der Druckkopf 16 ist in Bezug auf
die positive Elektrode 10 so angeordnet, daß die Oberflächen 22 der
negativen Elektroden 18 in einer Ebene angeordnet sind,
die von der Oberfläche
der positiven Elektrode 12 um einen konstanten, vorbestimmten
Zwischenraum 24 beabstandet ist. Die Elektroden 18 sind
auch voneinander um eine Entfernung beabstandet, die kleiner ist als
der Elektroden-Zwischenraum oder -Spalt 24, wodurch die Bildauflösung verbessert
wird. Die Vorrichtung 14 ist nahe dem Elektroden-Zwischenraum
bzw. -Spalt 24 angeordnet und füllt diesen mit der Elektrokoagulations-Druckfarbe.
-
Wie in 3 gezeigt,
weisen die negativen Elektroden 18 jeweils einen zylindrischen
Körper 26 auf,
der aus einem elektrolytisch inerten Metall hergestellt ist, und
sind mit einem passiven Oxid-Film 28 überzogen. Die End-Oberfläche des
Elektroden-Körpers 2,
der mit einem derartigen Film überzogen
ist, definiert die aktive Oberfläche 22 der
vorgenannten negativen Elektrode.
-
4 ist
ein schematisches Diagramm, das veranschaulicht, wie die negativen
Elektroden 18 mit Energie beaufschlagt werden, und zwar
in Antwort auf ein Eingangs-Informationssignal 30,
um so Punkte aus farbiger, koagulierter Druckfarbe zu bilden, die für ein gewünschtes
Bild stehen. Wie gezeigt, wird eine Vorspannungs-Schaltung 32 zum
Beaufschlagen der negativen Elektroden 18 mit einer Vorspannung
vorgesehen, die im Bereich von –1,5
bis –2,5
V liegt. Eine Antriebsschaltung 34 wird ebenfalls zum Ansprechen
ausgewählter
Elektroden aus der Elektrodengruppe 18 verwendet und so
eine Trigger-Spannung auf ausgewählte
Elektroden aufgebracht und diese so mit Energie beaufschlagt. Ein derartiges
Beaufschlagen mit elektrischer Energie bewirkt eine selektive Punkt-für-Punkt-Koagulation und
ein Haften der Druckfarbe auf der mit Öl überzogenen Oberfläche 12 der
positiven Elektrode 10 gegenüber den aktiven Oberflächen der
Elektroden 22, wobei sich die Elektrode 10 dreht,
wodurch auf der Oberfläche 12 eine
Reihe von entsprechenden Punkten aus farbiger, koagulierter Farbe
gebildet wird.
-
Eine Vorspannung innerhalb des oben
angegebenen Bereichs stellt sicher, daß es kein Auflösen des
passiven Oxidfilms 28 in die Druckfarbe gibt und daß es kein
zufälliges
Triggern der Elektrokoagulation gibt. Eine derartige Vorspannung
macht es auch möglich,
daß die
Elektroden 18 voneinander um eine Distanz beabstandet ist,
die kleiner ist als der Elektroden-Zwischenraum oder -Spalt 24,
wobei eine Bildauflösung
geschaffen wird, die einen so hohen Wert wie 157,48 Linien pro cm
(400 Linien pro Inch) oder mehr aufweist.
-
Wenn es erwünscht ist, ein mehrfarbiges (polychromes)
Bild zu reproduzieren, wird üblicherweise
Gebrauch gemacht' von
einer zentralen Datenverarbeitungseinheit (CPU) zum Steuern der
Antriebs-Schaltung, die mit jeder Farbdruck-Einheit verbunden ist.