DE60106282T2

DE60106282T2 - Gel-verfahren zum drucken variabler informationen

Info

Publication number: DE60106282T2
Application number: DE60106282T
Authority: DE
Inventors: Murray Figov; Anna Sigalov
Original assignee: Kodak IL Ltd
Current assignee: Kodak IL Ltd
Priority date: 2000-09-28
Filing date: 2001-08-12
Publication date: 2005-11-24
Anticipated expiration: 2021-08-13
Also published as: DE60106282D1; US6779455B2; US20040011234A1; EP1320462B1; WO2002026497A1; EP1320462A1

Description

Feld der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Gelverfahren zum Drucken veränderlicher Informationen, insbesondere auf ein Druckverfahren unter Verwendung einer speziellen Tinte, die aufgrund einer Energiequelle zum Gelieren gebracht wird.
Hintergrund der Erfindung
In den zurückliegenden Jahren haben Kopier- und Drucktechnologien begonnen zusammenzuwachsen. Das Kopieren kann als die Fähigkeit beschrieben werden, ein Originaldokument einmal oder mehrfach zu reproduzieren. Drucken kann beschrieben werden als Herstellen einer Vorlage, die benutzt werden kann, um mehrere Drucke herzustellen. Beide Prozesse erzeugen mehrere Kopien identischer Informationen.
Über viele Jahre wurde das Kopieren durch die Elektrophotographie, und im Besonderen durch die Xerographie dominiert. Ein wichtiges Mittel zum Drucken, das im Markt für Drucke auf Papier am stärksten war, ist die Offset-Lithographie. Die Entwicklung und die weite Verbreitung von Computern hat es möglich gemacht, zu Druckendes in elektronischer Form herzustellen. Während der Bedarf Dokumente zu kopieren immer noch weit verbreitet ist, können Dokumente auch direkt mit Computern erzeugt werden, in den elektrophotographische Techniken wie solche verwendet werden, die ursprünglich für das Kopieren von Dokumenten entwickelt wurden. Auf ähnlicher Art und Weise können Druckplatten direkt mit dem Computer hergestellt und in Offset-Lithographiemaschinen zum mehrfachem Ausdruck verwendet werden. Diese beiden Arten von Prozessen sind zu gegenüberliegenden ökonomischen Enden des Druckprozesses geworden, wobei das elektrophotographische Drucken das ökonomischste für kleine Auflagen und Offset-Lithographie das ökonomischste für große Auflagen ist. Jeder Prozess hat seine eigenen Vorteile und Nachteile. Obwohl der xerographische Druck eine große Komplexität der Technologie aufweist, ist er in der Lage, Informationen von Ausdruck zu Ausdruck zu variieren, wohingegen der Offset-Druck eine festgelegte Vorlage aufweist.
Zwei der großen Nachteile der Elektrophotographie sind die Notwendigkeit, einen Toner zu verwenden und die Begrenzung der Geschwindigkeit des Prozesses aufgrund seiner Komplexität. Der Toner, der eine körnige Struktur hat, ist relativ teuer in der Herstellung und ist hinsichtlich der minimalen Größe der Partikel begrenzt, was auch die Qualität der Reproduktion beeinflusst.
Elektrokoagulation ist ein Prozess, der von Castegnier in einem Artikel mit dem Titel „Optimizing the Electrography Printing Cycle" (IS&T's NIP13: 1997 International Conference on Digital Printing Technologies, S. 746) beschrieben ist. Die Bildgebung wird durch ein Elektrodenarray durchgeführt, das, wenn Strom fließt, Tinte dazu veranlasst zu koagulieren und zu gelieren. Wie in dem Artikel beschrieben ist, ist die Justage des Systems sehr kritisch. Des Weiteren fließt Strom von Elektrodenspitzen und es ist schwierig, ihn präzise zu steuern, denn er kann von jedem Punkt der Oberfläche der Elektrode fließen, was in einer schlechten Bildqualität resultiert.
Andere Prozesse, wie der Inkjet-Prozess, werden ebenfalls zum Druck verwendet, mit dem Ziel eines schnellen variablen Druckprozesses. Der Inkjet-Prozess hat jedoch Schwierigkeiten, mit guter Qualität in Farben auf verschiedene Druckmaterialien zu drucken. Die vorliegende Erfindung versucht diese und andere Nachteile zu überwinden.
Es wäre wünschenswert, ein Druckverfahren zur Verfügung zu stellen, das eine Tinte und nicht einen Toner verwendet, das in der Lage ist von Druck zu Druck variable Informationen zu verarbeiten, das einfachere Arbeitsgänge als die Elektrophotographie aufweist und das auf eine Vielzahl verschiedener Druckmaterialien drucken kann.
Zusammenfassung der Erfindung
In Übereinstimmung mit einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Druck auf Medien zur Verfügung gestellt, das die folgenden Schritte umfasst:

– Aufbringen einer strahlungsempfindlichen Tinte auf eine Oberfläche eines Zylinders;
– Einstrahlen von Energie in einem Bildmuster, um so Bild- und Nicht-Bildzonen zu erzeugen, so dass die Tinte in den Bildzonen geliert und die Tinte in den Nicht-Bildzonen nicht geliert;
– Abstreifen der nicht gelierten Tinte von der Oberfläche des Zylinders; und
– Transferieren der gelierten Tinte auf das Medium.

Das Verfahren der Erfindung bezieht spezielle Tinten ein, die auf ein Substrat aufgebracht werden, das Teil eines Zylinders der Druckmaschine oder an diesen angebracht ist. Das Bildgeben wird durchgeführt durch eine Energiequelle im UV- Bereich, im sichtbaren Bereich oder im Infrarotbereich, die moduliert ist, um so ein digitales Bildmuster zu repräsentieren, das auf einem Computer erzeugt wurde.
Die Konsequenz des Bildgebens ist das Gelieren der Tinte und das Steigern der Anhaftung der Tinte am Substrat des Druckzylinders. Die nicht gelierte Rest-Tinte mit ihrer geringeren Anhaftung wird dann durch einen Spachtelvorgang entfernt und in ein Tintenreservoir zurückgeführt. Das verbleibende Bild wird auf ein Offset-Gummituch bzw. Offset-Tuch oder direkt durch Druck auf das zu bedruckende Gut transferiert. Der Zyklus kann, muss jedoch nicht, mit einem kurzen Reinigen der Zylinderoberfläche fortgesetzt werden, bevor diese im nächsten Zyklus mit dem nächsten Druck wieder beschichtet wird. Die Tinte, die auf das zu bedruckende Gut transferiert ist, kann entweder durch die gleiche Art von Strahlung, die zu einem Gelieren während des Bildgebens führte, oder durch eine andere Form von Strahlung zusätzlich getrocknet werden.
Es ist möglich, die Maschine auf eine dem Laserdrucker ähnliche Weise so zu konfigurieren, dass alle Schritte während einer Umdrehung der Trommel der Ma schine stattfinden. Das bedeutet, dass alle oben beschriebenen Arbeitsgänge gleichzeitig stattfinden. Diese würde so ausgeführt, damit der Prozess geeignet ist, jeden Druck aus seiner eigenen digitalen Datei, dass heißt mit veränderlichen Informationen, auszudrucken. Der Prozess benutzt entsprechend keine Vorlage, sondern erstellt ein Bild, das nach dem Druck bei jeder Rotation des Zylinders gelöscht wird, so dass bei der nächsten Rotation, die einen neuen Ausdruck erstellt, neue Informationen darauf geschrieben werden können.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Für ein besseres Verständnis der Erfindung wird mit Bezug auf deren Ausführungsformen, Bezug auf die beiliegende Zeichnung genommen. 1 ist eine schematische Darstellung des Druckzylinders für den variablen Druck entsprechend dem Verfahren der vorliegenden Erfindung.
Detaillierte Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform
1 zeigt eine schematische Darstellung eines Druckzylinders 10, der mit einer Oberfläche 11 ausgestattet ist. Die Oberfläche 11 kann aus Aluminium oder Polyester oder irgendeinem anderen Metall oder Kunststoff mit einer glatten Oberfläche bestehen, das/der spezifische Anhaftungs- und Ablöseeigenschaften aufweist, wie sie im Verfahren beschrieben sind. Optional kann ein Applikator 19 einen sehr dünnen Film Löseflüssigkeit, wie beispielsweise Silikonöl, auf die Oberfläche 11 aufbringen. Ein Applikator 20 bringt dann eine dünne Schicht strahlungssensitiver Tinte auf die Oberfläche des Zylinders auf. Eine derartige Schicht ist ungefähr zwischen 0,5 μm und 6 μm dick und bedeckt die gesamte Bildgebefläche (imaging area) der Oberfläche 11. Die Applikatoren 19 und 20 können eine beliebige Vorrichtung sein, die im Bereich des Beschichtens bekannt ist, und können beispielsweise ein Spray oder ein drahtumwickelter Stab oder eine Rollenreihe sein, die ausgebildet sind um einen glatten und ebenen Film herzustellen und ihn auf die Zylinderoberfläche 11 zu transferieren. Der Tintenfilm wird dann einem Strahlungsmuster ausgesetzt, das ein Original repräsentiert, das elektronisch auf einem Computer erzeugt worden sein kann. Das Strahlungsmuster kann aus Infrarotstrahlung bestehen, wie sie von einem YAG-Laser oder einer Laserdiode erzeugt wird, oder es kann sichtbares Licht sein, wie es von einem Helium-Neon-Laser oder einem spacial light modular (SLM)-System erzeugt wird, oder es kann UV-Strahlung sein, wie sie von einem UV-Laser oder einem SLM-System erzeugt wird, wie es in der PCT-Patentanmeldung Nummer WO00/69631 der CreoScitex Corporation beschrieben ist. Der Bildkopf ist in 1 als Nummer 21 dargestellt.
Die Funktion der Strahlung ist, die Tinte zu gelieren, um die Viskosität und das Anhaften am Substrat zu erhöhen. Die Oberfläche wird dann einer Spachtelklinge 22 ausgesetzt, die eine einem Wischblatt eines Scheibenwischers ähnelnde Gummilippe sein kann. Tinte, die nicht reagiert hat, wird abgespachtelt und zur erneuten Benutzung in das Tintenreservoir 20 zurückgeführt. Allgemein beinhalten bildgebende Prozesse zur Herstellung von Druckstöcken eine Reaktion, um die Beschichtung vollständig auszuheilen. Das Gelieren ist eine Zwischenphase in vielen Reaktionen, wie der Polymerisation. Einer der Vorteile des Verfahrens der vorliegenden Erfindung ist, dass deutlich geringere Energien notwendig sind, um das Material zu gelieren, als es vollständig auszuheilen.
Optional kann die Zylinderoberfläche 11 dann in einem Flüssigkeitsbad gebadet werden, das hilft, die beleuchteten Flächen zu lösen. Die bevorzugte Flüssigkeit ist Wasser, des Additive umfassen kann oder einfach destilliertes Wasser sein kann. Das Wasser kann auf die Oberfläche durch die Aufbringvorrichtung 23 aufgebracht werden, die in Form eines kontaktfreien Prozesses funktionieren kann, beispielsweise eines Sprayprozesses.
Die verbleibende gelierte Tinte in Form des Bildes wird dann durch die Druckrolle 24 entweder auf ein Offset-Gummituch (nicht gezeigt) oder auf zu bedruckendes Gut 18 transferiert. Wenn ein Offset-Gummituch verwendet wird, bedeutet dies einen zusätzlichen Transferschritt. Die Oberfläche 11 wird dann durch die jeweiligen Einheiten 25 und 26 gereinigt und getrocknet und für den nächsten Zyklus des Setzens und Druckens fertiggestellt.
Optional kann der Ausdruck auf dem zu bedruckenden Gut 18 in einer Einheit 27 zusätzlich fixiert werden, indem entweder die gleiche Energieform, die auch zum Gelieren verwendet wurde, oder eine andere Energie, für die die Tinte sensitiv ist, verwendet wird. Dadurch kann Papier und sogar Plastik als zu bedruckendes Gut verwendet werden und ein sofortiges Trocknen der Tinte erreicht werden. Der Fixierprozess, der die gelierte Tinte in einen weiter polymerisierten harten Film auf dem Gut umwandeln kann, stellt ein Mittel zur Verfügung, um die Tinte an das zu bedruckende Gute zu binden, was zu einem schnellen Trocknen der Tinte und einer großen Vielseitigkeit hinsichtlich des Substrats des Guts führt. Sowohl Plastik als auch Papier können ohne Probleme bezüglich Trocknung und Anhaftung und ohne Notwendigkeit für Vorrichtungen wie Pulversprays, wie sie im konventionellen Offset-Lithographiedruck verwendet werden, bedruckt werden.
Es bevorzugt, dass alle Phasen gleichzeitig während eines Zylinderzyklus ablaufen, so dass der Druck innerhalb einer minimalen Zeit erhalten wird. Entsprechend kann ein Bildgeben mittels Lasern ähnlich dem Bildgebesystem sein, wie es in elektrophotographischen Laserdruckern verwendet wird.
Die Methode kann zum Farbdruck verwendet werden, indem entweder alle Farben um einen Druckzylinder angeordnet sind oder durch Vorbeiführen des zu bedruckenden Guts unter Drucktürmen, wie es in der Offset-Lithographie gut bekannt ist.
Die Art der Tinte hängt von der Art der bildgebenden Strahlung ab, jedoch sollte die Tinte Farbstoff enthalten und sensitiv bezüglich der Strahlung sein, so dass sie unter Exposition ein Gel bildet. Die Oberfläche 11 kann ebenfalls eine gewisse Sensitivität für die Strahlung aufweisen, entweder in ihrer Eigenschaft, diese zu reflektieren, oder in ihrer Eigenschaft die Strahlung zu absorbieren, wenn diese infrarot ist, so dass die Oberfläche hinreichend heiß wird, um thermische Energie auf die Tinte zurückzutransferieren.
Da die Strahlung die Tinte lediglich zum Gelieren bringen muss, sie aber nicht in ein hartes, harzartiges Material verwandeln muss, das eine gute Anhaftung auf dem Substrat hat (wie es beispielsweise von der Herstellung von Druckplatten vonnöten ist) kann die benötigte Energie signifikant geringer sein. Die Technologie eignet sich des Weiteren für eine Vielzahl bildgebender Verfahren. Beispielsweise kann die Tinte eine Polymeremulsion sein, die einen relativ leicht flüchtigen Weichmacher enthält. Dieser würde in einer hinreichenden Menge vorgese hen, um einen halbflüssigen Film herzustellen, nachdem die Emulsion zur Beschichtung genutzt und das Wasser ausgetrieben wurde. Enthält die Emulsion einen Infrarotabsorber oder enthält die Oberfläche 11 den Absorber, so kann der bildgebende Prozess allein dadurch beeinflusst werden, dass der Weichmacher in den beleuchteten Flächen ausgetrieben wird, so dass gerade genug Weichmacher für das Polymer verbleibt, um in einer gelierten Form vorzuliegen. Die halbflüssige, weiche Tinte kann dann abgespachtelt und die gelierte Tinte auf das zu bedruckende Gut transferiert werden, wo ein zusätzliches Beheizen einsetzt.
Alternativ kann die Tinte ein wasserdispergiertes (water-born) Polymer in Form einer hochviskosen Flüssigkeit sein. Wenn das Wasser durch den Infrarotbildgebeprozess ausgetrieben wird, ändert sich die beleuchtete Fläche in die Gelform.
Beispiele
Die folgenden Beschreibungen illustrieren durch Beispiele das beschriebene Verfahren.
Beispiel 1
Die folgende Tinte wurde formuliert (die Formulierung bezieht sich auf Gewichtsprozente):
Sartomer 368 (Cray Valley, Paris La Defense, Frankreich)
42,96
Craynor 435 (Cray Valley, Paris La Defense, Frankreich)
25,67
Sartomer 494 (Cray Valley, Paris La Defense, Frankreich)
4,52
ITX (Lambson, Castleford, West Yorkshire, England)
2,54
Irgacure 369 (CIBA-Geigy Corp., CH-4002, Basel, Schweiz)
2,81
Irgacure 907 (CIBA-Geigy Corp., CH-4002, Basel, Schweiz)
3,07
KTO -46 (Lamberti spa, Centro Direzionale " Le Torri", Via Marsala, VA, Italien)
2,91
Rose Bengal 1,66
Byk 307 (BYK-Gardner GmbH, Geretsried, Deutschland)
1,4
Craynor 501 (Cray Valley, Paris La Defense, Frankreich)
12,46
Ein Stück unbeschichteten Aluminiums wurde zunächst mit Natriumsilikat und dann Methylethylketon gereinigt. Es wurde unter Benutzung eines drahtumwickelten Stabs mit einer 4 μm dicken Schicht der oben genannten Tinten beschichtet. Ein Blitz wurde mit UV-Licht durchgeführt, der eine Energiedichte von 150 μJ pro Quadratzentimeter hat. Die Beschichtung wurde mit einer Gummilippe abgezogen, wobei nicht belichtetes Material entfernt wurde. Das beschichtete Aluminium wurde mit der beschichteten Seite nach unten in destilliertes Wasser eingetaucht und dann mit der beschichteten Seite nach unten auf ein Stück Papier platziert. Ein Metallroller wurde über die Rückseite des Aluminiums gerollt und das Aluminium entfernt, was auf dem Papier ein scharfes rotes Bild ohne Hintergrund hinterließ. Auf dem Aluminium blieb kein Material zurück. Das Bild wurde ausgeheilt, indem es UV-Licht ausgesetzt wurde.
Beispiel 2
Die folgende Zusammensetzung (Mischung 1) wurde gemischt und für 24 Stunden kugelgemahlen (alle Angaben beziehen sich auf Gewichtsanteile):
Mogul L carbon black (Cabot Corporation, Billerca, MA, USA)
7,7
SMD 30207 Resin (Schenectady International Ltd., Schenectady, NY, USA)
5,0
Butylazetat 65,4
Diese Mischung wurde kugelgemahlen und dann wurde die folgende Mischung daraus hergestellt:
Mischung 1 35,3
Dynomin UB 26BX (Dyno-Cytec, Botleweg 175, 3197 KA Rotterdam, Niederlande)
19,5
Vor dem Auftragen auf 175 μm dicken Polyester wurden 3,9 Gramm Cycat 4040 (Dyno-Cytec, Botleweg 175, 3197 KA Rotterdam, Niederlande) hinzugefügt. Die Mischung wurde mit einem drahtumwickelten Stab zu einem Trockengewicht von 10 Gramm pro Quadratmeter aufgebracht und dann im Ofen für 5 Minuten bei 140°C ausgeheilt.
Das Material ergab ein Beispiel für die Oberfläche 11. Die Oberfläche wurde dann behandelt, indem Silikonöl in sie eingerieben wurde, wobei ein weiches Stück Material verwendet wurde. Danach wurde die folgende Mischung hergestellt:
Cymel 373 (Dyno-Cytec, Botleweg 175, 3197 KA Rotterdam, Niederlande)
100 Teile
Cycat 4045 (Dyno-Cytec, Botleweg 175, 3197 KA Rotterdam, Niederlande)
100 Teile
Methylenblau 1 Teile
Diese Mischung wurde mit einem Stab zu einem Gewicht von 4 Gramm pro Quadratmeter auf die Oberfläche wie sie oben präpariert und beschrieben wurde, aufgebracht. Sie wurde dann belichtet unter Verwendung eines Lotem-Infrarotplattenbelichters unter Verwendung eines Belichtungsequivalenz von ungefähr 5 mJ pro Quadratzentimeter. Diese Energie war ausreichend, um die Mischung durch Wärmetransfer von der schwarzen Schicht, die oben beschrieben wurde, zu gelieren. Das nicht beleuchtete Material wurde mit einer Gummilippe abgewischt und das entstehende Bild durch Pressen gegen Papier auf dieses übertragen.
Nach der Beschreibung der Erfindung in Bezug auf gewisse spezifische Ausführungsformen versteht es sich, dass die Beschreibung nicht als Beschränkung gemeint ist, da sich weitere Modifikationen dem Durchschnittsfachmann als naheliegend erweisen, und es ist beabsichtigt, solche Modifikationen als in den Schutzbereich der angehängten Ansprüche fallend abzudecken.

Claims

Verfahren zum Druck auf Medien, umfassend die Schritte: – Aufbringen einer strahlungsempfindlichen Tinte auf eine Oberfläche eines Zylinders; – Einstrahlen von Energie in einem Bildmuster, um so Bild- und Nicht-Bildzonen zu erzeugen, so dass die Tinte in den Bildzonen geliert und die Tinte in den Nicht-Bildzonen nicht geliert; – Abstreifen der nicht gelierten Tinte von der Oberfläche des Zylinders; und – Transferieren der gelierten Tinte auf das Medium.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Aufbringens eine Tintenschicht aufbringt, die ungefähr zwischen 0,5 und 6 μm dick ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Aufbringens durch zumindest ein Element aus der Gruppe durchgeführt wird, die besteht aus: einem Spray, einem drahtumwickelten Stab und einer Rollenreihe.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Einstrahlens von zumindest einem aus Infrarotlaser, sichtbares Licht emittierender Laser und UV-Laser durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei die Infrarotstrahlung von zumindest einem aus YAG-Laser und Diodenlaser bereitgestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei der sichtbares Licht emittierende Laser von zumindest einem aus Helium/Neon-Laser und Spatial-Light-Modulator-System bereitgestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei die UV-Strahlung von zumindest einem aus UV-Laser und Spatial-Light-Modulator-System bereitgestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, zusätzlich umfassend den Schritt des Badens der Zylinderoberfläche in einem Flüssigkeitsbad zum Anlösen der Bildzonen nach dem Schritt des Abstreifens.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei das Flüssigkeitsbad aus Wasser besteht.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei der Schritt des Badens in einem kontaktfreien Prozess durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei der kontaktfreie Prozess ein Sprayen umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Transferierens mittels einer Druckrolle durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Medium ein Offset-Tuch ist.
Verfahren nach Anspruch 1, zusätzlich umfassend die Schritte: – Reinigen der Zylinderoberfläche und – Trocknen der Zylinderoberfläche, so dass die Zylinderoberfläche für einen nachfolgenden Zyklus des Setzens und Druckens fertiggestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 14, in der alle Schritte simultan während eines Zylinderzyklus durchgeführt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, bei der die Tinte Farbstoff umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Tinte eine polymere Emulsion umfasst, die einen flüchtigen Weichmacher umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Tinte ein wasserdispergiertes (water-borne) Polymer in einer hochviskosen Form umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Tinte durch zumindest eine Strahlungsart auf dem Medium fixiert wird.