DE60219981T2

DE60219981T2 - Tintenstrahldruckverfahren und Tintenstrahldruckapparat

Info

Publication number: DE60219981T2
Application number: DE60219981T
Authority: DE
Inventors: Sadao Yoshida-cho Haibara-gun Ohsawa; Yusuke Yoshida-cho Haibara-gun Nakazawa; Mutsumi Yoshida-cho Haibara-gun Naniwa
Original assignee: Fujifilm Corp
Current assignee: Fujifilm Corp
Priority date: 2001-03-21
Filing date: 2002-03-20
Publication date: 2007-09-06
Anticipated expiration: 2022-03-21
Also published as: ATE361839T1; US20020180853A1; EP1243425A2; DE60219981D1; US6679597B2; EP1243425B1; EP1243425A3

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Tintenstrahldruckverfahren und eine Tintenstrahldruckvorrichtung, die basierend auf einer elektrostatischen Tintenstrahlaufzeichnung unter Verwendung einer öligen Tinte ein Bild direkt auf einem Druckmedium bildet (ausformt) und in der Lage ist, eine hohe Druckqualität und eine große Druckgeschwindigkeit zu erzielen. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf das Verhindern der Aggregation (Ansammlung, Verdichtung) und/oder Ablagerung der Partikel in der öligen Tinte und auf eine Wiederverteilung der für ein solches Verfahren verwendeten Tinte.
Stand der Technik
Als Druckverfahren zur Bildung eines Druckbilds auf einem Druckmedium auf Grundlage von Bilddatensignalen sind Verfahren bekannt, die auf Elektrofotographie, thermischer Farbstoffsublimation, thermischer Schmelzübertragung und Tintenstrahlaufzeichnung basieren.
Die Elektrofotographie erfordert Aufladungs- und Belichtungsprozesse zur Ausbildung eines latenten elektrostatischen Bildes auf einer fotoempfindlichen Trommel und das System neigt dazu, kompliziert zu werden und so eine teuere Vorrichtung zu benötigen.
Bei thermischen Übertragungsprozessen ist die Vorrichtung kostengünstig, leidet jedoch an hohen Betriebskosten und der Erzeugung von Abfall, da die Prozesse ein Farbband benutzen.
Im Gegensatz dazu erfordern Tintenstrahlprozesse kostengünstige Vorrichtungen und genießen niedrige Betriebskosten, da ein direktes Drucken auf einem Druckmedium durchgeführt wird, wodurch die Tinte lediglich auf die zur Bildausbildung benötigten Bildbereiche ausgeworfen wird.
Als Verfahren zur Anwendung der Tintenstrahltechnologie auf Drucksysteme offenbart die japanische Patentanmeldung Veröffentlichungsnummer 286939/1998 ein Druckverfahren, das das Hinzufügen einer Tintenstrahldruckvorrichtung zu einer Rotationsdruckmaschine und das zusätzliche Drucken von variablen Zahlen oder Markierungen auf denselben Drucksachen mit dem Tintenstrahlsystem umfasst.
Es ist weiter erwünscht, dass ein Drucksystem Bildinformationen hoher Qualität wie z.B. fotographische Bilder drucken kann. Jedoch werden mit herkömmlichen Tintentechniken, welche eine wässrige oder auf organischen Lösungsmitteln basierende Tinte mit Farbstoffen oder Pigmenten als Färbemittel unter Druck auswerfen, leider Flüssigkeitstropfen mit einer großen Menge an Lösungsmittel ausgeworfen und neigen somit dazu, im gedruckten Bild Unschärfe zu erzeugen, wenn keine teuere und zweckbestimmte Papierart verwendet wird.
Dementsprechend können keine gedruckten Bilder hoher Qualität erhalten werden, wenn gewöhnliches nicht speziell zweckbestimmtes Druckinventar oder Kunststoffbögen, welche nicht absorbierende Medien sind, für das Drucken verwendet werden.
Als eine der Tintenstrahltechniken ist ein Bild ausformendes Verfahren bekannt, das Tinte auswirft, welche durch Anwenden von Hitze auf ein Tintenmaterial, das bei Raumtemperatur fest ist, geschmolzen und verflüssigt wird. Durch Verwendung dieser Art von Tinte wird die Unschärfe des gedruckten Bildes abgeschwächt, jedoch ist es aufgrund der hohen Tintenviskosität während des Auswerfens schwierig, feine Tröpfchen auszuwerfen, sodass die einzelnen gedruckten Punkte sowohl eine große Fläche als auch eine große Dicke besitzen. Dementsprechend ist die Ausbildung von hoch auflösenden Bildern ziemlich schwierig.
Des Weiteren treten bei der Bildaufzeichnung mithilfe eines Tintenstrahlprozesses verschiedene Probleme auf, wie z.B. ein Verstopfen der Röhrchen oder des Kopfes, das durch die Ablagerung und Ansammlung von festen teilchenförmigen Bestandteilen in der Tinte verursacht wird, wodurch das Auswerfen der Tinte instabil gemacht wird, sodass die Bildqualität verschlechtert und im schlimmsten Fall der Tintenausstoß beendet wird. In Fällen, in welchen die Abmessungen der verteilten (dispergierten) Partikel groß sind, neigen diese dazu, zu sedimentieren, wenn die Tinte stationär bleibt, wodurch der Tintenausstoß mit einer konstanten Partikelkonzentration und somit eine normale Bildaufzeichnung unmöglich wird. Des Weiteren hört in einigen Fällen der Tintenausstoß völlig auf.
Nachdem der Tintenfluss bei der Tintenstrahlaufzeichnung unterbrochen wurde, bewirken des Weiteren Ansammlungen oder Ablagerungen der Feststoffteilchen in der Tinte oder von Fremdkörpern wie z.B. Staub manchmal, dass das Tintenflussrohr oder der Kopf verstopft, wodurch verschiedene Probleme wie z.B. ein instabiler Tintenausstoß, der zur Verschlechterung der Bildqualität führt, und im schlimmsten Fall eine Beendigung des Tintenausstoßes verursacht werden. In Fällen, in denen die Abmessungen der dispergierten (verteilten) Teilchen groß sind, neigen sie zur Sedimentierung, wenn die Tinte stationär ist, wodurch ein Tintenausstoß mit einer konstanten Teilchenkonzentration und somit eine normale Bildaufzeichnung unmöglich wird. Die EP 0 770 486 A und die JP 10/286962 A offenbaren Tintenstrahldruckvorrichtungen, bei denen Tintenpartikel durch elektrische Kräfte, die von in den Tintentank eingetauchten Elektroden erzeugt werden, in der flüssigen Tinte in Dispersion gehalten werden.
Darstellung der Erfindung
Die Erfindung wurde entwickelt, indem die oben genannten Probleme zur Kenntnis genommen wurden; die Aufgabe der Erfindung ist es, ein Tintenstrahldruckverfahren und -druckvorrichtung zu entwickeln, welche digitale Signale bewältigt und welche durchgehend scharfe und gestochene Ausdrucke durch einen kostengünstigen und simplen, von Entwicklungsbehandlungen freien Prozess und durch eine ölige Tinte ausgibt, welche Partikel umfasst, in denen die Probleme der Ansammlung und/oder Ablagerung der Partikel mithilfe der Wiederverteilung der Tintenpartikel vermieden werden. Als Ergebnis reger Untersuchungen seitens der vorliegenden Erfinder zur Lösung der obigen Probleme wurde die vorliegende Erfindung mithilfe der folgenden Mittel (1) bis (12) erzielt.

(1) Tintenstrahldruckvorrichtung, umfassend: ein Bildausformungsmittel zur Ausformung eines Bilds gemäß Bilddatensignalen direkt auf einem Druckmedium; ein Bildfixierungsmittel zum Fixieren des Bildes, das durch das Bildausformungsmittel gebildet wurde, um eine Drucksache zu erzeugen, wobei das Bildausformungsmittel eine Tintenstrahlaufzeichnungseinheit ist, welche einen Aufzeichnungskopf umfasst, der eine ölige, Partikel umfassende Tinte unter Verwendung eines elektrostatischen Feldes ausstößt, ein Wiederverteilungsmittel zur erneuten Verteilung der Partikel in der öligen Tinte, welche sich in einem Zustand der Ansammlung und/oder Ablagerung befinden, der sich aufgrund einer Unterbrechung des Tintenflusses ausgebildet hat, dadurch gekennzeichnet, dass das Wiederverteilungsmittel eine erneute Verteilung zumindest durch die Drehung von Bewegungsblättern (Mischklingen), Ultraschallvibration, und/oder Ultravibrationsvermischen bewirkt.
(2) Tintenstrahldruckvorrichtung wie zuvor in (1), wobei das Wiederverteilungsmittel genau vor einem Tintenausstoßteil des Aufzeichnungskopfes angeordnet ist.
(3) Tintenstrahldruckvorrichtung wie zuvor unter (1), wobei das Wiederverteilungsmittel in einem festgelegten Intervall, in einem nicht festgelegten Intervall oder kontinuierlich betrieben wird.
(4) Tintenstrahldruckvorrichtung wie zuvor unter (1), wobei das Wiederverteilungsmittel in Form einer Kartusche vorliegt.
(5) Tintenstrahldruckvorrichtung wie zuvor unter (1), wobei die ölige Tinte umfasst: ein nicht wässriges Lösungsmittel mit einem spezifischen Widerstand von nicht weniger als 10⁹ Ohm cm und einer dielektrischen Konstante von nicht mehr als 3,5; und farbige Partikel, die in der nicht wässrigen Lösung dispergiert sind.
(6) Tintenstrahldruckvorrichtung wie zuvor unter (1), welche weiter ein Staubentfernungsmittel umfasst, welches Stäube entfernt, die auf einer Oberfläche des Druckmediums vor und/oder während des Druckens vorhanden sind.
(7) Tintenstrahldruckvorrichtung wie zuvor unter (1), wobei die Bildausformung durchgeführt wird, indem das Printmedium durch Rotation einer Gegentrommel bewegt wird, welche in einer Position angeordnet ist, die dem Aufzeichnungskopf gegenüberliegt, wobei das Druckmedium zwischen dem Aufzeichnungskopf und der Trommel angeordnet ist.
(8) Tintenstrahldruckvorrichtung wie zuvor unter (7), wobei der Aufzeichnungskopf ein Einfachkanal- oder Mehrfachkanal-Aufzeichnungskopf ist und die Bildformung durch das Bewegen des Aufzeichnungskopfes in der Richtung parallel zur Achse der Gegentrommel ausgeführt wird.
(9) Tintenstrahldruckvorrichtung wie zuvor unter (1), wobei die Bildformung durch Transportieren des Druckmediums, das zwischen mindestens ein Paar von Capstan-Walzen eingesetzt ist, ausgeführt wird.
(10) Tintenstrahldruckvorrichtung wie zuvor unter (9), wobei der Aufzeichnungskopf ein Einfachkanal- oder Mehrfachkanalaufzeichnungskopf ist und die Bildformung durch das Bewegen des Aufzeichnungskopfes entlang der Richtung senkrecht zu der Bewegungsrichtung des Druckmediums ausgeführt wird.
(11) Tintenstrahldruckvorrichtung wie zuvor unter (7), wobei der Aufzeichnungskopf ein Volllinienart-Aufzeichnungskopf ist, welcher eine Breite aufweist, die im Wesentlichen gleich jener des Druckmediums ist.
(12) Tintenstrahldruckvorrichtung wie zuvor unter (1), wobei das Wiederverteilungsmittel vor dem Tintenfluss betätigt wird.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist ein schematisches Diagramm, das den gesamten Aufbau einer Tintenstrahldruckeinheit zeigt, die eine Steuereinheit, eine Tintenzuführeinheit und einen Kopfbeabstandungs-/Annäherungsmechanismus für eine Tintenstrahldruckeinrichtung der Erfindung umfasst.
2 ist ein Diagramm, das den Aufbau einer Druckvorrichtung zeigt, die zusätzlich mit einer tintenzirkulierenden Funktion der in 1 dargestellten Tintenzuführeinheit ausgestattet ist.
3 ist eine Vogelperspektive eines spezifischen Beispiels des in 1 gezeigten Tintenausstoßkopfes.
4 ist ein Diagramm, das verwendet wird, um den vergrößerten Querschnitt der in 3 gezeigten Tintenauswurfbildeinheit zu erläutern.
5 ist ein Diagramm, das schematisch den Querschnitt der Umgebung des Tintenausstoßteils eines weiteren Beispiels des Tintenausstoßkopfes zeigt.
6 ist ein Diagramm, das schematisch die Vorderansicht der Umgebung des Tintenausstoßteils noch eines weiteren Beispiels des Tintenausstoßkopfes zeigt.
7 ist ein Diagramm, das schematisch lediglich einen Teil noch eines weiteren Tintenausstoßkopfes zeigt.
8 ist ein schematisches Diagramm des in 7 gezeigten Aufzeichnungskopfes, aus dem die Regelplatten 42 und 42' entfernt wurden.
9 ist ein schematisches Diagramm, das einen Teil des Ausstoßkopfes für ein weiteres Beispiel zeigt, welches ein Paar von im Wesentlichen rechteckig geformten Stützelementen aufweist.
10 ist ein Diagramm, das eine Vorrichtung zeigt, die eine teilweise Abwandlung jener in 2 gezeigten ist.
11 ist eine schematische Querschnittsansicht, die ein Ansammlung und/oder Ablagerung verhinderndes Element und/oder ein Wiederverteilungselement zeigt.
12 ist eine schematische Querschnittsansicht, die ein weiteres Ansammlung und/oder Ablagerung verhinderndes Element und/oder ein Wiederverteilungselement zeigt.
13 ist eine schematische Querschnittsansicht, die noch ein weiteres Ansammlung und/oder Ablagerung verhinderndes Element und/oder ein Wiederverteilungselement zeigt.
14 ist eine schematische Querschnittsansicht, die noch ein weiteres Ansammlung und/oder Ablagerung verhinderndes Element und/oder ein Wiederverteilungselement zeigt.
15 veranschaulicht schematisch den gesamten Aufbau einer bahnartigen Vorrichtung, die einen einseitigen einfarbigen Druck durchführt, als Beispiel der Tintenstrahldruckvorrichtung der vorliegenden Erfindung.
16 veranschaulicht schematisch den gesamten Aufbau einer bahnartigen Vorrichtung, die einen einseitigen Vierfarbendruck durchführt, als weiteres Beispiel der Tintenstrahldruckvorrichtung der vorliegenden Erfindung
17 veranschaulicht schematisch den gesamten Aufbau einer doppelseitigen Vierfarbdruckvorrichtung als weiteres Beispiel der Tintenstrahldruckvorrichtung der Erfindung.
18 veranschaulicht schematisch den gesamten Aufbau einer beidseitigen Vierfarbdruckvorrichtung als noch ein weiteres Beispiel der Tintenstrahldruckvorrichtung der Erfindung.
19 veranschaulicht schematisch den gesamten Aufbau einer einseitigen Vierfarbdruckvorrichtung, bei der ein gerolltes Druckmedium geschnitten und um eine Gegentrommel zur Durchführung des Druckens gewickelt wird, als weiteres Beispiel der Tintenstrahldruckvorrichtung der Erfindung.
20 veranschaulicht schematisch den gesamten Aufbau einer Druckvorrichtung, bei der ein bogenförmiges Druckmedium verwendet wird, als weiteres Beispiel der Tintenstrahldruckvorrichtung der Erfindung.
21 veranschaulicht schematisch den gesamten Aufbau einer Druckvorrichtung bei der ein gerolltes Druckmedium Kapstanrollen eingeführt wird, als weiteres Beispiel der Tintenstrahldruckvorrichtung der Erfindung.
22 veranschaulicht schematisch den gesamten Aufbau einer Druckvorrichtung, bei der ein bogenförmiges Druckmedium befördert wird, indem es zwischen ein Paar von Capstanwalzen eingeführt wird, als weiteres Beispiel der Tintenstrahldruckvorrichtung der Erfindung.
Beschreibung der in den Zeichnungen verwendeten Bezugsziffern und -zeichen

1: Druckmedium-Zuführwalze
2: Staubentfernungseinheit
3: Tintenstrahlaufzeichnungseinhe
4: Gegentrommel (Bildtrommel)
5: Fixiereinheit
6: Druckmedium-Aufwickelwalze
7: automatische Auswurfeinheit
8: Messer (Abschneider)
9: automatische Zuführeinheit
10: Capstanwalze
11: Erdungselement
21: Bilddatenverarbeitungs-Steuereinheit
22: Ausstoßkopf
221: oberer Block
222: unterer Block
22a: Aussstoßschlitz
22b: Ausstoßelektrode
23: ölige Tinte
24: Tintenzuführeinheit
25: Tintentank
26, 26': Tintenzuführvorrichtung
27: Rührelement
28: Tintentemperatursteuerungselement
29: Tintenkonzentrationssteuerungselement
30: Kodierer
31: Kopfbaabstandungs-/Annäherungseinheit
32: Kopf-Unterabtastungsvorrichtung
33: erstes isolierendes Basismaterial
34: zweites isolierendes Basismaterial
35: abgeschrägtes Ende des zweiten isolierenden Basismaterials
36: obere Ebene des zweiten isolierenden Basismaterials
37: Tinteneinflusskanal
38: Tintenrückgewinnungskanal
39: Unterschicht
40: Schlitz
41: Kopfkörper
42, 42': Meniskusregelplatte
43: Tintenschlitz
44: Trennwand
45, 45': Ausstoßpunkt
46: Trennwand
47: Spitze der Trennwand
50, 50': Stützelement
51, 51': Schlitz
52: Trennwand
53: oberes Ende
54: rechteckiges Teil
55: oberes Ende der Trennwand
56: Führungsvorsprung
61, 61': Ventil
70: Rührmotor
71: Rührklinge
72: Pumpe
81: Rührelement
82: Rührer
83: Ultraschallwellen anwendende Wanne
84: Ultraschallvibrationselement
85: Ultraschallvibrator
86: Vibrationsklingen
87: Oszillator
M: Druckmedium

Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass Bilder mithilfe eines Tintenstrahldruckverfahrens, bei dem eine ölige Tinte durch ein elektrostatisches Feld auf ein Druckmedium, das einer Druckvorrichtung zugeführt wird, ausgestoßen wird und die öligen Tintenpartikel wiederverteilt werden, um durch die Ansammlung und Ablagerung entstehende Probleme zu vermeiden.
Das mit der Erfindung verbundene Tintenstrahlverfahren ist jenes, das in der PCT-Veröffentlichtung WO 93/11866 beschrieben ist, wobei von einer Tinte mit hohem elektrischem Widerstand Gebrauch gemacht wird, die zumindest in einem isolierenden Lösungsmittel dispergierte farbige Partikel enthält. Auf solch eine Tinte wird an einer Ausstoßposition ein intensives elektrostatisches Feld angewendet, um dort Ansammlungen der farbigen Partikeln zu bilden und zu bewirken, dass die Ansammlung durch elektrostatische Mittel aus der Ausstoßposition ausgestoßen wird. Da die farbigen Partikel als hoch konzentrierte Ansammlungen ausgestoßen werden, enthalten die Tintentröpfchen lediglich eine geringe Menge an Lösungsmittel. Aufgrund dieser Tatsache werden scharfe und gestochene Bilder hoher Dichte ohne Unschärfe auf Druckinventar oder einem Kunststofffilm, die beide als Druckmedien konzipiert sind, erzeugt.
In der Erfindung wird die Größe der ausgestoßenen Tintentröpfchen durch die Abmessungen der ausstoßenden Elektrode und den Bedingungen der Anwendungen des elektrostatischen Feldes bestimmt. Somit kann man durch Anwenden einer kleinen Ausstoßelektrode und optimierten Bedingungen der Anwendung des elektrostatischen Feldes kleine Tintentröpfchen realisieren, ohne den Durchmesser oder die Schlitzweite der Tintenausstoßdüse zu verringern.
Dementsprechend ist eine feine Steuerung der genauen Bildausformung ohne den begleitenden Nachteil der Verstopfung des Kopfes durch Tinte möglich. Daher stellt die Erfindung ein Tintenstrahldruckverfahren bereit, das in der Lage ist, Drucksachen mit scharfen und gestochenen Bildern zu erzeugen.
Im Folgenden wird ein Beispiel der mit der Erfindung verbundenen Druckvorrichtung detailliert mit Bezug auf 1 erläutert.
1 zeigt schematisch ein strukturelles Beispiel einer Tintenstrahlaufzeichnungseinheit mit einer Steuerungseinheit, einer Tintenzuführeinheit und einem Kopfannäherungs-/Distanzierungsmechanismus.
Wie in 1 gezeigt, umfasst die Tintenstrahlaufzeichnungseinheit 3, die für das vorliegende Tintenstrahldruckverfahren verwendet wird, einen Ausstoßkopf 22 und eine Tintenzuführeinheit 24.
Die Tintenzuführeinheit 24 enthält weiter einen Tintentank 25, eine Tintenzuführeinheit 26 und eine Tintenkonzentrationssteuerungsvorrichtung 29. Der Tintentank 25 ist mit einem Rührelement 27 und einer Tintentemperatursteuerungsvorrichtung 28 versehen. Die Tinte kann im Kopf zirkuliert werden, wie in 2 gezeigt werden wird. In einem solchen Fall besitzt die Tintenzuführeinheit Sammel- und Zirkulationsfunktionen. Das Rührelement 27 hat die Funktion, durch Rühren die Tinte an der Aggregatbildung (Verdichtung/Ansammlung) und Ablagerung zu hindern und/oder die Tinte durch Rühren erneut zu verteilen, um die Ablagerung oder Ansammlung der festen Bestandteile der Tinte zu unterdrücken. Das Rührelement 27 kann ein Ultraschallvibrator sein.
Eine detailliertere Beschreibung wird weiter unten gegeben. Ein Tintentemperatursteuerungsmittel 28 ist auf solche Weise angeordnet, dass es eine konsistente Ausbildung von Bildern hoher Qualität sicherstellt, indem die Änderungen in den Tinteneigenschaften sowie die Änderungen im Punktdurchmesser unterdrückt werden, die durch eine Änderung der Umgebungstemperatur verursacht werden. Verschiedene herkömmlich bekannte Verfahren zur Tintentemperatursteuerung können eingesetzt werden, inklusive des Vorsehens von wärmeerzeugenden oder kühlenden Elementen, wie z. B. eines Erhitzer oder eines Peltierelements, im Tintentank zusammen mit einem Rührelement, das so ausgestaltet ist, dass es eine gleichmäßige Temperaturverteilung im Tank erzielt, und einem Temperatursensor, der beispielsweise ein Thermostat ist, welcher die Temperatur regelt. Die Tintentemperatur beträgt bevorzugt 15-60°C, besonders bevorzugt 20-50°C. Das Rührelement, das so ausgestattet ist, dass es eine gleichmäßige Temperaturverteilung im Tank erzielt, kann gewöhnlich zur Verhinderung der Ablagerung oder Aggregation der festen Bestandteile in der Tinte verwendet werden.
2 zeigt den Aufbau einer Tintenzuführeinheit 24 mit einer Tintensammelfunktion. Wie in der Figur gezeigt ist, besitzt die Tintenzuführeinheit 24 zusätzlich zum Ventil 61 eine Pumpe 26, um dem Ausstoßkopf 22 Tinte zuzuführen, und ein Tintenkonzentrationssteuerungsmittel 29, eine Zirkulationssammelpumpe 26' und ein Ventil 61', die beide für die Zirkulation und Sammlung der Tinte aus dem Kopf verwendet werden.
Als Wiederverteilungsmittel zeigt die Figur einen Rührmotor 70 und Rührklingen 71. Unter Verwendung dieser Vorrichtungen kann eine Tinte, die ölige Tintenpartikel in einem fein dispergierten (verteilten) Zustand enthält, frei von Ansammlungen (Aggregationen) oder Ablagerungen dem Tintenausstoßkopf 22 zugeführt werden. Indem ein Filterelement wie z. B. ein Filter direkt vor dem Ausstoßkopf 22 angeordnet wird, kann man dem Ausstoßkopf 22 Tinte in einem normalen Dispersionszustand zuführen, der weder Papierfasern noch Staub enthält.
Um Bilder hoher Qualität auszugeben, ist die vorliegende Tintenausstoßdruckvorrichtung 3 bevorzugt mit einem Tintenkonzentrationssteuerungsmittel 29 versehen. Die Tintenkonzentration kann durch optische Messung, die Messung der elektrischen Leitfähigkeit, die Messung physikalischer Eigenschaften wie z. B. der Viskosität, oder durch die Anzahl der ausgegebenen Bögen gemessen werden. Im Fall der Steuerung basierend auf der Messung physikalischer Eigenschaften wird ein optischer Detektor, eine Messvorrichtung für die elektrische Leitfähigkeit oder eine Viskositätsmessvorrichtung im Tintentank oder im Tintenflusskanal installiert, wobei solche Vorrichtungen individuell oder in Kombination verwendet werden, und die Steuerung wird mit Hilfe ihrer Ausgangssignale durchgeführt. Wenn die Tintenkonzentration über die Anzahl der gedruckten Bögen gesteuert wird, wird die Zufuhr von einem Tank mit Tintenkonzentrat zur Wiederauffüllung oder von einem Tintenträgertank zur Verdünnung – beide Tanks sind in der Figur nicht gezeigt – basierend auf der Anzahl der Ausdrucke und der Druckfrequenz gesteuert.
In der Figur bezeichnet Bezugsziffer 21 eine Bilddatenverarbeitungs-Steuereinheit, welche die Bildeingangsdaten berechnet und die Zeitgeberimpulse vom Kodierer 30 erhält, welcher in der Kopfdistanzierungs-/Annäherungseinheit 31 vorgesehen ist, einer Gegentrommel oder den Capstanwalzen, und treibt den Kopf durch die Impulse an. Um einen Druckvorgang mit der Tintenauswurfaufzeichnungseinheit 3 durchzuführen, wird die Gegentrommel (Gegenwalze) 4 mit einer hoch präzisen Antriebsvorrichtung angetrieben. Insbesondere wird die Aufzeichnungswalze z. B. durch Verlangsamen der Ausgabe eines Hochpräzisionsmotors mit Hilfe eines Hochpräzisionsgetriebes oder Stahlgürtels angetrieben. Indem ein oder mehrere dieser Mittel zusammen verwendet werden, kann eine Aufzeichnung mit extrem hoher Qualität durchgeführt werden.
Die Bilddatenverarbeitungs-Steuerungseinheit 21 empfängt Bilddaten von einem Bildscanner, einer Magnetplatteneinheit und einer Bilddatenübertragungseinheit und führt eine Farbtrennung für eine Divisionsberechnung der geeigneten Pixelnummern und der Gradations-(Abtönungs-)Nummer auf den farbgetrennten Daten durch und verteilt sie auf jeden Kopf. Um weiter ölige Halbtontintenstrahlbilder durch Verwenden des Tintenausstoßkopfes 22 der Tintenstrahlaufzeichnungseinheit 3 auszugeben, werden auch Flächendeckungswerte berechnet.
Die Bilddatenverarbeitungs-Steuerungseinheit 21 steuert nicht nur die Bewegung des Tintenstrahlausstoßkopfes 22 und das Timing des Ausstoßes der öligen Tinte, sondern auch, wenn notwendig, das Timing für die Bewegung des Druckmediums. Insbesondere werden Bilddaten von einer Magnetplatteneinheit und ähnlichem der Bilddatenverarbeitungs-Steuerungseinheit 21 übergeben. Die Bilddatenverarbeitungs-Steuerungseinheit 21 führt die Berechnung der Ausstoßposition der öligen Tinte und der Punktdeckung an jener Position gemäß den eingegebenen Bilddaten durch. Diese verarbeiteten Daten werden einmal in einem Puffer gespeichert. Indem die Kopfdistanzierungs-/Annäherungseinheit 31 verwendet wird, bewegt die Bilddatenverarbeitungs-Steuerungseinheit 21 den Ausstoßkopf 22 an eine Position in der Nähe des Druckmediums, welches sich mit der Bildgebungswalze in Kontakt befindet. Der Abstand zwischen dem Ausstoßkopf 22 und der Oberfläche der Bildgebungswalze wird während der Aufzeichnung durch eine mechanische Abstandssteuerung wie z. B. mit einer Klopfwalze oder durch die Steuerung einer Kopfdistanzierungs-/Annäherungseinheit, die durch die Signale von einem optischen Abstandsdetektor betrieben wird, auf einem vorbestimmten Wert gehalten. Der Ausstoßkopf 22 kann einen Einfachkanalkopf, Mehrfachkanalköpfe oder Volllinienköpfe umfassen.
Wenn ein Einfachkanalkopf oder ein Mehrfachkanalkopf als Ausstoßkopf verwendet wird, wird der Ausstoßteil (die Ausstoßteile) im Wesentlichen parallel zur Förderrichtung des Druckmediums angeordnet. Eine Hauptabtastung wird durch die Bewegung des Ausstoßkopfes in der axialen Richtung der Gegenwalze durchgeführt, während eine Unterabtastung durch die Drehung der Gegenwalze durchgeführt wird, um dadurch die Bildaufzeichnung durchzuführen. Diese Bewegungen der Gegenwalze und des (der) Auswurfkopfes (Auswurf köpfe) werden durch die Bilddatenverarbeitungs-Steuerungseinheit 21 gesteuert und der Kopf (die Köpfe) stößt (stoßen) auf Grundlage der Ausstoßposition und der Punktabdeckung, die durch die oben genannte Berechnung erhalten wurden, eine ölige Tinte auf das Druckmedium aus. Somit wird in Übereinstimmung mit der Dichteverteilung des Originals ein Punktbild mit der öligen Tinte aus dem Druckmedium ausgebildet. Dieser Vorgang geht weiter, bis ein vorbestimmtes Tintenbild auf dem Druckmedium vollendet ist.
Andererseits sind, wenn die Ausstoßköpfe 22 Volllinienausstoßköpfe mit einer Länge im Wesentlichen gleich der Breite der Walze sind, die Ausstoßteile im Wesentlichen senkrecht zur Förderrichtung des Druckmediums angeordnet. Wenn das Druckmedium den Abbildungspunkt mit Hilfe der Drehung der Gegenwalze passiert, wird ein aus der öligen Tinte aufgebautes Bild ausgeformt, um eine Drucksache zu erzeugen.
Nach Vollenden des Druckens wird der Ausstoßkopf 22 von der Position in der Nähe der Bildgebungstrommel zum Schutz zurückgefahren, wobei lediglich der Ausstoßkopf 22 zurückgezogen werden kann oder zusammen mit der Tintenzuführvorrichtung 24 zurückgezogen werden kann.
Dieses Distanzierungs-/Annäherungselement 31 hat die Wirkung, den Aufzeichnungskopf um mindestens 500 μm von der Bildaufzeichnungswalze 4 zu trennen, außer während der Bildgebung. Solch ein Trennvorgang kann mit einem Gleitmechanismus oder mit einem auf einer gewissen Achse fixierten Arm durchgeführt werden, um welche der Arm gedreht wird, um eine pendelähnliche Bewegung des Kopfes zu bewirken. Mit solch einem Zurückfahren des Kopfes während des Unterbrechungszeitraums wird der Kopf vor physikalischer Beschädigung oder Verschmutzung geschützt, wodurch eine lange Lebensdauer erzielt wird.
Im Folgenden wird der Ausstoßkopf 22 unter Verwendung der 3-9 erläutert, welche verwendet werden, um den Tintenausstoßkopf 22 zu beschreiben, mit dem die in 1 gezeigte Tintenstrahlaufzeichnungseinheit ausgestattet ist. Jedoch ist der Schutzbereich der Erfindung nicht auf die folgenden Beispiele beschränkt.
3 und 4 veranschaulichen ein Beispiel eines Kopfes, mit dem die Tintenstrahlbildgebungseinheit ausgestattet ist. Der Ausstoßkopf 22 besitzt einen Tintenausstoßschlitz, der zwischen einem oberen Block 221 und einem unteren Block 222 gebildet ist, die beide aus isolierenden Grundmaterialien hergestellt sind, und die Spitze des Kopfes bildet den Ausstoßschlitz 22a. Eine Ausstoßelektrode 22b ist im Schlitz angeordnet und der Schlitz wird mit Tinte 23 gefüllt, die von einer Tintenzuführeinheit zugeführt wird. Als isolierendes Grundmaterial kann Kunststoff, Glas oder Keramik verwendet werden. Die Ausstoßelektrode 22b kann durch wohlbekannte Verfahren hergestellt werden, wie z. B. ein Verfahren, das Vakuumabscheidung, Sputtering oder stromloses Metallisieren eines elektrisch leitfähigen Materials umfasst, inklusive Aluminium, Nickel, Chrom, Gold oder Platin auf dem unteren Block 222 aus einem isolierenden Grundmaterial, Beschichten mit einem Fotolack, Belichten des Fotolacks durch eine Maske mit dem vorgeschriebenen Elektrodenmuster, Entwickeln des belichteten Fotolacks, um ein Fotolackmuster der Ausstoßelektrode 22b zu entwickeln und bildweises Ätzen des leitfähigen Materials, oder ein Verfahren, das auf der mechanischen Abtragung des leitfähigen Materials basiert, oder Kombinationen dieser Verfahren.
An die Ausstoßelektrode 22b des Ausstoßkopfes 22 wird ein Potenzial angelegt, das durch die ein Bildmuster darstellenden digitalen Signale moduliert ist. Wie in 3 gezeigt ist, ist eine Bildaufzeichnungswalze so angeordnet, dass sie der Ausstoßelektrode 22b zugewandt ist und als Gegenelektrode der Ausstoßelektrode 22b wirkt, und ein Druckmedium wird auf die Bildaufzeichnungswalze geladen. Mit Anlegen der Spannung wird ein elektrischer Stromkreis zwischen der Ausstoßelektrode 22b und der Bildaufzeichnungswalze, die als Gegenelektrode wirkt, gebildet, wodurch die ölige Tinte 23 veranlasst wird, aus dem Ausstoßschlitz 22a des Ausstoßkopfes 22 ausgestoßen zu werden, und ein Bild wird auf dem auf die Bildaufzeichnungswalze geladenen Druckmedium ausgeformt.
Die Breite der Elektrode 22b sollte zur Ausbildung von Bildern hoher Qualität so gering wie möglich sein. Obwohl der spezifische numerische Wert abhängig von den Bedingungen wie z. B. des Elektrodenabstands und der angelegten Spannung variiert, wird eine Spitze von 5-100 μm Breite allgemein verwendet.
Wenn z. B. die Spitze der Ausstoßelektrode 22b 20 μm breit ist, kann ein 40 μm messender Punkt auf dem Druckmedium 9 ausgebildet werden, mit einem Abstand von 1,0 mm zwischen der Elektrode 22b und der als Gegenelektrode wirkenden Bildgebungswalze 4, unter Anlegen einer Spannung von 3 kV zwischen diesen beiden Elektroden für 0,1 ms.
5 und 6 zeigen schematisch die Querschnitts- bzw. Frontansicht der Umgebung des Tintenausstoßteils in einer anderen Art von Ausstoßkopf. In den Figuren bezeichnet Symbol 22 einen Ausstoßkopf, der ein erstes isolierendes Grundmaterial 33 mit sich verjüngender Form besitzt. Ein zweites isolierendes Grundmaterial 34 ist diesem ersten isolierenden Grundmaterial 33 mit einem Zwischenraum dazwischen zugewandt und an der Spitze dieses zweiten isolierenden Grundmaterials 34 ist ein abgeschrägter Teil 35 ausgebildet. Dieses erste und zweite isolierende Grundmaterial sind z. B. aus Plastik, Glas oder Keramik. Auf der oberen Ebene 36, die einen spitzen Winkel mit dem abgeschrägten Teil 35 des zweiten isolierenden Grundmaterials 34 bildet, sind eine Vielzahl von Ausstoßelektroden 22b als ein elektrostatisches Feld ausbildende Mittel an den Ausstoßteilen vorgesehen. Die Spitzen dieser mehreren Elektroden 22b erstrecken sich in die Nähe der oben beschriebenen oberen Ebene 36 und stehen über das Ende des ersten isolierenden Grundmaterials 33 hervor, wodurch sie Tintenausstoßteile bilden. Der Zwischenraum zwischen dem ersten und zweiten isolierenden Grundmaterial 33, 34 bildet einen Tinteneinströmungsweg 37 als Mittel zur Zufuhr der Tinte 23 zum Ausstoßpunkt, und ein Tintenrückgewinnungskanal 38 ist unter der unteren Seite des zweiten isolierenden Grundmaterials 34 ausgebildet. Die Ausstoßelektroden 22b sind auf dem zweiten isolierenden Grundmaterial 34 mit einem elektrisch leitenden Material wie z. B. Aluminium, Nickel, Chrom, Gold oder Platin gemäß irgendeinem herkömmlich wohlbekannten Verfahren ausgebildet, wie oben beschreiben wurde.
Jede Elektrode 22b ist so ausgebildet, dass sie voneinander elektrisch isoliert sind. Die Länge, mit welcher die Spitze der Ausstoßelektrode 22b über das Ende des isolierenden Basismaterials 33 hervorsteht, sollte 2 mm nicht übersteigen. Der Grund zur Einschränkung der Länge des Vorsprungs über den obigen Bereich ist jener, dass wenn diese Länge zu groß wird, der Tintenmeniskus nicht das Ende der Ausstoßelektrode erreicht, wodurch das Ausstoßen der Tinte schwierig gemacht wird oder die Aufzeichnungsfrequenz verringert wird. Der Zwischenraum zwischen dem ersten und zweiten isolierenden Basismaterial 33, 34 beträgt bevorzugt von 0,1-3 mm. Der Grund der Einschränkung des Zwischenraums auf den obigen Bereich ist jener, dass engere Zwischenräume als dieser Bereich eine Tintenzufuhr schwierig gestalten und auch einen Abfall der Aufzeichnungsfrequenz bewirkten, und dass ein breiterer Zwischenraum den Tintenmeniskus instabil macht, wodurch verursacht wird, dass der Tintenausstoß inkonsistent ist. Die obige Ausstoßelektrode 22b ist mit einer Bilddatenverarbeitungs-Steuerungseinheit 21 verbunden, welche während des Druckens eine Spannung an die Ausstoßelektrode anlegt, um zu bewirken, dass die Tinte auf der Ausstoßelektrode ausgestoßen wird. Auf diese Weise wird die Bildgebung auf ein Druckmedium (in der Figur nicht gezeigt), das dem Ausstoßpunkt zugewandt angeordnet ist, durchgeführt. Die der Tintentröpfchenausstoßrichtung des Einflusskanals 37 gegenüberliegende Richtung ist mit dem Tintenzufuhrmittel der Tintenführvorrichtung verbunden, das in der Figur nicht gezeigt ist. Die Unterschicht 39 ist auf der gegenüberliegenden Seite zur Oberfläche des zweiten isolierenden Grundmaterials 34 gegenüber jener Oberfläche vorgesehen, auf welcher die Ausstoßelektroden ausgebildet sind, mit einem Zwischenraum dazwischen, welcher einen Tintenrückgewinnungskanal 38 bildet. Der Zwischenraum des Rückgewinnungskanals 38 ist bevorzugt 0,1 mm groß oder größer. Der Grund, aus welchem der Zwischenraum auf den obigen Bereich eingeschränkt ist, ist jener, dass wenn der Zwischenraum zu eng ist, die Tintenrückgewinnung schwierig wird, was zu Tintenaustritt führt. Der Tintenrückgewinnungskanal 38 ist mit dem Tintenrückgewinnungselement einer Tintenzuführvorrichtung verbunden, die in der Figur nicht gezeigt sind. Im Fall, in welchem ein gleichmäßiger Tintefluss auf dem Ausstoßpunkt benötigt wird, können dünne Nuten 40 zwischen dem Ausstoßpunkt und dem Tintenrückgewinnungskanal vorgesehen werden. 6 ist ein schematisches Diagramm von vorne der Umgebung des Tintenausstoßpunkts, in welchem eine Vielzahl von Nuten 40 auf der Abschrägung des zweiten isolierenden Basismaterials 34 vorgesehen sind, das von der Nähe der Grenze mit der Elektrode 22b zum Tintenrückgewinnungskanal 38 verläuft. Diese mehreren Nuten 40, welche mehrfach nebeneinander in der Richtung des Arrays des Ausstoßelektrode 22b angeordnet sind, haben die Wirkung, eine konstante Menge der Tinte in der Nähe der Öffnung in der Seite der Elektrode 22b aus der Öffnung in der Ausstoßelektrode 22b durch eine Kapillarkraft anzuziehen, welche durch die Größe der Elektrodenöffnung bestimmt wird, und die angezogene Tinte in den Rückgewinnungskanal 38 abzulassen. Um diese Effekte zu erzielen, besitzen die Nuten 40 die Funktion, einen Tintenfluss mit einer konstanten Schichtdicke in der Nähe der Spitze des Ausstoßes zu bilden. Hinsichtlich der Form und Größe der Nuten 40, die so konzipiert sind, dass sie eine ausreichende Kapillarkraft ausüben, wird die Breite bevorzugt zwischen 10-200 μm und die Tiefe bevorzugt zwischen 10-300 μm festgelegt. Die Nuten 40 sind in einer Anzahl vorgesehen, die notwendig, um einen gleichmäßigen Tintenfluss auf der gesamten Oberfläche des Kopfes zu bilden.
Die Breite der Spitze der Ausstoßelektroden 22b sollte für die Bildung von Bildern hoher Auflösung so gering wie möglich sein. Gewöhnlich ist eine Spitzenbreite von 5-100 μm bevorzugt, obwohl der spezifische numerische Wert sich abhängig von dem Elektrodenabstand, der angelegten Spannung usw. ändert.
Ein weiteres Beispiel des Ausstoßkopfes, der bei der Ausführung der Erfindung verwendet wird, ist in 7 und 8 dargestellt. 7 zeigt schematisch einen Teil eines solchen Kopfes zur Erläuterung. Der Kopf 22 besteht aus einem Kopfkörper 41, der aus einem isolierenden Material wie z. B. Kunststoff, Keramik oder Glas hergestellt ist, und Meniskus regulierenden Platten 42 und 42'. In der Figur bezeichnet Symbol 22b eine Ausstoßelektrode, die eine Spannung zur Bildung des elektrostatischen Felds am Ausstoßpunkt anlegt. Weiter wird eine detailliertere Beschreibung des Kopfkörpers mit Bezug auf 8 gemacht, in welcher die Meniskus regulierenden Platten 42 und 42' entfernt sind. Senkrecht zur Kante des Kopfkörpers 41 sind eine Vielzahl von Tintenschlitzen 43 für die Tintenzirkulation vorgesehen. Die Form und Größe des Tintenschlitzes 43, welche in dem Bereich liegend konzipiert sind, den die Kapillarkraft erreicht, um einen gleichmäßigen Tintenfluss zu erzielen, sollte bevorzugt 10-200 μm breit und 10-300 μm tief sein. Die Ausstoßelektrode 22b ist in jedem Tintenschlitz 43 vorgesehen. Diese Elektroden können aus einem isolierenden Material bestehenden Kopfkörper 40 unter Verwendung eines elektrisch leitfähigen Materials wie z. B. Aluminium, Nickel, Chrom, Gold oder Platin ausgebildet sein, und zwar gemäß den wohlbekannten in der Beschreibung des Beispiels der Bildgebungseinheit genannten Verfahren, um gänzlich oder teilweise die Oberfläche des Schlitzes 43 abzudecken. Jede der Vielzahl von Ausstoßelektroden ist von der anderen elektrisch isoliert. Zwei benachbarte Schlitze bilden eine einzige Zelle und an der Spitze der Trennwand 44, die in der Mitte der Zelle platziert ist, sind Ausstoßpunkte 45, 45' vorgesehen. An diesen Ausstoßpunkten 45, 45' ist die Trennwand dünner als ihr verbleibender Bereich hergestellt, wodurch scharfe Kanten gebildet werden. Solch ein Aufbau des Kopfkörpers kann mit Hilfe jedes im Stand der Technik bekannten Verfahrens erzeugt werden, inklusive der mechanischen Bearbeitung, des Ätzens oder Gießens eines Blocks aus isolierendem Material. Die Dicke der Trennwand beträgt bevorzugt von 5-100 μm und der Durchmesser der Krümmung an der geschärften Kante liegt bevorzugt im Bereich von 5-50 μm. Die Ecke des Punkts kann geringfügig abgeschrägt sein, wie z. B. bei dem in der Figur gezeigten Punkt 45'. Die Figur zeigt lediglich zwei Zellen und die Zellen sind mit der Trennwand 46 getrennt und ihre Spitze 47 ist auf solche Weise abgeschrägt, dass die Spitze 47 relativ zu den Ausstoßpunkten 45 und 45' zurücksteht (zurückversetzt ist). Eine Tintenzuführvorrichtung einer Tintenzuführeinheit, die in den Figuren nicht gezeigt sind, führt dem Ausstoßpunkt über die Tintenschlitze Tinte aus der mit I bezeichneten Richtung zu. Weiter wird überschüssige Tinte von einer in der Figur nicht gezeigten Tintenrückgewinnungsvorrichtung in der mit 0 bezeichneten Richtung gesammelt. Eine detailliertere Beschreibung wird weiter unten gegeben. Somit wird der Ausstoßpunkt stets mit frischer Tinte versorgt. In solch einem Zustand des Kopfkörpers wird die Tinte aus dem Ausstoßpunkt auf ein Druckmedium ausgestoßen, das auf einer Bildgebungs-(Gegen-)Walze (nicht in der Figur gezeigt) angebracht ist, die dem Ausstoßpunkt zugewandt ist, indem eine von den Bilddaten modulierte Signalspannung an der Ausstoßelektrode angelegt wird, und ein Bild wird auf dem Druckmedium gebildet.
Noch ein weiteres Beispiel des Ausstoßkopfes ist mit Bezug auf 9 beschrieben. Wie in 9 dargestellt, besitzt der Ausstoßkopf 22 ein Paar von Stützelementen 50, 50' aus im Wesentlichen rechteckigen Tafeln aus Kunststoff, Glas oder Keramik mit einer Dicke von 1-10 mm. Auf eine Seite jeder Tafel sind mehrere rechteckige Schlitze 51, 51' gebildet (nicht in der Figur gezeigt), die zueinander parallel und mit Abständen verlaufen, die der Aufzeichnungsauflösung entsprechen. Jeder Schlitz 51, 51' ist bevorzugt 10-200 μm breit und 10-300 μm tief und in jedem Schlitz ist eine Ausstoßelektrode 22b ausgebildet, die die Oberfläche des Schlitzes gänzlich oder teilweise abdeckt. Indem mehrere Schlitze 51, 51' auf einer Oberfläche der Stützelemente 50, 50' gebildet werden, ergeben sich mehrere Trennwände 52 zwischen jedem Schlitz 51. Die Stützelemente 50, 50' werden miteinander an den Oberflächen gegenüber den Ebenen verbunden, auf welchen die Schlitze gebildet wurden. Als Ergebnis besitzt der Ausstoßkopf 22 auf seiner äußeren Oberfläche Schlitze 51, 51', durch welche die Tinte fließt. Dies Schlitze 51, 51', die auf jedem Stützelement 50, 50' vorgesehen sind, werden miteinander in einem 1:1 Verhältnis über das obere Ende 53 des Ausstoßkopfes 22 verbunden. Ein rechteckiger Teil 54, wo die beiden Schlitze miteinander verbunden sind, ist vom oberen Ende 53 des Ausstoßkopfes 22 um einen vorbestimmten Abstand (50-500 μm) zurückversetzt. In anderen Worten ist auf beiden Seiten jedes rechteckigen Teils 54 ein oberes Ende 55 jeder Trennwand 52 jedes Stützelements 50, 50' auf solche Weise vorgesehen, dass das obere Ende 55 auf dem rechteckigen Teil 54 hervorsteht. Zudem steht von jedem rechteckigen Teil 54 ein Führungsvorsprung 56 aus einem isolierenden Material, wie z. B. jener zuvor beschriebenen, hervor, um einen Ausstoßpunkt zu bilden. Wenn eine Tinte in dem so aufgebauten Ausstoßkopf 22 zirkuliert wird, wird die Tinte dem rechteckigen Ende 54 durch jeden Schlitz 51 zugeführt, der auf der äußeren Oberfläche des Stützelements 50 vorgesehen ist, und wird über jeden unteren Schlitz 51', der in dem auf der gegenüberliegenden Seite angeordneten Stützelement 50' ausgebildet ist, ausgestoßen. Um einen gleichmäßigen Tintenfluss zu erleichtern, ist der Ausstoßkopf 22 um einen vorbestimmten Winkel abgeschrägt, so dass die Zuführseite (Stützelement 50) oberhalb in Bezug auf die Ablassseite (Stützelement 50') platziert ist. Wenn die Tinte auf diese Weise zirkuliert wird, befeuchtet die durch jedes rechteckige Ende 54 durchtretende Tinte oberhalb entlang jedes Vorsprungs 56 und bildet dabei einen Tintenmeniskus in der Nähe des rechteckigen Endes 54 und des Vorsprungs 56. Unter dem Zustand, in dem ein unabhängiger Tintenmeniskus an jedem rechteckigen Ende 54 mit Anlegen einer Spannung an der Ausstoßelektrode 22b gemäß den Bilddaten relativ zur Bildgebungswalze (nicht gezeigt in der Figur), auf der ein Druckmedium gehalten wird und die so angeordnet ist, dass sie dem Ausstoßpunkt zugewandt ist, ausgebildet wird, wird die Tinte aus den Ausstoßpunkten ausgestoßen und ein Bild wird auf dem Druckmedium gebildet. Alternativ kann die Tinte zwangsweise zirkuliert werden, indem eine die auf den äußeren Oberflächen der Stützelemente 50, 50' ausgebildeten Schlitze versiegelnde Abdeckung gebildet wird, wodurch ein rohrförmiger Tintenflusskanal gebildet wird. Bei diesem Aufbau muss der Ausstoßkopf 22 nicht abgeschrägt sein.
Der unter Verwendung der 3-9 beschriebene Kopf 22 kann einen Instandhaltungsteil wie z. B. ein Kopfsäuberungsmittel besitzen, wenn notwendig. Wenn z. B. eine Unterbrechungsperiode andauert oder wenn irgendetwas ungewöhnliches an der Bildqualität vorfällt, kann ein erwünschter Zustand wiederhergestellt werden, indem Mittel zum Abwischen der Spitze des Ausstoßkopfes mit einem weichen Pinsel oder Tuch verwendet werden, lediglich ein reines Tintenlösungsmittel zirkuliert wird oder der Kopf zusammen mit der Zufuhr oder Zirkulierung eines Tintenlösungsmittels abgesaugt wird, individuell oder in Kombination. Um zusätzlich eine Tintenverfestigung zu verhindern, ist es wirkungsvoll, den Kopf in einer mit dem Dampf eines Tintenlösungsmittels gefüllten Abdeckung zu halten oder den Kopf zu kühlen, um die Verdampfung des Tintenlösungsmittels zu unterdrücken. In dem Fall, in dem der Kopf ernsthaft verschmutzt wurde, ist es wirkungsvoll, die Tinte zwangsweise vom Ausstoßpunkt abzusaugen, zwangsweise Luft, Tinte oder den Strahl eines Tintenlösungsmittels aus dem Tintenflusskanal einzuführen oder Ultraschallwellen auf den in einem Tintenlösungsmittel eingetauchten Kopf anzuwenden. Diese Verfahren können individuell oder in Kombination verwendet werden. Im Folgenden wird die Wiederverteilung der Tinte beschrieben. Wenn eine Tinte in einem Tintentank aufgrund der Unterbrechung des Tintenflusses stationär bleibt und die Tintenpartikel darin sich ansammeln (verklumpen) und/oder ablagern, findet ein Rohrverstopfen oder Kopfverstopfen statt, was zu einem instabilen Tintenausstoß führt. Um solche Verstopfungsprobleme zu verhindern, wird ein homogen dispergierter (verteilter) Zustand der Tintenpartikel wiederhergestellt, indem die Ansammlung oder Ablagerung durch Rühren oder Vibration erneut verteilt wird. Jede Maßnahme kann individuell oder in Verbindung angewendet werden, abhängig vom Volumen sowie von der Art der Tinte. Weiter kann die Maßnahme zu jedem Zeitpunkt ausgeübt werden, mit einem festen Intervall oder durchgehend. Obwohl ein wiederverteilendes Element, das auf der stromaufwärts gelegenen Seite des Tintenauswurfteils angeordnet ist, dispergierte Tintenpartikel homogen dem Tintenausstoßteil zuführen kann, ist es effektiver, einen Rührer unmittelbar vor dem Tintenausstoßteil vorzusehen. In Fällen, in dem die Tinte nach einer Unterbrechung des Tintenflusses zum Fließen angetrieben wird, ist es wirkungsvoll, dass die Wiederverteilungselemente vor dem Beginn des Tintenflusses aktiviert werden sollten, um zu verhindern, dass die Aggregate (Ansammlungen) oder Ablagerungen in den Tintenausstoßteil eingeführt werden. Indem des Weiteren ein kartuschenartiges Wiederverteilungselement austauschbar im Tintenflussweg vorgesehen wird, wird es möglich, das am meisten geeignete Wiederverteilungselement auszuwählen, das sich in der Wiederverteilungswirkung in Abhängigkeit vom Tintenvolumen oder der Tintenart unterscheidet. Gleichzeitig wird die Wartungsfähigkeit verbessert.
Spezifische Beispiele des wiederverteilenden Elements umfassen einen Rührer, der mit scheiben- oder propellerförmigen Rührklingen ausgestattet ist, die sich mit 1-3000 Umdrehungen pro Minute drehen, und einen Ultravibrationsmischer, der die Aggregate rührt und durch Ultraschallvibration verteilt.
Als kommerziell erhältlich Vorrichtungen, die eine dispergierende (verteilende) Wirkung ausüben, kann ein Homogenisierer, bei dem die Aggregate durch die Drehung von Rührklingen (hergestellt von Nippon Seiki Manufacturing Co., Ltd.) verteilt werden, ein Ultraschallhomogenisierer, der die Aggregate durch Ultraschallvibration dispergiert (hergestellt von Nippon Seiki Manufacturing Co., Ltd.), eine Ultraschallfiltermaschine, die die Aggregate dispergiert, indem eine Filterfläche schnell vibriert wird (hergestellt von Ginsen Co., Ltd.), und ein Ultravibrationsrührer (Ultravibrations-α-Rührer von Nihon Techno Co., Ltd.) genannt werden.
Jede dieser oben genannten Vorrichtungen wird bevorzugt in einer willkürlich verkleinerten oder abgewandelten Form in der Erfindung eingesetzt. Diese wiederverteilenden Elemente können einen einzigen Wirkungsmodus wie z. B. Rühren und Mischen aufweisen, jedoch weisen sie häufig mehrere Maßnahmen auf, um die Wiederverteilung effektiv durchzuführen.
15-20 sind schematische Diagramme, die jeweils den Aufbau einer Druckvorrichtung zeigen, die mit der Tintenstrahlbildaufzeichnungsvorrichtung 3 ausgestattet ist, in welcher ein wiederverteilendes Element installiert ist. Jedoch ist der Schutzbereich der Erfindung nicht auf die folgenden Beispiele beschränkt.
15-20 sind schematische Diagramme, die jeweils den Aufbau einer Druckvorrichtung zur Durchführung eines Druckens durch Bewegung eines Druckmediums zusammen mit der Drehung einer Gegenwalze gemäß der Erfindung zeigen.
15-18 sind schematische Diagramme, die jeweils den Aufbau einer bogenartigen Druckvorrichtung zeigen, in denen eine Rolle eines Druckmediums mit Hilfe einer Gegenwalze, einer Druckmediumzuführrolle und einer Druckmediumaufwickelrolle oder einer Führungsrolle gestreckt wird. 15 ist ein Diagramm, das eine bogenartige Druckvorrichtung zum Durchführen eines einseitigen, einfarbigen Drucks zeigt, 16 ist eines zur Durchführung von einseitigem Vierfarbendruck, und 17 und 18 sind jene zur Durchführung von doppelseitigem Vierfarbendruck.
Weiter ist 19 ein schematisches Diagramm, das eine einseitige Vierfarbdruckvorrichtung zeigt, in welcher eine Rolle mit Druckmedium in Bögen geschnitten wird, wobei die sich ergebenden Bögen um eine Gegenwalze gewickelt werden, und 20 ist ein Diagramm, das eine Druckvorrichtung zeigt, welche ein bogenförmiges Druckmedium verwendet.
Andererseits sind 21 und 22 schematische Diagramme, die jeweils den Aufbau einer Druckvorrichtung zum Durchführen von Drucken durch Halten und Fördern eines Druckmediums mit einem Paar von Capstanwalzen gemäß der Erfindung zeigen. 21 ist ein schematisches Diagramm, das eine Druckvorrichtung zeigt, die eine Rolle mit Druckmedium verwendet, während 22 einen schematischen Aufbau einer Druckvorrichtung zeigt, die ein bogenförmiges Aufzeichnungsmedium verwendet.
In erster Linie wird der Druckvorgang gemäß der Erfindung mit Bezug auf das Diagramm der Druckvorrichtung zum Durchführen von einseitigem einfarbigem Druck auf ein rollenförmiges Druckmedium gemäß 15 beschrieben.
Die Tintenstrahldruckvorrichtung, die in 15 gezeigt ist (im Folgenden manchmal auch als „Druckvorrichtung" genannt), umfasst eine Druckmediumzuführrolle 1, ein Staub- und Papierpulver eliminierendes Element 2, eine Tintenstrahlbildaufzeichnungseinheit 3, eine Gegen- (Bildgebungs-)Walze 4, die an der der Bildaufzeichnungseinheit 3 zugewandten Position mit einem dazwischen liegenden Druckmedium angeordnet ist, eine Fixiereinheit 5 und ein Druckmediumaufwickelrolle 6.
Nach Entfernen von Staub und ähnlichem auf dem von der Druckmediumzuführrolle zugeführten Druckmedium mit Hilfe des Staub- und Papierpulver entfernenden Elements 2 wird die Tinte bildweise aus dem Tintenausstoßkopf (später beschrieben) der Bildgebungseinheit 3 auf das Druckmedium auf der Bildgebungswalze 4 ausgestoßen, wodurch ein Druckbild aufgezeichnet wird. Nachdem das Bild auf dem Druckmedium durch das Fixierelement 5 fixiert wurde, wird das Druckmedium, das zu Ende bedruckt wurde, um die Druckmediumaufwickelrolle 6 aufgewickelt.
Die Gegen-(Bildgebungs-)Walze 4 umfasst eine Metallrolle, eine Rolle mit einer elektrisch leitfähigen Gummischicht auf der Oberfläche, oder eine isolierende Walze, die z. B. aus Kunststoff, Glas oder Keramik hergestellt ist und eine Metallschicht auf ihrer Oberfläche aufweist, die durch Dampfabscheidung oder Metallplattierung vorgesehen ist, um so als die Gegenelektrode zur Tintenstrahlelektrode des Ausstoßkopfes zu wirken. Somit kann ein effektives elektrisches Feld zwischen der Gegen-(Bildgebungs-)Walze 4 und dem Tintenausstoßteil der Bildgebungseinheit 3 ausgebildet werden. Es ist auch wirkungsvoll, ein Heizelement auf der Bildgebungswalze 4 vorzusehen und die Temperatur der Walze zur Verbesserung der Bildqualität anzuheben. Da die Fixierung der ausgestoßenen Tintentröpfchen auf dem Druckmedium durch diese Maßnahme beschleunigt wird, wird eine Unschärfe weiter vermieden.
Des Weiteren werde die physikalischen Eigenschaften der ausgestoßenen Tintentröpfchen auf dem Druckmedium dadurch kontrolliert, dass die Walzentemperatur konstant gemacht wird, was zu einer konsistenten und gleichmäßigen Punktbildung führt. Um die Walzentemperatur konstant zu machen, ist es besonders bevorzugt, auch eine Kühlvorrichtung vorzusehen.
Als Verfahren zur Eliminierung von Staub und Papierpulvern kann ein nicht berührendes Verfahren, wie z. B. eine Saugentfernung, eine Blasentfernung oder eine elektrostatische Entfernung verwendet werden, sowie ein Kontaktverfahren, das eine Bürste oder Rolle verwendet.
In der vorliegenden Erfindung wird ein Luftabsaugverfahren, ein Luftgebläseverfahren oder eine Kombination dieser verwendet.
Das Druckmedium M, das aus der Druckmediumzuführrolle 1 zugeführt wird, wird unter Zug gesetzt, indem die Druckmedimaufwickelrolle 6 angetrieben wird, und wird mit der Bildgebungs-(Gegen-)Walze 4 in Kontakt gebracht, wodurch die Tintenstrahlbildgebungseinheit 3 daran gehindert wird, durch zufälligen Kontakt mit dem Bogen des vibrierenden Druckmediums dieses während der Bildgebung zu beschädigen.
Alternativ ist es möglich, das Druckmedium M daran zu hindern, die Tintenstrahlbildgebungseinheit 3 zu berühren, indem Elemente angeordnet werden, die das Druckmedium lediglich in der Nähe der Bildgebungsposition der Tintenstrahlaufzeichnungseinheit in engen Kontakt mit der Bildgebungs-(Gegen-)Walze 4 bringen, und diese Elemente zumindest betätigt werden, wenn die Bildgebung durchgeführt wird. Insbesondere können z. B. Andruckrollen an den stromaufwärts und stromabwärts gelegenen Seiten der Bildgebungsposition auf der Walze angeordnet werden. Insbesondere werden Andruckrollen, Führungen, elektrostatische Adsorption usw. wirkungsvoll eingesetzt.
Das so mit der öligen Tinte gebildete Bild wird durch die Fixiereinheit 5 verstärkt. Die Bildfixierung kann durch verschiedene im Stand der Technik bekannte Verfahren durchgeführt werden, wie z. B. durch Wärmefixierung oder Lösungsmittelfixierung. Als Wärmefixierung werden gewöhnlich die Bestrahlung mit einer Infrarotlampe, einer Halogenlampe oder einer Xenonblitzlampe, die Heißluftfixierung mit einem Erhitzer oder eine Fixierung mit einer heißen Rolle verwendet. Die Blitzfixierung unter Verwendung einer Xenonlampe ist als Fixierverfahren für elektrofotografische Tonerbilder wohlbekannt und besitzt den Vorteil, in einem kurzen Zeitraum vollständig zu fixieren. Wenn ein beschichtetes Papier verwendet wird, bewirkt ein schneller Temperaturanstieg eine abrupte Verdampfung der Feuchtigkeit und bildet so Unebenheiten in der Papieroberfläche, ein Phänomen, das häufig Blasenbildung genannt wird. Daher ist es bevorzugt, die Blasenbildung zu verhindern, indem die Temperatur des Papiers allmählich angehoben wird, und zwar durch Einsatz mehrerer Fixierelemente, wobei der Abstand von jedem Element zum Druckmedium oder die jedem Element zugeführte Leistung geeignet geändert wird.
Bei der Lösungsmittelfixierung wird ein Lösungsmittel wie z. B. Methanol oder Ethylacetat, die die Harzbestandteile in der Tinte auflösen können, aufgesprüht oder das Medium wird dem Dampf eines solchen Lösungsmittels ausgesetzt, und der überschüssige Lösungsmitteldampf wird gesammelt.
Es ist erwünscht, das auf dem Druckmedium ausgebildete Bild nach der Ausbildung des mit der öligen Tinte geformten Bildes mit dem Ausstoßkopf 22 vor jeglichem Kontakt zu bewahren, bis der Schritt der Bildfixierung mit der Fixiereinheit 5 durchgeführt ist.
16-18 sind Diagramme, die jeweils den beispielhaften Aufbau einer ein- oder zweiseitigen Vierfarbendruckvorrichtung zeigen. Da das Arbeitsprinzip hiervon leicht mit Hilfe der Beschreibung der oben genannten einseitigen Einfarbdruckvorrichtung verstanden werden kann, wird eine weitere Erläuterung weggelassen. Obwohl in der Beschreibung eine Vierfarbdruckvorrichtung gezeigt ist, muss die Anzahl der Farben nicht auf vier beschränkt sein, sondern kann je nach Bedarf gewählt werden.
19 und 20 zeigen weitere Gestaltungen gemäß der Erfindung und erläutern eine Druckvorrichtung, in welcher ein automatisches Papierausstoßelement 7 zur Verwendung mit einem um eine Gegenwalze 4 gewickelten Druckmedium M vorgesehen ist. 20 zeigt einen beispielhaften Aufbau einer Vorrichtung, die mit einem automatischen Papierzuführelement 9 zur Verwendung mit einem bogenförmigen Druckmedium ausgestattet ist. Im Folgenden wird das in 19 dargestellte Beispiel, das eine Rolle mit Druckmedium M verwendet, beschrieben.
Zunächst wird das Druckmedium M von der Druckmediumzuführrolle 1 gezogen und dann auf die Gegenwalze 4 geladen, nachdem es mit Hilfe eines Messers 8 auf eine beliebige Länge zugeschnitten wurde, wobei das Druckmedium mit der Walze in Kontakt und darauf mit mechanischen Mitteln fixiert wurde, wie z. B. Greifern der Vorderkante/Hinterkante oder einer Luftansaugvorrichtung, oder mit Hilfe von elektrostatischen Mitteln, um zu verhindern, dass die Hinterkante des Mediums flattert und so während der Bildgebung die Tintenstrahlbildgebungseinheit 3 berührt.
Alternativ ist es möglich, das Druckmedium M daran zu hindern, die Tintenstrahlaufzeichnungseinheit 3 zu berühren, indem ein Element angeordnet wird, das das Druckmedium lediglich in der Nähe der Bildgebungsposition der Tintenstrahlbildgebungseinheit mit der Walze 4 in Kontakt bringt, und indem das Element zumindest während der Bildgebung betätigt wird. Insbesondere können beispielsweise Andruckrollen an der stromaufwärts und stromabwärts gelegenen Seite der Bildgebungsposition angeordnet werden.
Weiter ist es erwünscht, den Kopf von Druckmedium M entfernt zu halten, wenn die Bildaufzeichnung nicht durchgeführt wird, wodurch die Tintenstrahlbildgebungseinheit effektiv davor bewahrt wird, durch Kontakt mit dem Medium beschädigt zu werden.
Der Tintenstrahlkopf 22 (in 1 gezeigt) kann einen Einfachkanalkopf, Mehrfachkanalköpfe oder Volllinienköpfe umfassen, und die Hauptabtastung wird durch Drehung der Gegenwalze 4 durchgeführt. Wenn der Tintenstrahlkopf Mehrkanalköpfe mit einer Vielzahl von Tintenausstoßteilen umfasst, sind die Tintenausstoßteile parallel zur Achse der Gegenwalze 4 angeordnet.
Wenn des Weiteren ein Einzelkanalkopf oder ein Mehrkanalkopf verwendet wird, bewegt die Bilddatenverarbeitung-Steuerungseinheit 21 den Kopf 22 parallel zur axialen Richtung der Gegenwalze, und zwar kontinuierlich oder schrittweise, und eine ölige Tinte wird auf das Druckmedium M, das auf die Walze 4 geladen ist, auf Grundlage der Ausstoßposition und der Punktabdeckung, die durch die Berechnung der Bilddatenverarbeitungs-Steuerungseinheit 21 erhalten wurde, ausgeworfen. Auf diese Weise wird ein Punktbild auf dem Druckmedium M mit der öligen Tinte ausgebildet, das der dichten Verteilung des Originals entspricht. Dieser Vorgang fährt fort, bis ein vorbestimmtes Tintenbild auf dem Druckmedium M vollendet ist.
Wenn andererseits der Tintenaufzeichnungskopf 22 Volllinienköpfe umfasst, die eine Länge im Wesentlichen gleich der Breite der Trommel aufweisen, ist eine einzige Walzendrehung ausreichend, um die Bildung eines Bildes mit öliger Tinte auf dem Druckmedium M zu vollenden, wodurch eine Drucksache erzeugt wird. Indem die Hauptabtastung durch die Walzendrehung durchgeführt wird, kann man die Positionsgenauigkeit entlang der Hauptabtastrichtung mit hohen Bildaufzeichnungsgeschwindigkeiten verbessern. Das so gedruckte Druckmedium M wird mit Hilfe der Fixiereinheit 5 der Fixierung unterzogen und durch die automatische Auswurfeinheit 7 ausgeworfen.
Im Vorangegangenen wurden den Aufbau beschreibende Beispiele einer einen einseitigen Vierfarbendruck durchführenden Druckvorrichtung gezeigt, jedoch ist die Erfindung nicht darauf beschränkt; die Anzahl der Farben und der Einsatz eines einseitigen oder doppelseitigen Drucks hängt von den Bedürfnissen ab und der Aufbau der Druckvorrichtung kann wahlweise gewählt werden.
Andererseits sind 21 und 22 schematische Diagramme, die jeweils den Aufbau einer Druckvorrichtung zeigen, welche eine Bildgebung durch Fördern eines zwischen ein Paar von Capstanrollen eingelegten Druckmediums gemäß der Erfindung durchführt. 21 ist ein schematisches Diagramm, das eine Druckvorrichtung zeigt, die ein rollenförmiges Druckmedium M verwendet, und 22 ist ein Diagramm, das eine Druckvorrichtung zeigt, welches ein bogenförmiges Druckmedium M verwendet.
Der Gesamtaufbau der Druckvorrichtung, die einen einseitigen Vierfarbendruck auf einem rollenförmigen Druckmedium durchführt und in 21 gezeigt ist, wird im Folgenden erläutert. Das Druckmedium M wird durch Einsetzen zwischen jeweils zwei Paare von Capstanrollen 10 gefördert und durch die Tintenstrahlbildgebungseinheit 3 auf Grundlage der Daten der geeigneten Pixelnummern und der Abtönungsnummern abgebildet, die durch digitale Berechnung der Bilddatenverarbeitungs-Steuerungseinheit (Bezugsziffer 21 in 1) erhalten wurden. An der Position, wo die Bildgebung durch die Tintenstrahlbildgebungseinheit 3 durchgeführt wird, ist es bevorzugt, den Teil vorzusehen, der die Position mit dem Erdungselement 11 bildet, so dass der Teil als Gegenelektrode für die Ausstoßkopfelektrode während des elektrostatischen Tintenausstoßes dienen kann.
In 21 ist ein Bogenschneider (-messer) 8 an der stromaufwärts gelegenen Seite einer automatischen Auswurfeinheit 7 vorgesehen, um das rollenförmige Druckmedium M zu schneiden. Der Bogenschneider 8 kann an jeder Position positioniert werden.
Im Folgenden wird das Verfahren zur Erzeugung von Drucksachen mit der Druckvorrichtung der Erfindung im weiteren Detail mit Bezug auf 21 erläutert.
Zunächst wird ein Druckmedium durch die Capstanrollen 10 gefördert. Wenn notwendig, kann ein in der Figur nicht gezeigtes Druckmediumführungselement vorgesehen sein, mit welchem die Tintenstrahlbildgebungseinheit 3 davor bewahrt wird, durch Flattern der Vorder- oder Hinterkante des Mediums beschädigt zu werden. Alternaity kann das Druckmedium auch daran gehindert werden, die Tintenstrahlbildgebungseinheit zu berühren, indem ein Element zum Nicht-Losemachen des Druckmediums lediglich in der Nähe der Bildgebungsposition der Tintenstrahlbildgebungseinheit angeordnet wird und dieses Element zumindest während der Bildgebung betätigt wird. Insbesondere gibt es beispielsweise ein Verfahren zur Anordnung von Andruckrollen an der stromaufwärts und stromabwärts gelegenen Seite der Bildgebungsposition.
Weiter ist es erwünscht, den Kopf vom Druckmedium M entfernt zu halten, wenn die Bildgebung nicht durchgeführt wird, wodurch die Tintenstrahlbildgebungseinheit 3 effektiv davor bewahrt wird, durch den Kontakt mit dem Medium beschädigt zu werden.
Die Bilddaten von der Magnetscheibeneinheit und ähnlichem werden an die Bilddatenverarbeitungs-Steuerungseinheit 21 in 1 übergeben. Die Bilddatenverarbeitungs-Steuereinheit 21 berechnet die Ausstoßposition einer öligen Tinte und die Punktabdeckung an jener Position in Übereinstimmung mit den eingegebenen Bilddaten. Diese verarbeiteten Daten werden einmal in einem Puffer gespeichert.
Die Bilddatenverarbeitungs-Steuereinheit 21 regelt die Bewegung des Tintenstrahlkopfes 22, das Ausstoßtiming der öligen Tinte, das Arbeitstiming der Kapstanrollen und bringt des Weiteren bedarfsabhänigg den Ausstoßkopf 22 mithilfe eines Kopfdistanzierungs-/Annährungsmechanismus 31 (in 1 gezeigt) an eine Position in der Nähe des Druckmediums. Der Abstand zwischen dem Tintenstrahlkopf 22 und der Oberfläche des Druckmediums wird während der Bildgebung durch eine mechanische Abstandssteuerung, wie z.B. mit einer Klopfrolle oder durch die Steuerung des Kopfdistanzierungs-/Annäherungsmechanismus mithilfe von Signalen von einem optischen Abstandsdetektor auf einem vorbestimmten Wert gehalten. Durch eine solche Abstandssteuerung fluktuiert der Punktdurchmesser nicht aufgrund von Schweben des Druckmediums oder von Vibrationen, die auf die Druckvorrichtung übertragen werden, wodurch das erwünschte Drucken erzielt wird.
Der Tintenstrahlkopf 22 kann einen Einzelkanalkopf, Mehrkanalköpfe oder Volllinienköpfe umfassen und die Unterabtastung wird durch Bewegung des Druckmediums M durchgeführt. Wenn der Tintenstrahlkopf Mehrkanalköpfe mit einer Vielzahl von Tintenausstoßteilen umfasst, sind die Tintenausstoßteile parallel oder fast parallel zur Förderrichtung des Druckmediums M angeordnet. Wenn des Weiteren ein Einzelkanalkopf oder ein Mehrkanalkopf verwendet wird, bewegt die Bilddatenverarbeitungs-Steuerungseinheit 21 den Kopf 22 orthogonal zur Förderrichtung des Druckmediums M und einen ölige Tinte wird auf Grundlage der Ausstoßposition und der Punktabdeckung ausgestoßen, die durch die Berechnung seitens der Bilddatenverarbeitungs-Steuerungseinheit 21 erhalten wurde. Auf diese Weise wird ein Punktbild auf dem Druckmedium M mit der öligen Tinte gebildet, das der Dichteverteilung des Originals entspricht. Dieser Vorgang fährt fort, bis ein vorbestimmtes Tintenbild auf dem Druckmedium M vollendet ist. Andererseits, wenn der Tintenausstoßkopf 22 Volllinienköpfe mit einer Länge umfasst, die im Wesentlichen gleich der Breite der Walze ist, sind die Ausstoßteile in einer orthogonalen oder fast orthogonalen Richtung zur Förderrichtung des Druckmediums M angeordnet und ein Bild aus öliger Tinte wird gebildet, während das Druckmedium M an der Bildgebungseinheit vorbeifährt. Das so bedruckte Druckmedium M wird durch die Fixiereinheit 5 einer Fixierung unterworfen und von der automatischen Auswurfeinheit ausgeworfen.
Obwohl der beispielhafte Aufbau einer einseitigen Vierfarben-Druckvorrichtung hier beschrieben wurde, ist der Schutzbereich der Erfindung nicht auf dieses Beispiel beschränkt, sondern die Anzahl der Farben und der Auswahl einer einseitigen oder doppelseitigen Bedruckung wird abhängig von den betreffenden Bedürfnissen bestimmt.
Druckmedien M zur Verwendung in einer Erfindung werden im Folgenden beschrieben.
Als Druckmedien können Hochqualitäts-Verbundpapiere, leichtgewichtige beschichtete Papiere und beschichtete Papiere verwendet werden, die alle im Allgemeinen als gewöhnlicher Druckbedarf verwendet werden. Papier mit einer Kunststofffilmschicht auf der Oberfläche, wie z.B. polyolefinbeschichtete Papiere sowie Kunststofffilme wie z.B. Polyesterfilme, Polystyrolfilme, Vinylchlorid-basierte Filme und Polyolefinfilme können ebenfalls verwendet werden. Weiter können auch Kunststofffilme und verarbetiete Papiere, welche eine auf der Oberfläche abgeschiedene Metallschicht oder eine laminierte Metallfolie besitzen, ebenfalls verwendet werden. Natürlich kann auch spezielles Tintenstrahldruckpapier oder -film verwendet werden.
Die in der Erfindung verwendete ölige Tinte wird im Folgenden beschrieben.
Die ölige Tinte, die in der Erfindung verwendet wird, umfasst zumindest farbige Partikel, die in einer nicht wässrigen Lösung verteilt sind, welche einen spezifischen Widerstand von nicht weniger als 10⁹ Ωcm und eine dielektrische Konstante von nicht mehr als 3,5 besitzt.
Das nicht wässrige Lösungsmittel mit einem spezifischen Widerstand von nicht weniger als 10⁹ Ωcm und einer dielektrischen Konstante von nicht mehr als 3,5, das in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, umfasst bevorzugt geradkettige oder verzweigtkettige aliphatische Kohlenwasserstoffe, alizyklische oder aromatische Kohlenwasserstoffe und halogensubstituierte Derivate dieser Kohlenwasserstoffe. Einige Beispiele sind Hexan, Heptan, Oktan, Isooktan, Dekan, Isodekan, Dekalin, Nonan, Dodekan, Indodekan, Zyklohexan, Zyklooktan, Zyklodekan, Benzol, Toluol, Xylol, Mesitylol, Isopar C, Isopar E, Isopar G, Isopar H, Isopar L (Isopar ist eine Marke der EXXON Co.), Shellsol 70, Shellsol 71 (Shellsol ist eine Marke der Shell Oil Co.), Amsco OMS und Amsco 460-Lösungsmittel (Amsco ist eine Marke der Spirits Co.) und Siliconöl. Sie werden individuell oder als Mischungen verwendet. Die Obergrenze des spezifischen Widerstands dieser nicht wässrigen Lösungsmittel beträgt ungefähr 10¹⁶ Ωcm und jene der dielektrischen Konstante beträgt ungefähr 1,9. Der Grund, warum der elektrische Widerstand des in der Erfindung verwendeten nicht wässrigen Lösungsmittels auf den oben genannten Bereich eingeschränkt ist, ist jener, dass wenn der Widerstand unterhalb der unteren Grenze des oben genannten bevorzugten Bereichs befindet, die farbigen Partikel sich nicht konzentrieren werden, wodurch Punkte mit einer geringen Dichte oder einer blassen Farbe sowie Unschärfe gebildet werden. Und der Grund, warum die dielektrische Konstante auf den oben genannten Bereich beschränkt ist, rührt von der Tatsache her, dass wenn die dielektrische Konstante zu groß wird, eine zu große Entspannung des elektrischen Felds aufgrund der Polarisierung des Lösungsmittels stattfindet, was das Ausstoßen der Tinte schwierig macht.
Hinsichtlich der in den oben aufgezählten, nicht wässrigen Lösungsmitteln zu dispergierenden farbigen Partikeln kann ein Farbstoff selbst in Form von fein verteilten Partikeln dispergiert werden oder kann in dispergierten Harzpartikeln eingeschlossen werden, die die Wirkung haben, die Fixiereigenschaft der Partikel zu verbessern. Im letzteren Fall wird ein Pigment gewöhnlich mit einem harzartigen Material abgedeckt, um harzbeschichtete Partikel zuzubereiten, und ein Farbstoff wird verwendet, um die dispergierten Harzpartikel zu färben und so die gefärbten Partikel zu erzeugen.
Als geeignete Färbemittel können die Pigmente und Farbstoffe verwendet werden, die herkömmlich in öligen Tintenverbindungen oder in flüssigen Entwicklern für elektrostatische Photographie verwendet wurden.
Anorganische und organische Pigmente, die verbreitet in der Graphik verwendet wurden, können eingesetzt werden. Insbesondere können ohne irgendeine besondere Einschränkung beispielsweise Carbonblack, Kadmiumrot, Molybdenrot, Chromgelb, Kadmiumgelb, Tintangelb, Chromoxid, Viridian, Kobaltgrün, Ultramarinblau, Preussischblau, Kobaltblau, Azopigmente, Phthalocyaninpigmente, Quinakrydonpigmente, Isoindolinonpigmente, Dioxacinpigmente, Indatrenpigmente, Perylenpigmente, Perynonpigmente, Thioindigopigmente, Quinophthalonpigmente und Metallkomplexpigmente verwendet werden, welche im Stand der Technik wohl bekannt sind.
Geeignete Farbstoffe umfassen öllösliche Farbstoffe wie z.B. Azofarbstoffe, Metallkomplex-Salzfarbstoffe, Naphtholfarbstoffe, Anthraquinonfarbstoffe, Indigofarbstoffe, Kohlenstofffarbstoffe, Quinoniminfarbstoffe, Xantenfarbstoffe, Anilinfarbstoffe, Quinominfarbstoffe, Nitrofarbstoffe, Nitrosofarbstoffe, Benzoquinonfarbstoffe, Naphthoquinonfarbstoffe, Phthalocianinfarbstoffe und Metallphthalocyaninfarbstoffe.
Jedes dieser Pigmente und Farbstoffe kann individuell oder in einer geeigneten Kombination davon verwendet werden. Ein bevorzugter Gehaltsbereich beträgt von 0,5 bis 5 Gew.-% der gesamten Tintenmenge.
In der für die Erfindung verwendeten öligen Tinte ist es bevorzugt, zusätzlich zu den oben beschriebenen farbigen Partikeln dispergierte Harzpartikel einzugliedern, und zwar zu dem Zweck, die Fixiereigenschaft der gedruckten Bilder zu verbessern.
Als teilchenförmiges, in dem oben beschriebenen nicht wässrigen Lösungsmittel dispergiertes Harz können harzartige Partikel verwendet werden, welche bei Temperaturen nicht über 35 °C fest sind und eine ausreichende Affinität für nicht wässrige Lösungsmittel besitzen. Darüber hinaus sind Harze (P) mit einer Glasübergangstemperatur im Bereich von –5°C bis 110°C oder einem Erweichungspunkt im Bereich von 33 °C bis 140°C erwünscht. Insbesondere werden jene mit einer Glasübergangstemperatur zwischen 10°C und 100°C oder mit einem Erweichungspunkt zwischen 38°C und 120°C verwendet. Besonders bevorzugt sollte di Glasübergangstemperatur von 15°C bis 80°C betragen oder der Erweichungspunkt von 38°C bis 100°C betragen.
Durch Verwendung jener Harze, die eine solche Glasübergangsgtemperatur oder Erweichungspunkt besitzen, nimmt die Affinität der Oberfläche des Druckmediums für das teilchenförmige Harz zu und gleichzeitig wird die Bindekraft zwischen den auf dem Druckmedium vorhandenen Harzpartikeln intensiver. Dementsprechend wird eine starke Adhäsion des Bildbereichs auf der Oberfläche des Druckmediums und somit eine verbesserte Verwischbeständigkeit erzielt. Mit den Harzen mit einer Glasübergangstemperatur oder einem Erweichungspunkt außerhalb des oben benannten bevorzugten Bereichs nimmt die Affinität zwischen der Oberfläche des Druckmediums und den Harzpartikeln ab oder die Verbindung unter den Harzpartikeln wird ungenügend schwach.
Das gemittelte Molekulargewicht (MW) des Harzes (P) beträgt von 1 × 10³ bis 1 × 10⁶, bevorzugt von 5 × 10³ bis 8 × 10⁵ und besonders bevorzugt von 1 × 10⁴ bis 5 × 10⁵.
Praktische Beispiele für solche Harze (P) umfassend Oliofine, Polymere und Copolymere (z.B. Polyethylen, Polypropylen, Polyisobutiren, Ethylen-Venylacetat, Copolymere, Ethylen-Akrylat-Copolymere, Ethylen, Metakrylatcopolymere und Ethlyenmetakrysäure-Copolymere), Venylchloridpolymere und Copolymere (z.B. Poly(venylchlorid) und Venylchlorid-Venylacetatcopolymere), Vinylidenchloridcopolymere, Polymere und Copolymere des Venylalkanoats, Polymere und Copolymere des Alydalkanoats, Polymere und Copolymere von Styrol oder Styrolderivaten (z.B. Butadien-Styrolcopolymere, Isopren-Styrolcopolymere, Styrol-Metakrylat-Copolymere und Styrol-Akrylatcopolmere), Akrylonitridcopolymere, Methakrylonirilcopolymere, Alkylvinyletercopolymere, Polymere und Copolymere der Akrysäureester, Polymere und Copolymere der Methakrylsäureester, Polymere und Copolymere der itakonischen Säurediester, maleische Alhydridcopolymere, Akrylamidcopolymere, Methakrylamidcopolymere, Phenolharze, Alkydharze, Polycarbonatharze, Ketonharze, Polyesterharze, Silikonharze, Amidharze, Hydroxy- und Carboxyl-Gruppenmodifizierte Polyesterharze, Butyralharze, Poly(vinylacetal)-Harze, Uretanharze, rosinbasierte Harze, hydrogenierte rosinbasierte Harze, Petroleumharze, hydrogenierte Petroleumharze, maleische Säureharze, Terpenharze, hydrogenierte Terpenharze, Comaron-Inden-Harze, zyklisierte Gummi-Metakrylatcopolymere, zyklisierte Gummi-Akrylatcopolymere, Copolymere, die einen stickstofffreien Heterozyklus enthalten (Beispiele solcher Ringe sind Furan, Tetrahydrofuran, Kyofen, Dioxan, Dioxufuran, Lakton, Benzofuran, Benzotiofen und 1,3-Dioxethanringe), und Expoxyharze.
Der Gesamtgehalt der farbigen Partikel zusammen mit den in der öligen Tinte der Erfindung dispergierten teilchenförmigen Harz liegt bevorzugt im Bereich von 0,5 bis 20 Gewichts% basierend auf der gesamten Tintenmenge. Gehalte unterhalb des genannten Bereichs neigen dazu, verschiedene Probleme zu verursachen, wie z.B. die Ausbildung eines gedruckten Bildes mit einer nicht ausreichenden Bilddichte, das Nichterhalten von resistenten Bildern aufgrund fehlender Affinität zwischen der Tinte und der Oberfläche des Druckmediums usw. Andererseits wird es mit Gehalten des oberhalb des genannten Bereichs schwierig, eine homogene Dispersion zuzubereiten, oder manchmal verliert ein ungleichmäßiger Tintenfluss im Ausstoßkopf statt, wodurch ein konsistenter Ausstoß von Tinte behindert wird.
Die durchschnittliche Partikelgröße der farbigen Partikel und des in dem nicht wässrigen Lösungsmittel dispergierten teilchenförmigen Harzes beträgt bevorzugt 0,5 bis 5 μm, besonders bevorzugt 0,1 bis 1,5 μm und äußerst bevorzugt 0,4 bis 1,0 μm. Diese Partikelgrößen wurden mit CAPA-500 (ein Markenname eines von Horiba Ltd. hergestellten Produkts) bestimmt.
Die farbigen Partikel, die in den in der Erfindung verwendeten nicht wässrigen Lösungsmitteln dispergiert sind, können bevorzugt mithilfe herkömmlichen mechanischen mahl- oder Partikel bildenden Polymerisierungsverfahren zubereitet werden, die im Stand der Technik gewöhnlich bekannt sind. Als typisches mechanisches Verfahren werden alle Bestandteile des teilchenförmigen Harzes vermengt, geschmolzen und dann vermischt, gefolgt wahlweise von einem direkten Mahlen mit einer bekannte Mühle, und die erhaltenen Partikel werden weiter mithilfe eines Polymerdispergiermittels durch eine Nassdispergiermaschine (z.B. eine Kugelmühle, einen Lackrührer, eine KD-Mühle oder eine Dyno-Mühle) weiter dispergiert. Ein weiteres Verfahren umfasst zuerst das Zubereiten einer alle Farbstoffe für die farbigen Partikel und ein Hilfspolymerdispergiermittel (oder ein Polymer zur Beschichtung) erhaltene Mischung, dann ein feines Zerteilen der Mischung, und schließlich das Durchführen einer weiteren Dispersion bei Vorhandensein eines Polymerdispergiermittels. Insbesondere können die für die Zubereitung eines Lacks oder eines elektrophotographischen Flüssigtoners angewandten Mittel verwendet werden und detaillierte Beschreibungen dieser Produkte sind z.B. in Toryo no Ryudo to Ganryo Bunsan (Lackfluss und Pigmentdispersion) zu finden, unter der Aufsicht und übersetzt von Kenji Ueki (Kyoritsu Shuppan Publishers Co., 1971), Toryo no Kagaku (Lackwissenschaft), geschrieben von Solomon (Hirokawa Shoten Co., 1969), Paint and Surface Coating Theory and Practice, Kohtingu Kogaku (Beschichtungstechnik) (Asakura Shoten, 1971) und Kotingu no Kisu Kagatu (Grundlagenwissenschaft der Beschichtung) (Maki Shoten, 1977), beide von Yuji Harasaki.
Es gibt auch ein Verfahren zur Zubereitung von farbigen Partikeln durch Färben von harzartigen Partikeln, die durch ein Partikel bildendes Polymerisierungsverfahren gebildet wurden. Als derartiges Partikel bildendes Polymerisierungsverfahren ist die Dispersionspolymerisierung in nicht-wässrigen Systemen wohl bekannt. Zugehörige Beschreibungen sind in Kapitel 2 der Cho-biryuusi Porima no Saishin Gijyutsu (Jüngste Technologien der ultrafeinen Polymere) zu finden, unter der Aufsicht von Souichi Muroi (CMC Shupan, 1991), Kapitel 3 der Saikin no Denshi-shasin Genzo Sisutemu to Tonah Ziryo no Kaihatsu Jitsuyoka (Jüngste elektrophotographische Entwicklersysteme und Entwicklung von Tonermaterialien), geschrieben von Koichi Nakamura (Nikon Kagaku Joho Co, 1985) und Dispersion Polymerisation in Organic Media, geschrieben von K. E. J. Barrett (John Wiley 1975).
Um ein teilchenförmiges Harz in einem nicht wässrigen Lösungsmittel stabil zu dispergieren, wird gewöhnlich ein Polymerdispersionsmittel verwendet. Solch ein Polymerdispersionsmittel besteht aus einer wiederkehrenden Einheit als Hauptkomponente, die in der nicht wässrigen Lösung löslich ist, und besitzt bevorzugt ein gemitteltes Molekulargewicht Mw von 1 × 10³ bis 1 × 10⁶, besonders bevorzugt von 5 × 10³ bis 5 × 10⁵.
Einige bevorzugte Beispiele einer solchen Einheit für das dispergierte Polymer umfassen die von der folgenden Formel (I) dargestellte Polymerisierungskomponente.
Formel (I)
In der Formel (I) stellt X₁ -COO-, -OCO- oder -O- dar.
R stellt eine Alkylgruppe oder eine Alkinylgruppe von 10 bis 32 Kohlenstoffatomen, besonders bevorzugt jene mit 10 bis 22 Kohlenstoffatomen dar, und sie können eine geradkettige oder verzweigtkettige Struktur aufweisen. Obwohl nicht substituierte Gruppen bevorzugt sind, können sie einen Substituenten besitzen.
Spezifische Gruppen umfassen Dezyl, Dodezyl, Tridezyl, Tetradezyl, Hexadzyl, Oktadezyl, Eikosanyl, Dokosanyl, Dezenyl, Dodezenyl, Tridenzenyl, Hexadezenyl, Oktadezenyl und Linolenyl.
In der Formel können A₁ und A₂ dieselben und unterschiedlich sein und ein Wasserstoffatom, ein Hallogenatom (z.B. ein Chloratom oder ein Bromatom), eine Cyanogruppe, eine Alkylgruppe mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen (z.B. Methyl, Ethyl, oder Propyl), -COO-Z₁, oder -CH₂COO-Z₁ [Z₁ stellt eine Kohlenwasserstoffgruppe mit nicht mehr als 22 Kohlenstoffatomen dar, wie z.B. Alkyl, Alkenyl, Aralkyl, Alizyklisch und Aryl dar] darstellen.
Unter der Kohlenwasserstoffgruppe, die von Z₁ dargestellt wird, umfassen bevorzugte Beispiele die folgenden:
Eine Alkylgruppe mit 1 bis 22 Kohlenstoffatomen, die sibstituiert sein können (z.B. Methyl, Ethyl, Propyl, Butyl, Heptyl, Hexyl, Oktyl, Nonyl, Dezyl, Dodezyl, Tridezyl, Tetradezyl, Hexadezyl, Oktadezyl, Eikosanyl, Dokosanyl, 2-Chloroethyl, 2-Bromoethyl, 2-Cyanoezyl, 2-Metoxycarbonylethyl, 2-Metoxyethyl, und 3-Bromopropyl), eine Alkenylgruppe mit 14 bis 18 Kohlenstoffatomen, die substituiert sein können (z.B. 2-Methyl-1-Propenyl, 2-Butenyl, 2-Pentynyl, 3-Methyl-2-Pentinyl, 1-Pentinyl, 1-Hexynyl, 2-Hexynyl, 4-Methyl-2-Hexyl, Dezinyl, Dodezinyl, Tridezynyl, Hexadezenyl, Octadezenyl und Linolenyl), eine Aralkylgruppe mit 7-22 Kohlenstoffatomen, die substituiert werden können (z. B. Benzyl, Phenethyl, 3-Phenylpropyl, Naphthylmethyl, 2-Naphthylmethyl, Chlorobenzyl, Bromobenzyl, Methylbenzyl, Ethylbenzyl, Methoxybenzyl, Dimethylbenzyl und Dimethoxybenzyl), eine alizyklische Gruppe mit 5-8 Kohlenstoffatomen, die substituiert sein können (z. B. Zyklohexyl, 2-Zyklohexylethyl und 2-Zyklopentylethyl), oder eine aromatische Gruppe mit 6-12 Kohlenstoffatomen, die substituiert sein können (z. B. Phenyl, Naphthyl, Tolyl, Xylyl, Propylphenyl, Buthylphenyl, Octoylphenyl, Dodezylphenyl, Methoxyphenyl, Ethoxyphenyl, Butoxyphenyl, Dezyklophenyl, Chlorophenyl, Dichlorophenyl, Bromophenyl, Zyanophenyl, Acetylphenyl, Metoxycarbonylphenyl, Ethoxycarbonylphenyl, Butoxycarbonylphenyl, Acetamidphenyl, Propioamidphenyl und Dodecyloylamidophenyl).
Geeignete Polymerdispersionsmittel können andere wiederkehrende Einheiten besitzen, die mit jenen copolymerisiert sind, die durch Formel (I) dargestellt sind. Solche Copolymerisierungskomponenten können aus jedem Monomer bestehen, das mit den Monomeren copolymerisierbar ist, die der durch die Formel (I) dargestellten wiederkehrenden Einheit entsprechen.
Das Verhältnis der Polymerkomponente, die durch Formel 1 dargestellt ist, zur Gesamtmenge des Polydispersionsmittels sollte bevorzugt nicht weniger als 50 Gewichtsprozent und besonders bevorzugt nicht weniger als 60 Gewichtsprozent betragen.
Praktische Beispiele solch eines Polymerdispersionsmittels sind das dispersionsstabilisierende Harz (Q-1), das im folgenden Beispiel verwendet wird, und einige kommerziell erhältliche Produkte, wie z. B. Solprene 1205 von Asahi Kasei Corp..
Das Polymerdispersionsmittel wird bevorzugt im Vorfeld dem Polymerisierungssystem beigefügt, um das oben beschriebene Harz (P) in Form eines Latex zuzubereiten.
Die hinzugefügte Menge des Polymerdispersionsmittels beträgt ungefähr 1-50 Gewichtsprozent basierend auf dem teilchenförmigen Harz (P).
Die farbigen Partikel (oder die Farbstoffpartikel) und das dispergierte teilchenförmige Harz, die in der öligen Tinte der Erfindung vorhanden sind, sind bevorzugt elektroskopische Teilchen, die mit positiver oder negativer Polarität geladen sind.
Um diesen Partikeln Elektroskopizität zu verleihen, werden bevorzugt die für die Zubereitung von elektrofotografischem flüssigem Toner verwendeten Technologien eingesetzt.
Insbesondere können zu diesem Zweck die elektroskopischen Materialien und optionale Additive verwendet werden, die in Saikin no Denshi-Shashin Genzo Sisutemu to Tonah Zairyo no Kaihatsu Jitsuyoka (Jüngste elektrofotografische Entwicklungssysteme und Entwicklung von Tonermaterialien), oben zitiert, Seiten 139-148, Denshi-shashin Gijutsu no Kiso to Ohyo (Grundlagen und Anwendungen von elektrofotografischen Technologien), herausgegeben von der Society of Electrophotography of Japan (Corona Publishing Co., Ltd., 1988), Seiten 497-505, und Yuji Harasaki, Denshi-sashin (Elektrofotografie), 16 (2) Seite 44 (1977) beschrieben sind.
Spezifische Beispiele sind z. B. in den britischen Patenten Nr. 8 93 429, 934 038 und 1 122 397, den US Patenten Nr. 3,900,412 und 4,606,989, den japanischen Patenten Veröffentlichungsnr. 179751/1985, 185963/1985 und 13965/1990 beschrieben.
Die oben beschriebenen ladungssteuerenden Mittel werden bevorzugt zu 1000 Gewichtsteilen des dispergierenden Mittels als Träger in einer Menge von 0,001-1,0 Gewichtsteilen hinzugefügt. Verschiedene Additive können des Weiteren eingebracht werden. Die obere Grenze für die Gesamtmenge solcher Additive wird durch den Widerstand der öligen Tinte bestimmt: wenn der spezifische Widerstand der flüssige Phase, die durch Entfernen der dispergierenden Partikel erhalten wird, weniger als 10⁹ Ωcm wird, können kaum durchgehend getönte Bilder guter Qualität erhalten werden. Daher muss die hinzugefügte Menge der verschiedenen Additive innerhalb dieser Grenzen eingestellt werden.
Beispiele
Werden einige Beispiele zu Zwecken einer detaillieren Beschreibung der Erfindung dargestellt, jedoch ist der Schutzbereich der Erfindung nicht hierauf beschränkt.
Zunächst wird ein Beispiel der Zubereitung von Harzteilchen (PL-1) beschrieben, die für die Tinte verwendet werden.
Zubereitungsbeispiel 1
Zubereitung von Harzteilchen (PL-1)
Eine Mischung bestehend aus 10g eines Polymerdispersionsmittels (Q-1) mit der folgenden Formel, von 10 g Vinylacetat und 384 g Isopar H wurde unter Rühren in einer Stickstoffatmosphäre auf 70°C erhitzt. Der Mischung wurde dann 0,8 g von 2,2'-azo-bis (Isovaleronitril) (A.I.V.N.) als Polymerisierungsinitiator beigefügt und drei Stunden lang zur Reaktion gebracht. 20 Minuten nach Hinzufügen des Initiators wurde die Mischung trübe und die Temperatur stieg auf 88°C an. Bei weiterem Hinzufügen von 0,5 g des Initiators wurde dann die Mischung 2 Stunden lang reagieren gelassen, die Temperatur des Systems wurde auf 100°C erhöht und die Mischung wurde 2 Stunden lang geschüttelt, um durch Destillation das Verbleiben der Vinylacetat zu entfernen. Die Reaktionsmischung wurde mit einem 200-Mesh Nylontuch nach dessen Kühlung gefiltert, um eine weiße Dispersion mit einem monodispergierten stabilen Latex von 0,23 μm durchschnittlichem Teilchendurchmesser mit einer Polymerisierungsrate von 90%. Der Teilchendurchmesser wurde mit CAPA-500 gemessen, einem Produkt der Horiba Ltd.. Polymerdispersionsmittel (Q-1)

Mw: 5 × 10⁴
(Copolymerisierungsverhältnis ist ausgedrückt als Gewichtsverhältnis)

Ein Teil der weißen Dispersion, die oben erhalten wurde, wurde zentrifugiert (bei einmal 10⁴ Umdrehungen pro Minute für 60 Minuten) und die sich daraus ergebenden asidementierten Polymerpartikel wurden gesammelt und getrocknet. Das gewichtsgemittelte Molekulargewicht (Mw: Polystyrol-äquivalenter GPC-Wert) des Polymers betrug 2 × 10⁵ und seine Glasübergangstemperatur (Tg) betrug 38°C.
Beispiel 1
Zunächst wurde eine ölige Tinte zubereitet.
<Ölige Tinte (IK-1)>
Eine feine Dispersion von Nigrosin wurde durch Mahlen von 10 g eines Dodezyl Methacrylat/Acrylsäure Copolymers (Copolymerisierungsverhältnis: 95/5 in Gewichts-%), 10 g Nigrosin und 30 g Shellsol 71 in einem Lackshaker (einem Produkt der Toyo Seiki Co., Ltd.) zusammen mit Glasperlen für 4 Stunden zubereitet.
Eine ölige schwarze Tinte wurde durch Verdünnen von 30 g (als Feststoffgehalt) des in Zubereitungsbeispiel 1 beschriebenen teilchenförmigen Harzes (PL-1), 20 g der oben zubereiteten Nigrosindispersion, 15 g von FOC-1400 (Tetradezylalkohol, hergestellt von der Nissan Chemical Industries, Ltd.) und 0,08 g einer Octadezenomaleischen Säurenhälfte-Octadezylamidcopolymer mit einem Liter Isopar G. zubereitet.
Die so zubereitete ölige Tinte IK-1 wurde in einer Menge von 2 l in den Tintentank einer Tintenstrahlaufzeichnungseinheit in der in 15 gezeigten Druckvorrichtung eingefüllt. In diesem Beispiel wurde ein Volllinienkopf mit 900 dpi, in 5 gezeigt, als Ausstoßkopf verwendet. Eine piezoelektrische Pumpe wurde für die Tintenzufuhr eingesetzt. Durch Installieren eines Einwurferhitzers und von Rührklingen 71 (einem Ramond-Rührer von Tokai Riki Co., Ltd. mit Katalognr. ST02) als Tintentemperatursteuerungselemente in den Tintentank 25 wurde die Tintentemperatur bei 30°C gehalten. Zusammen mit der Rotation der Rührklingen 71 mit 30 Umdrehungen pro Minute wurde ein Thermostat für die Temperatursteuerung verwendet. Dieses Rührelement wurde von einem Rührmotor 70 (einem vereinfachten Rührer der Tokai Riki Co., Ltd. mit Katalognr. K-1R) angetrieben und auch verwendet, um die Ablagerung und Ansammlung (Aggregation) zu verhindern, wie in 3 gezeigt. Der Einlaufkanal der Tinte wurde teilweise transparent gemacht, ein lichtemittierendes Element LED und ein lichterfassendes Element wurden so angeordnet, dass der transparente Teil zwischen den beiden Elementen positioniert ist, und die Tintenkonzentration wurde gesteuert, indem ein Tintenverdünner (Isopar G) oder ein Tintenkonzentrat (mit einer doppelt so großen Feststoffkonzentration wie jene der oben beschriebenen Tinte IK-1) entsprechend den Ausgabesignalen dem Tank hinzugefügt wurde.
Als Druckmedium wurde ein aufgerolltes leichtgewichtig beschichtetes Papier auf der Gegenwalze angebracht und gefördert. Nachdem die auf der Oberfläche des Druckmediums vorhandenen Stäube durch Absaugen mit einer Luftpumpe eliminiert wurden, wurde der Ausstoßkopf auf die Bildgebungsposition in der Nähe des Druckmediums bewegt, die zu druckenden Bilddaten an die Bilddatenverarbeitungs-Steuerungseinheit übertragen und ein Bild wurde durch Ausstoßen der öligen Tinte aus den Volllinien-Mehrkanalköpfen unter Förderung des Druckmediums durch die Rotation der Gegenwalze gebildet. Bei der Aufzeichnung wurde die Spitzenbreite der Ausstoßelektrode auf 2 μm festgelegt, während der Abstand zwischen dem Kopf und dem Druckmedium auf 1 mm eingestellt wurde, und zwar durch Verwendung einer optischen Spaltmessvorrichtung. Einer stets an der Ausstoßelektrode angelegten Vorspannung von 2,5 KV wurde eine Impulsspannung von 500 V für den Tintenausstoß überlagert, wobei die Punktfläche gesteuert, indem die Spannungsimpulsbreite in 256 Schritten im Bereich von 0,2 bis 0,05 msek geändert wurde. Eine unvollständige Bildaufzeichnung aufgrund von Verschmutzung mit Fremdmaterial wie z. B. Tintenklümpchen (Tintenaggregaten) oder Stäuben wurde überhaupt nicht beobachtet und eine durch die Punktdurchmesser Fluktuation aufgrund von Umgebungstemperaturvariationen verursachte Bildverschlechterung sowie eine Zunahme der Druckzeit wurden ebenfalls überhaupt nicht beobachtet. Auf solche Weise war konsistent ein guter Ausdruck erzielbar.
Das Bild wurde durch Erhitzen mit einer Xenonblitz-Fixiervorrichtung (ein Produkt der Ushio Inc. mit einer Emissionsintensität von 200 J/Impuls) verstärkt. Nach dem Drucken wurde die Tintenstrahlaufzeichnungseinheit von der Aufzeichnungsposition in der Nähe der Walze um 50 mm zurückgefahren, um den Tintenausstoßaufzeichnungskopf zu schützen.
Die sich ergebenden Drucksachen zeigten scharfe und deutliche Bilder ohne Leerstellen oder Unschärfe. Eine Kopfsäuberung wurde 10 Minuten nach dem Drucken geführt, indem dem Kopf Isopar G zugeführt wurde und das Lösungsmittel aus der Kopföffnung herausgetropft wurde. Indem danach der Kopf in einer mit dem Dampf von Isopar G gefüllten Abdeckung gehalten wurde, konnten gute Drucksachen ohne irgendeinen zusätzlichen Wartungsvorgang über einen Zeitraum von 3 Monaten erhalten werden.
Wenn in diesen 3 Monaten das Drucken eine Woche lang unterbrochen wurde, lagerte sich Tinte am Boden des Tanks ab und bildete ein sperriges Aggregat, welches in einer kurzen Zeit des Betriebs des Rühres vor der Bildaufzeichnung wiederverteilt (redispergiert) wurde, um einen fein verteilten Tintenzustand wiederherzustellen. Dementsprechend konnten erwünschte Ausdrucke ermöglicht werden.
Beispiel 2
Statt der in Beispiel 1 verwendeten Rührklingen 71 wurde ein in 14 gezeigtes Wiederverteilungselement eingesetzt. D. h., eine Ultraschallwellen anwendende Wanne 83 (Ultraschallreiniger mit Katalognr. USK-2 von Tokai Riki Co., Ltd.) wurde verwendet, um durch Ultraschallvibration die Tinte zu verteilen.
Beispiel 3
Statt der in Beispiel 1 verwendeten Rührklingen wurde ein aggreagations- und/oder ablagerungsverhinderndes Element und/oder ein wiederverteilendes Element, in 15 gezeigt, eingesetzt. D. h., ein oszillierendes Element 84 (Durchmesser 5) wurde in den Tintentank 25 geworfen, wobei das oszillierende Element 84 mit Hilfe eines Oszillators 85 (Ultraschalldispersionsvorrichtung mit einer Katalognr. UH-50 von Tokai Riki Co., Ltd.) oszilliert, um die Tinte zu verteilen.
Beispiel 4
Statt den in Beispiel 1 verwendeten Rührklingen 71 wurde ein wiederrührendes Element, in 16, eingesetzt. D. h., dass in den Tintentank 25 mehrstufige oszillierende Klingen 86 (ein Achsenart) geworfen wurden, auf die eine in der Frequenzwelle vom Oszillator 87 (α-Rührer, ein Ultraoszillator von Nihon Techno Co., Ltd.) über oszillierende Klingen 86 übertragen wurde, um die Tinte durch eine niederfrequente Vibration zu bewegen. Da die Bewegung in Beispiel 4 nicht durch die Drehung von Rührklingen, wie in Beispiel 1 verursacht wird, sondern durch die Vibration der oszillierenden Klingen, wird überhaupt keine Luft in die Tinte eingemischt. Da darüber hinaus keine Klingendrehung stattfindet, kann das Bewegungselement am äußersten Seitenende eines Tintentanks platziert werden, und zwar mit einem großen Freiheitsgrad in der Auswahl der Installationsposition.
Andererseits wurde in Fällen, in denen die Bildaufzeichnung ohne Verwendung irgendeines Bewegungs- und Dispersionselements in den Beispielen 1-4 durchgeführt wurde, der Tintenausstoß während eines Betriebs von mehreren Stunden bis zu mehreren Tagen instabil, und zwar bei jedem Beispiel. Und nachdem die Ausgabe von unordentlichen Bildern und das Versagen des Tintenausstoßes einige Zeit angedauert hat, verstopfte die Ausstoßöffnung des Kopfes vollständig mit groben, halb verfestigten Aggregaten der Tintenpartikel im schlimmsten Fall, wodurch eine Bildaufzeichnung gänzlich unmöglich wurde.
In Fällen, in denen die Bildaufzeichnung nach 3-10 Tagen Unterbrechung des Tintenflusses ohne Durchführen irgendeines Rühr- oder Dispersionsvorgangs in den Beispielen 1-4 erneut gestartet wurde, war der Tintenausstoß instabil und begleitet von einer fortdauernden Unordnung der Bilder oder eines Auftretens eines andauernden Nicht-Ausstoßzustands. Im schlimmsten Fall wurde die Ausstoßöffnung des Kopfes vollständig mit groben, halbverfestigten Aggregaten der Tintenpartikel verstopft, wodurch die Bildaufzeichnung gänzlich unmöglich wurde.
Die in den obigen Beispielen beschriebenen Wiederverteilungselemente zur Verhinderung der Aggregation und/oder Ablagerung umfassen jene mit großen Abmessungen, die für Produktionsanlagen konzipiert sind. Solche Elemente werden bevorzugt modifiziert und kleiner gemacht, um zur Abmessung der Tintentanks zu passen und die Fähigkeiten zu erfüllen, die für den vorliegenden Zweck vor der Anwendung auf die zur Erfindung gehörigen Druckvorrichtungen erforderlich sind.
Gemäß der Erfindung wird es bei dem Verfahren zur Herstellung von Drucksachen von Ausbildung eines Bildes direkt auf einem Druckmedium auf Grundlage von Bilddatensignalen, wobei die Bildausformung durch ein Tintenstrahlverfahren durchgeführt wird, bei dem eine ölige Tinte unter Verwendung eines elektrostatischen Feldes ausgestoßen wird und das Bild fixiert wird, es möglich, einen Ausdruck auf gewöhnlichen Druckpapieren oder nicht absorbierenden Plastikbögen usw. zu erzielen, der von keiner Bildunschärfe begleitet ist, wobei keine teueren Spezialpapiere verwendet werden müssen, da die ölige Tinte wiederverteilt wird, wobei die dem Ausstoßkopf zugeführte Tinte nicht mit Fremdsubstanzen wie z. B. Tintenaggregaten kontaminiert wird. Das Verfahren ermöglicht auch das Ausstoßen von kleinsten Flüssigkeitströpfchen, was zur Ausbildung von Punkten mit kleiner Fläche und Dicke führt. Dementsprechend kann Bildinformation hoher Qualität, wie z. B. fotografische Bilder, kostengünstig bei einer hohen Ausgabegeschwindigkeit ausgegeben werden.

Claims

Tintenstrahldruckvorrichtung, umfassend: ein Bildausformungsmittel zum Ausformen eines Bildes gemäßBilddatensignalen direkt auf einem Druckmedium; wobei das Bildausformungsmittel eine Tintenstrahlaufzeichnungseinheit umfassend einen Aufzeichnungskopf ist, welcher eine ölige Tinte umfassend geladene Partikel unter Verwendung eines elektrostatischen Feldes ausstößt; ein Bildfixiermittel zum Fixieren des Bildes, welches durch das Bildausformungsmittel ausgeformt ist, zur Herstellung einer Drucksache; und ein Verteilungsmittel zum erneuten Verteilen von Partikeln der öligen Tinte, welche in einem Verdichtungszustand und/oder Ablagerungszustand vorliegen, welcher aufgrund einer Suspension des Tintenflusses ausgeformt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Verteilungsmittel eine Verteilung zumindest durch die Drehung von Bewegungsblättern, Ultraschallvibration oder Ultravibrationsmischen hervorruft.
Tintenstrahldruckvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei das Verteilungsmittel genau vor einem Tintenausstoßteil des Aufzeichnungskopfes angeordnet ist.
Tintenstrahldruckvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei das Verteilungsmittel in einem festgelegten Intervall, in einem nicht festgelegten Intervall oder kontinuierlich betrieben wird.
Tintenstrahldruckvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei das Verteilungsmittel in der Form einer Kartusche vorliegt.
Tintenstrahldruckvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die ölige Tinte umfasst: ein nicht-wässriges Lösungsmittel, welches einen spezifischen Widerstand von nicht weniger als 10⁹ Ωcm aufweist und eine dielektrische Konstante von nicht höher als 3,5; und farbige Partikel in der nicht-wässrigen Lösung dispergiert sind.
Tintenstrahldruckvorrichtung gemäß Anspruch 1, welche weiterhin ein Staubentfernungsmittel umfasst, welches Stäube entfernt, die auf einer Oberfläche des Druckmediums vor und/oder während des Druckens vorhanden sind.
Tintenstrahldruckvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Bildausformung durch das Bewegen des Druckmediums durch Rotation einer Gegentrommel, welche in einer Position angeordnet ist, die dem Aufzeichnungskopf gegenüberliegt, ausgeführt wird, wobei das Druckmedium zwischen dem Aufzeichnungskopf und der Trommel angeordnet ist.
Tintenstrahldruckvorrichtung gemäß Anspruch 7, wobei der Aufnahmekopf von einem Einfachkanal- oder Vielfachkanaltypus ist und die Bildformung durch das Bewegen des Aufzeichnungskopfes in der Richtung parallel zu der Achse der Gegentrommel ausgeführt wird.
Tintenstrahldruckvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Bildformung durch Transportieren des Druckmediums, welches zwischen zumindest einem Paar Capstan-Rollen eingesetzt ist, ausgeführt wird.
Tintenstrahldruckvorrichtung gemäß Anspruch 9, wobei der Aufzeichnungskopf vom Einfachkanal- oder Mehrfachkanaltyp ist und die Bildformung durch Bewegen des Aufzeichnungskopfes entlang der Richtung senkrecht zu der Bewegungsrichtung des Druckmediums ausgeführt wird.
Tintenstrahldruckvorrichtung gemäß Anspruch 7, wobei der Aufzeichnungskopf vom Volllinientypus ist, welcher eine Breite aufweist, die im Wesentlichen gleich zu der des Druckmediums ist.
Tintenstrahldruckvorrichtung gemäß Anspruch 1, in dem das Verteilungsmittel vor dem Tintenfluss betätigt wird.