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Diese Erfindung betrifft im Allgemeinen
das Tintenstrahldrucken mit Phasenänderungstinte und betrifft
insbesondere ein Drucksystem und einen Prozess, wobei eine optimale
Bildqualität
erreicht wird, ohne dass eine Bildnachbearbeitung oder eine Fixierung
erforderlich ist.
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Es sind Tintenstrahldrucksysteme
bekannt, wobei Transferzwischenoberflächen verwendet werden, etwa
wie dies im US-Patent 4,538,156, das am 27. August 1985 erteilt
wurde, für
einen Tintenstrahldrucker beschrieben ist, wobei eine Zwischentransfertrommel
mit einem Druckkopf verwendet wird. Eine endgültige Aufnahmeoberfläche aus
Papier wird mit der Zwischentransfertrommel in Kontakt gebracht,
nachdem das Bild darauf mittels Düsen in dem Druckkopf aufgebracht
wurde. Das Bild wird dann auf die endgültige Aufnahmeoberfläche übertragen.
Da die Düsen
eine flüssige
bzw. wässrige
Tinte auswerten, verflachen sich die Tintentropfen und dehnen sich
aus, wenn diese auf der Zwischentransfertrommel auftreffen. Beim
wasserhaltigen Drucken dehnen sich die Tintentropfen zusätzlich während des Übertragens
auf die endgültige
Aufnahmeoberfläche
aus, wodurch es schwierig ist, die Bildqualität zu steuern.
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US-Patent 5,099,256, das am 24. März 1992 erteilt
wurde und einen Tintenstrahldrucker mit Zwischentrommel betrifft,
beschreibt eine Zwischentrommel mit einer Oberfläche, die Tintentröpfchen aus
einem Druckkopf aufnimmt. Die Oberfläche der Zwischentrommel ist
thermisch leitend und ist aus einem geeigneten filmbildenden Silikonpolymer
hergestellt, das eine hohe Oberflächenenergie und ein hohes Maß an Oberflächenrauhigkeit
aufweisen soll, um die Bewegung der Tintentröpfchen nach der Aufbringung durch
die Druckkopfdüsen
zu verhindern. Andere Abbildungspatente, etwa die US-Patente 4,731,647,
erteilt am 15. März
1988, und 4,833,530, erteilt am 23. Mai 1989, beschreiben ein Lösungsmittel,
das auf einem Farbstoff abgeschieden wird, um den Farbstoff aufzulösen und
einen übertragbaren
Tropfen für
ein Aufzeichnungsmedium zu bilden. Die Farbstoffe werden direkt
auf dem Papier oder auf farbigen Plastiktransferschichten abgeschieden.
Die übertragbaren Tropfen
werden dann durch Kontakt mit dem endgültigen Empfangsoberflächenmedium,
etwa Papier, übertragen.
Derartige Drucksysteme sind jedoch relativ komplex.
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EP
0530627 beschreibt eine Transferdruckeinrichtung, in der
ein aufzuzeichnendes Bild durch Tintentropfen aufgezeichnet wird,
die von einem Tintenstrahldruckkopf auf eine Transfertrommel ausgeworfen
werden, die eine wasserabsorbierende Schicht als eine Oberflächenschicht
aufweist. Das aufzuzeichnende Bild wird auf ein Aufnahmemedium übertragen,
nachdem Wasser in den Tintentropfen durch die hohe absorbierende
Eigenschaft der wasserabsorbierenden Schicht absorbiert ist.
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US-Patent 4,673,303, vom 16. Juni
1987 mit dem Titel Offset-Tintenstrahldrucken beschreibt ein entsprechendes
Verfahren und eine Vorrichtung, in der eine tintenspeisende Rolle
Tinte auf ein erstes Gebiet einer Farbplatte aufträgt. Ein
schmierendes hydrophiles Öl
wird auf die äußere Oberfläche der Drucktrommel
oder Walze aufgebracht, um die exakte Übertragung des Bildes von der
Trommel oder Walze auf die Aufnahmeoberfläche zu erleichtern. Die Bildqualität ist nur
schwer kontrollierbar, da eine wässrige
Tinte verwendet wird.
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Ferner wird bei allen oben beschriebenen Vorgängen keine
vollständige Übertragung
des Bildes von der Transferzwischenoberfläche erreicht und daher ist
ein separater Reinigungsschritt erforderlich, um Tintenreste von
der Zwischenaufnahmeoberfläche
zu entfernen. Die Integrierung einer Reinigungsvorrichtung kann
sowohl teuer als auch zeitaufwendig in einer Farbdruckanlage sein.
Bekannte Zwischentransferoberflächen
waren auch nicht erneuerbar.
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Die bekannten Prozesse sind ferner
hinsichtlich des Maßes
an Bildqualität
beschränkt,
die auf unterschiedlichen Arten von endgültigen Aufnahmeoberflächen oder
Printmedien erreichbar ist. Da die Tinten Flüssigkeiten sind, unterliegen
diese einem unkontrollierten Ausfransen auf porösen Medien, etwa Papier und
einer unkontrollierten Ausdehnung auf transparenten Filmen oder
hochglanzbeschichtetem Papier.
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Die zuvor beschriebenen Probleme
werden durch Verfahren und Vorrichtungen angesprochen, die in der
Anmeldung der Anmelderin 953022289.4 (entsprechende US-Anmeldenummer 08/223,265), Verfahren
und Vorrichtung zum Steuern der Temperatur einer Phasenänderungstinte
während
eines Transfervorgangs beim Drucken beschrieben sind. Es wird ein
Transferdrucker beschrieben, in welchem eine Phasenänderungstinte
verwendet ist, wobei eine flüssige
Zwischentransferoberfläche
vorgesehen ist, die ein Bild aus Phasenänderungstinte auf einer Trommel
empfängt.
Das Bild wird dann von der Trommel mit mindestens einem Teil der
Zwischentransferoberfläche
auf ein endgültiges
Aufnahmemedium, etwa Papier oder einen lichtdurchlässigen Film übertragen.
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Insbesondere beginnt der Transferdruckvorgang
mit der Phasenänderungstinte
damit, dass zunächst
eine dünne
flüssige
Zwischentransferoberfläche
auf die Trommel aufgebracht wird. Danach scheidet ein Tintenstrahldruckkopf
geschmolzene Tinte auf der Trommel ab, auf der diese sich verfestigt
und auf ungefähr
Trommeltemperatur abkühlt.
Nach dem Abscheiden des Bildes wird das Druckmedium erhitzt, indem
es durch einen Vorheizer und in einen Walzenspalt eingeführt wird,
der zwischen der Trommel und einer elastomeren Transferrolle gebildet
ist, die auch beheizbar ist. Wenn sich die Trommel dreht, wird das
erhitzte Druckmedium durch den Spalt gezogen und wird gegen das
abgeschiedene Bild gedrückt,
wodurch die Tinte auf das erwärmte
Druckmedium übertragen
wird. Während
der Zeit im Walzenspalt erhitzt die Wärme von dem vorgeheizten Druckmedium
die Tinte, wodurch die Tinte ausreichend weich und klebrig gemacht
wird, so dass diese auf dem Druckmedium haftet. Wenn das Druckmedium
den Walzenspalt verlässt,
lösen es
Abstreiffinger von der Walze ab und lenken es in einen Mediumaustrittpfad.
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In der Praxis hat sich herausgestellt,
dass ein Transferdruckvorgang zumindest die folgenden Kriterien
aufweisen sollte, um akzeptable Ausdrucke zu erzeugen. Um die Bildauflösung zu
optimieren, sollten sich die übertragenen
Tintentropfen so ausdehnen, um einen vorbestimmten Flächenbereich
abzudecken, jedoch nicht so weit, dass die Bildauflösung beeinträchtigt wird.
Die Tintentropfen sollten während des
Transfervorganges nicht schmelzen. Um die Haltbarkeit des gedruckten
Bildes zu optimieren, sollten die Tintentropfen mit ausreichend
Druck in das Papier gepresst werden, um eine nicht gewollte Entfernung
durch Abrieb zu vermeiden. Schließlich sollten die Bildtransferbedingungen
so sein, dass nahezu alle Tintentropfen von der Trommel auf das
Druckmedium übertragen
werden.
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Unglücklicherweise hängen geeignete
Bildübertragungsbedingungen
von einem durch Komplexe Wechselwirkungen geprägten Satz von Größen, d.
h. dem Druck, der Temperatur, der Zeitdauer, den Tintenparametern
und den Druckmediumeigenschaften, ab, wobei dies bislang noch nicht
gut verstanden ist, wodurch es verhindert wird, dass das Transferdrucken
mit Phasenänderungstinte
zur raschen Erzeugung hoch qualitativer Ausdrucke vollständig ausgereift
ist.
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Das Tintenstrahldrucken mit Phasenänderungstinte
auf lichtdurchlässigen
Filmen ruft noch ein weiteres Problem hervor: den nicht geradlinigen Lichtdurchgang.
Wenn einzelne Tintentropfen auf den lichtdurchlässigen Film aufgebracht werden,
verfestigen sich diese in einer linsenförmigen Art mit einem Verhältnis von
Durchmesser zu Höhe
von 4 : 1, wodurch durchgehende Lichtstrahlen zerstreut werden und
somit ein sehr dunkles projiziertes Bild hervorgerufen wird. Diese
Problem wird im Allgemeinen gelöst
durch eine Nachbearbeitung des Bildes mit einer gewissen Kombination
aus Temperatur und Druck, wodurch die Tintentropfen verflacht werden. Das
US-Patent 4,889,761, das am 26. Dezember 1989 erteilt wurde, mit
dem Titel „Substrate
mit einer darauf gedruckten lichtdurchlässigen Phasenänderungstinte
und Verfahren zur Herstellung dergleichen" von der Anmelderin dieser Anmeldung
beschreibt das Durchführen
eines Druckmediums durch einen Walzenspalt, der zwischen zwei Rollen
gebildet ist, mit einem Spaltdruck von ungefähr 2,41 × 107 Pa
(3,500 Pound/Inch2; „psi"), um die Tintentropfen zu verflachen
und diese in den Poren und Fasern des Druckmediums zu fixieren.
Der gesteuerte Druck in dem Walzenspalt verflacht die Tintentropfen
in eine Pfannkuchenform, um eine lichtdurchlässigere Form bereitzustellen
und um ein Maß an
Tropfenausdehnung zu erreichen, das für die Druckerauflösung geeignet
ist. Die Rollenoberflächen
können
strukturiert sein, um ein gewünschtes
reflektierendes Muster in das fixierte Bild einzuprägen. Unvorteilhafteniweise sind
derartige Rollen teuer, voluminös,
bieten einen ungleichförmigen
Fixierungsdruck und können
Deformationen des Druckmediums hervorrufen.
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Es wird daher ein Druckprozess mit
Phasenänderungstinte
und eine Vorrichtung benötigt, wobei
die Flachheit der Tintentropfen und deren Ausbreitung gesteuert
wird, um in konsistenter Weise hoch qualitative Ausdrucke für eine große Bandbreite von
Druckmedien einschließlich
von lichtdurchlässigen
Filmen, zu erreichen, wodurch idealer Weise keine Nachbearbeitung
oder Fixierung an dem Druckmedium erforderlich ist.
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Daher stellt diese Erfindung eine
Transferdruckvorrichtung mit Phasenänderungstinte und einen Prozess
bereit, der mit dem Auftragen einer dünnen Schicht einer flüssigen (oder
anderen) Zwischentransferoberfläche
auf eine aufgeheizte Aufnahmeoberfläche, etwa eine Trommel, beginnt.
In einer bevorzugten Ausführungsform
ist die Zwischentransferoberfläche
eine dünne
flüssige
Schicht und die geschmolzenen Tintentropfen treffen auf diese auf,
verflachen sich und dehnen sich aus, bevor sie abkühlen und
sich verfestigen bei Raum- oder Umgebungstemperatur oder der Trommeltemperatur,
falls diese unterschiedlich ist. Nachdem das Bild abgeschieden ist,
wird ein Druckmedium mittels eines Vorheizers auf eine vorbestimmte
Temperatur aufgeheizt und in einen Walzenspalt eingeführt, der
zwischen der aufgeheizten Trommel und einer elastischen Transferrolle
gebildet ist, die in Richtung der Trommel vorgespannt ist, um einen
Spaltdruck zu erzeugen, der ungefähr zweimal so groß ist als
die Dehnungsgrenze der Tinte in dem abgeschiedenen Bild. Wenn sich
die Trommel dreht, wird das aufgeheizte Druckmedium durch den Spalt
mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit gezogen, um das Tintenbild
auf das Druckmedium zu übertragen
und darauf zu fixieren. Im Walzenspalt addieren sich die Wärme von
der Trommel und des Druckmediums, so dass die Tinte gemäß einem
Prozessfenster erhitzt wird, wodurch die Tinte ausreichend weich
und klebrig gemacht wird, so dass diese auf dem Druckmedium aber
nicht auf der Walze haftet. Wenn das Druckmedium den Walzenspalt
verlässt,
lösen Abstreiffinger
dieses von der Trommel ab und lenken es auf einen Mediumausgang.
Es ist keine Bildnachbearbeitung oder Fixierung erforderlich, um
einen hoch qualitativen Ausdruck zu erhalten.
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Ein Vorteil dieser Erfindung besteht
folglich darin, dass eine Tintenstrahldruckvorrichtung mit Phasenänderungstinte
und ein Verfahren bereitgestellt werden, um Ausdrucke erzeugen,
die für
Projektion mit lichtdurchlässigen
Filmen geeignet sind, ohne eine Bildnachbearbeitung oder Fixierung
zu erfordern.
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Ein weiterer Vorteil der vorliegenden
Erfindung besteht darin, eine Tintenstrahldruckvorrichtung mit Phasenänderungstinte
und ein Verfahren bereitzustellen, wodurch hoch qualitative Ausdrucke erzeugt
werden, die sich dadurch auszeichnen, dass diese eine gleichförmige Tintentropfenausdehnung und
eine Flächenfüllung über einen
gesamten Druckmediumsbereich zeigen.
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Ein weiterer Vorteil dieser Erfindung
besteht darin, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Erzeugen kontrollierbar
verflachter Tintentropfen bei Tintenstrahldruckern mit Phasenänderungstinte
für Transferdrucken
und direktes Drucken bereitzustellen.
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Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung werden nun beispielhaft und mit Bezug zu den begleitenden
Zeichnungen beschrieben; es zeigen:
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1 eine
schematische Ansicht, wobei eine Transferdruckvorrichtung gezeigt
ist mit einer Trägeroberfläche benachbart
zu einem Flüssigschichtapplikator
und einem Druckkopf, der das zu übertragende
Bild auf die flüssige
Schicht aufbringt;
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2 eine
vergrößerte schematische
Ansicht, wobei die flüssige
Schicht als eine Zwischentransferoberfläche dient, die die Tinte trägt;
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3 eine
vergrößerte schematische
Ansicht, wobei das Übertragen
des Tintenbildes von der flüssigen
Zwischentransferoberfläche
zu einer endgültigen
Empfangs- oder Aufnahmeoberfläche
gezeigt ist;
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4 einen
Graphen, der den Lagerungsmodul als eine Funktion der Temperatur
für eine
zur Verwendung mit der vorliegenden Erfindung geeignete Phasenänderungstinte
zeigt;
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5 einen
Graphen, der die Dehnungsbelastung als eine Funktion der Temperatur
für eine
zur Verwendung mit der vorliegenden Erfindung geeigneten Phasenänderungstinte
zeigt;
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6 einen
Graphen, der den Fixierungsgrad als eine Funktion der Temperatur
des Mediumsvorheizers und der Trommel zeigt, wobei der Fixierungsgrad
aus einer Anzahl von Testausdrücken
bestimmt sind, die hergestellt wurden, um ein Prozessfenster gemäß dieser
Erfindung zu bestimmen;
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7 einen
Graphen, der den Pixelübertragungsprozentsatz
bzw. Pixelakzeptanzanteil als eine Funktion der Temperatur des Mediumsvorheizers und
der Trommel zeigt, wobei dies aus einer Anzahl von Testausdrücken zur
Pixelübertragung
ermittelt wurde, die zum Bestimmen eines Prozessfensters gemäß dieser
Erfindung hergestellt wurden;
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8 einen
Graphen, der Punktausdehnungsgruppen in Abhängigkeit der Temperatur des Mediumsvorheizers
und der Trommel für
eine Anzahl von Testausdrücken
hinsichtlich der Tropfenausdehnung zeigt, die zur Bestimmung eines
Prozessfensters gemäß dieser
Erfindung hergestellt wurden;
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9 einen
Graphen, der die obere Temperaturgrenze als Funktion der Temperatur
des Mediumvorheizers und der Trommel gemäß einer Reihe von Testausdrücken zur
Bestimmung von Tintenkohäsionsfehlern,
die gemacht wurden, um ein Prozessfenster gemäß dieser Erfindung zu bestimmen;
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10 einen
Graphen, der ein Prozessfenster für einen Transferdruckvorgang
mit Phasenänderungstinte
für eine
spezifizierte Tintenzusammensetzung zeigt, wobei das Prozessfenster
durch Parametergrenzen definiert ist, die in den 6 bis 9 gezeigt sind;
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11 eine
isometrische schematische Ansicht, die einen Mediumsvorheizer, eine
Rolle, ein Druckmedium, eine Trommel, einen Trommelheizer, ein Gebläse und eine
Temperatursteuerung dieser Erfindung zeigt, wobei die gezeigte Trommel
teilweise ausgeschnitten ist, um darin enthaltenen Kühlrippen
zu zeigen;
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12a, 12b und 12c schematische Ansichten einer Seitendarstellung
von Photographien eines Rasterelektronenmikroskops („SEM"), wobei verflachte
Tintentropfen gemäß dieser
Erfindung gezeigt sind; und
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13 eine
schematische Aufrissansicht, wobei ein Transferdruckprozess mit
Phasenänderungstinte
dargestellt ist, wobei eine elektrostatische Anziehung gemäß einer
alternativen Ausführungsform
dieser Erfindung angewendet ist.
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1 zeigt
eine Abbildungsvorrichtung 10, die in diesem Prozess zum Übertragen
eines Tintenbildes von einer Zwischentransferoberfläche zu einer endgültigen Aufnahmeoberfläche verwendet
wird. Ein Druckkopf 11 wird von einem geeigneten Gehäuse und
Halteelementen (nicht gezeigt) für
stationäre oder
bewegbare Anwendung getragen, um eine Tinte im flüssigen oder
geschmolzenen Zustand auf eine Zwischentransferträgeroberfläche 12 aufzubringen, die
auf eine Trägeroberfläche 14 aufgebracht
wird. Die Zwischentransferoberfläche 12 ist
eine flüssige Schicht,
die auf die Trägeroberfläche 14,
etwa eine Trommel, ein Gewebe, eine Platte oder eine andere geeignete
Form, durch Kontakt mit einem Applikator, etwa einer Dosierklinge,
einer Rolle, einem Gewebe oder einem Dochtkissen 15, das
in dem Applikator enthalten ist, oder einer Klingendosieranordnung 16 aufgebracht
wird.
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Die Trägeroberfläche 14 (im Weiteren
als „Trommel 14" bezeichnet)
kann aus einem beliebigen geeigneten Material hergestellt sein oder
mit diesem beschichtet sein, etwa Metalle mit, ohne einschränkend zu
sein, Aluminium oder Nickel, Elastomeren mit, ohne einschränkend zu
sein, Fluoroelastomeren, Perfluroelastomeren, Silikongummi, und Polybutadien,
Plastikmaterialien mit, ohne einschränkend zu sein, Polyphenylensulfid
mit Polytetrafluorethylen, thermoplastische Materialien, etwa Azetal, Polyethylen,
Nylon und FEP, thermohärtende
Materialien und Keramiken. Das bevorzugte Material ist anodisiertes
Aluminium.
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Die Applikatoranordnung 16 enthält optional ein
Reservoir 18 für
die Flüssigkeit
und enthält
höchst vorzugsweise
ein Gewebe und einen Gewebeantriebsmechanismus (beides nicht gezeigt),
um periodisch neues Gewebes für
die Kontaktierung der Trommel 14 bereitzustellen.
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Das Dochtkissen 15 oder
das Gewebe sind synthetische Textilien. Vorzugsweise ist das Dochtkissen 15 ein
vernähter
Filz und das Gewebe ist ein geeignetes Vliesstoffsynthetikstoff
mit einer relativ glatten Oberfläche.
In einer alternativen Konfiguration wird ein glattes Dochtkissen 15 verwendet,
das auf einem porösen
Trägermaterial,
etwa Polyesterfilz, befestigt ist. Beide Materialien sind von BMP
Corporation als BMP-Produkt-Nr. 90 und PE 1100-UL erhältlich.
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Die Applikatorvorrichtung 16 ist
so montiert, dass diese eine Vor- und Zurückbewegung ausführen kann,
wobei diese in der Aufwärtsbewegung
mit der Oberfläche
der Trommel 14 in Kontakt ist und bei der Abwärtsbewegung
mit der Oberfläche
der Trommel 14 und deren Zwischentransferoberfläche 12 nicht
in Kontakt ist, wobei ein geeigneter Mechanismus, eine entsprechend
geformte Welle, ein Luftdruckzylinder oder ein elektrisch betätigbarer
Elektromagnet verwendet ist.
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Eine Führung für das entgültige Substrat 20 führt ein
endgültiges
Aufnahmesubstrat 21, etwa Papier, von einer Positivzufuhrvorrichtung
(nicht gezeigt) durch einen Spalt 22, der zwischen den
gegenüberliegenden
gebogenen Oberflächen
einer Rolle 23 und der Zwischentransferoberfläche 12,
die von der Trommel 14 getragen wird, gebildet ist. Abstreiffinger 24 (von
denen lediglich einer gezeigt ist) können drehbar an der Abbildungsvorrichtung 10 angebracht
sein, um beim Entfernen des endgültigen
Aufnahmesubstrats 21 von der Zwischentransferoberfläche 12 unterstützend zu
wirken. Die Rolle 23 besitzt einen Metallkern, vorzugsweise
aus Stahl, mit einer elastischen Abdeckung mit einer Shore-D-Härte von 40
bis 45. Zu geeigneten elastomeren Abdeckmaterialien gehören Silikone,
Urethane, Nitrile, EPDM und andere geeignete elastische Materialien.
Die elastische Abdeckung auf der Rolle 23 kontaktiert das
endgültige
Aufnahmesubstrat 21 von der Rückseite her, auf die ein Tintenbild 26 von
der Zwischentransferoberfläche 12 übertragen
wird. Dies verfestigt oder fixiert das Tintenbild 26 an
der endgültigen
Aufnahmeoberfläche 21,
so dass das übertragene
Tintenbild ausgebreitet, verflacht und haftend angebracht wird.
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Die in dem Prozess und dem System
dieser Erfindung verwendete Tinte ist vorzugsweise zunächst in
fester Form und wird dann in einen geschmolzenen Zustand durch Anwenden
von Wärmeenergie,
um die Temperatur auf ungefähr
85°C bis ungefähr 150°C zu erhöhen, übergeführt. Temperaturen,
die über
diesem Bereich liegen, können
eine Beeinträchtigung
der Tinte oder eine chemische Veränderung der Tinte bewirken.
Geschmolzene Tintentropfen werden dann aus den Tintenstrahldüsen in dem
Druckkopf 11 auf die Zwischentransferoberfläche 12 ausgeworfen,
auf der diese sich bei Berührung
in eine im Wesentlichen verflachte Form deformieren. Die geschmolzenen
Tintentropfen kühlen sich
auf eine Zwischentemperatur ab und verfestigen sich in einen verformbaren
Zustand, in welchem diese als Tintenbild 26 zu der endgültigen Aufnahmeoberfläche 21 mittels
Kontaktübertragung
durch Eindringen in den Walzenspalt 22 zwischen der Rolle 23 und
der Zwischentransferoberfläche 12 auf
der Trommel 14 übertragen
werden. Die Zwischentemperatur, bei der die Tintentropfen in dem
verformbaren Zustand gehalten werden, liegt zwischen ungefähr 20°C bis ungefähr 60°C und vorzugsweise
bei ungefähr 50°C.
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Sobald das Tintenbild 26 in
den Walzenspalt 22 eintritt, wird es erneut in seine endgültige Bildkonfiguration
verformt und haftet an dem endgültigen Aufnahmesubstrat 21 oder
ist darauf fixiert mittels einer Kombination des Druckes des Spaltes 22,
der durch die Rolle 23 ausgeübt wird, und der Wärme, die
von einem Mediumsvorheizer 27 und einer Trommelheizung 28 bereitgestellt
wird. Der Mediumsvorheizer 27 ist vorzugsweise in integraler
Weise mit einer unteren Oberfläche
der Substratführung 20 ausgebildet.
Die Trommelheizung 28 ist vorzugsweise eine Leuchten/Reflektoranordnung,
die so orientiert ist, um der Oberfläche der Trommel 14 Strahlungswärme zuzuführen. Alternativ
kann ein zylindrischer Heizer axial in der Trommel 14 so
montiert sein, dass darin erzeugte Wärme direkt abgestrahlt und
zu dem Substrat 21 geleitet wird.
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Der in dem Spalt 22 durch
die Rolle 23 auf das Tintenbild 26 ausgeübte Druck
liegt zwischen ungefähr
6.89 × 104 Pa (100 psi) bis ungefähr 6.89 × 106 Pa
(1000 psi), noch besser bei ungefähr 3.45 × 106 Pa
(500 psi), was ungefähr
zweimal der Dehnungsgrenze von 1.72 × 106 Pa
(250 psi) bei 50°C
aber deutlich weniger als 2.41 × 107 Pa (3500 psi) an Druck bei Nachbearbeitungsfixierern
entspricht. Der Spaltdruck muss ausreichend sein, so dass das Tintenbild 26 an
dem endgültigen
Empfangssubstrat 21 haftet und ausreichend verflacht wird,
um Licht geradlinig durch das Tintenbild durchzulassen, wenn das
endgültige
Aufnahmesubstrat 21 eine Folie ist. Sobald das Tintenbild
auf dem endgültigen
Aufnahmesubstrat 21 haftet, wird es auf Umgebungstemperatur
von ungefähr
20°C bis
ungefähr
25°C abgekühlt.
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2 und 3 zeigen die Sequenz, die
beim Übertragen
des Tintenbilds 26 von der Zwischentransferoberfläche 12 zu
dem endgültigen
Aufnahmesubstrat 21 angewendet ist. Das Tintenbild 26 überträgt sich
auf das endgültige
Aufnahmesubstrat 21 mit einer geringen aber messbaren Menge
an Flüssigkeit,
die die Zwischentransferoberfläche 12 bildet,
in Form einer daran haftenden übertragenen flüssigen Schicht 32.
Eine typische Dicke der übertragenen
flüssigen
Schicht 32 wird auf ungefähr 100 nm berechnet. Alternativ
kann die Menge der übertragenen
flüssigen
Schicht 32 als Masse ausgedrückt werden, die von ungefähr 0.1 bis
ungefähr
200 Milligramm, noch besser von ungefähr 0.5 bis ungefähr 50 Milligramm
und am geeignetsten von ungefähr
1 bis ungefähr
10 Milligramm pro DIN A4 Seite des endgültigen Empfangssubstrats 21 reicht.
Dies wird bestimmt, indem auf einer Testprobe der Gewichtsverlust
an Flüssigkeit
in der Applikatoranordnung 16 zu Beginn des Abbildungsvorganges
und nach Bedruckung einer gewünschten
Anzahl von Schichten des endgültigen
Aufnahmesubstrats 21 ermittelt wird.
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Eine geeignete kleine und begrenzte
Menge der Zwischentransferoberfläche 12 wird
ebenso auf das endgültige
Aufnahmesubstrat in Bereichen übertragen,
die benachbart zu dem übertragenen
Tintenbild 26 liegen. Dieser relativ kleine Übertrag
der Zwischentransferoberfläche 12 mit
dem Tintenbild 26 auf nicht abzubildende Bereiche auf den
endgültigen Aufnahmesubstrat 21 ermöglicht es
damit, dass mehrere Seiten des endgültigen Aufnahmesubstrats 21 gedruckt
werden können,
bevor es notwendig ist, die Verbrauchszwischentransferoberfläche 12 zu
erneuern. Eine Erneuerung kann nach relativ wenigen endgültigen Druckkopien
erforderlich sein, abhängig von
der Qualität
und der Natur der endgültigen
Aufnahmeoberfläche 21,
die verwendet wird. Lichtdurchlässige
Schichten bzw. Folien und Papier sind die im Wesentlichen beabsichtigten
Medien für
den Bildtransfer. „Normales
Papier" ist das
bevorzugte Medium, wie es etwa von der Xerox-Corporation und vielen
anderen Firmen zur Verwendung in Kopieranlagen und Laserdruckern
geliefert wird. Viele andere üblicherweise
zur Verfügung
stehende Papiersorten sind in dieser Kategorie des normalen Papiers
mit eingeschlossen, etwa Schreibmaschinenpapier, Standardpapier
und Briefpapier. Das Xerox 4024 Papier wird als ein repräsentativer
Vertreter des normalen Papieres für die Zwecke dieser Erfindung
betrachtet. Eine geeignete Folie ist die Folie mit der Nummer CG
3300, die von 3M-Corporation
hergestellt wird.
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Zu geeigneten Flüssigkeiten, die für die Zwischentransferoberfläche 12 verwendet
werden können,
gehören
Wasser, fluorinierte Öle,
Glykol, Oberflächenmittel,
Mineralöl,
Silikonöl,
funktionale Öle oder
Mischungen davon. Zu funktionalen Ölen können, ohne einschränkend zu
sein, gehören
Mercapto-Silikonöle,
fluorinierte Silikonöle
und dergleichen.
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Die zur Bildung des Tintenbildes 26 verwendete
Tinte sollte vorzugsweise geeignete spezielle Eigenschaften hinsichtlich
der Viskosität
aufweisen. Zunächst
muss die Viskosität
der geschmolzenen Tinte den Erfordernissen des verwendeten Tintenstrahlgeräts genügen, um
die Tinte auf die Zwischentransferoberfläche 12 aufzubringen,
und muss hinsichtlich anderer physikalischer und rheologischer Eigenschaften
der Tinte in fester Form optimiert sein, etwa der Dehnungsgrenze,
der Härte,
dem Elastitätsmodul,
dem Verlustmodul, dem Verhältnis
aus dem Verlustmodul und dem Elastitätsmodul und der Duktilität. Die Viskosität der Trägerzusammensetzung der
Phasenänderungstinte
wurde mittels eines Ferranti-Shirley-Konusplattenviskosimeters mit einem großen Konus
gemessen. Bei ungefähr
140°C liegt eine
bevorzugte Viskosität
der Trägerzusammensetzung
der Phasenänderungstinte
bei ungefähr
5 × 10–3 Pa × s (5 Zentipoise)
bis ungefähr
30 × 10–3 Pa × s (30
Zentipoise), noch besser bei ungefähr 10 × 10–3 Pa × s (10
Zentipoise) bis ungefähr
20 × 10–3 Pa × s (20
Zentipoise), und am günstigsten
bei ungefähr
11 × 10–3 Pa × s (11
Zentipoise) bis ungefähr
15 × 10–3 Pa × s (15
Zentipoise). Die Oberflächenspannung
geeigneter Tinten liegt zwischen ungefähr 2.3 Nm–2 (23 dynes/cm2) und ungefähr 5 Nm–2 (50
dynes/cm2). Eine geeignete Tintenzusammensetzung
ist im US-Patent 4,889,560, das am 26. Dezember 1989 erteilt wurde,
mit dem Titel Phasenänderungstintenkomposition
und daraus hergestellte Phasenänderungstinte,
von der Anmelderin der vorliegenden Erfindung, beschrieben.
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Die in dieser Erfindung verwendete
Phasenänderungstinte
wird aus einer Trägerzusammensetzung
der Phasenänderungstinte
hergestellt, die ausgezeichnete physikalische Eigenschaften aufweist.
Beispielsweise zeigt die erfindungsgemäße Phasenänderungstinte im Gegensatz
zu bekannten Phasenänderungstinten
ein hohes Maß an
Helligkeit, Chroma und Durchlässigkeit,
wenn diese in einem dünnen
Film mit im Wesentlicher gleichförmiger
Dicke verwendet wird. Dies ist insbesondere wertvoll, wenn Farbbilder
unter Anwendung von Projektionsverfahren dargestellt werden. Des
weiteren zeigen die bevorzugten Phasenänderungstintenkompositionen
die bevorzugten mechanischen und strömungsmäßigen Eigenschaften, die zuvor
erwähnt
sind, wenn diese durch dynamische mechanische Analysen („DMA") sowie kompressive
Dehnungstests und Viskometrie gemessen werden. Was noch bedeutender
ist, diese Tinten funktionieren gut, wenn sie bei dem erfindungsgemäßen Druckvorgang
verwendet werden, wobei eine flüssige
Schicht als die Zwischentransferoberfläche verwendet ist. Die Phasenänderungstintenkomposition
und deren physikalische Eigenschaften sind detaillierter in US-A-5,372,852
(und der entsprechenden EP-A-604023), mit dem Titel Verfahren zum
Aufbringen selektiver Phasenänderungstintenkompositionen
auf Substrate in indirekten Druckvorgängen erläutert.
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Die zuvor definierten DMA-Eigenschaften der
Phasenänderungstintenkompositionen
wurden experimentell bestimmt. Diese dynamischen Messungen wurden
auf einem Rheometrics Solids Analyzer Model RSA II, das von Rheometrics,
Inc. Piscataway, New Jersey hergestellt wird, unter Verwendung einer
dualen Hebelarmstrahlungsgeometrie untersucht. Die Abmessungen der
Probe betrugen 2 ± 1 mm
in der Dicke, ungefähr
6.5 ± 0.5
mm Breite und ungefähr
54 ± 1
mm in der Länge.
Eine Zeit/Aushärtungsvariation
wurde ausgeführt
bei einer gewünschten
Kraftoszillation oder Testfrequenz von ungefähr 1 kHz und einem Auto-Verformungsbereich
bei ungefähr
1 × 10–3 Prozent
bis ungefähr
1 Prozent. Der untersuchte Temperaturbereich lag bei ungefähr –60°C bis ungefähr 90°C. Die bevorzugten
Phasenänderungstintenkompositionen
sind typischerweise (a) flexibel bei einer Temperatur von ungefähr –10°C bis ungefähr 80°C; (b) besitzen
einen Temperaturbereich für
das Glasgebiet von ungefähr –100°C bis 40°C, einen
Wert von E von ungefähr
1.5 × 108 bis 10.5 × 1010 Nm –2 (1.5 × 109 bis 1.5 × 1011 dyne/cm2); (c) besitzen einen Temperaturbereich
für das Übergangsgebiet von
ungefähr –30°C bis ungefähr 60°C; (d) besitzen einen
Temperaturbereich für
den gummiartigen Bereich von E von ungefähr –10°C bis 100°C, wobei der Wert von E von
ungefähr
1 × 105 bis 1 × 1010 Nm –2 (1 × 106 bis 1 × 1011 dyne/cm2) reicht;
und (e) besitzen einen Temperaturbereich für den Endbereich von E von
ungefähr
30°C bis
ungefähr
160°C. Des
weiteren liegt der Glasübergangstemperaturbereich
der Phasenänderungstintenkomposition
bei ungefähr –40°C bis ungefähr 40°C, der Temperaturbereich
für das
Integrieren unter dem Tangens 6 Spitzenwert der Phasenänderungstintenkomposition
liegt bei ungefähr –80°C bis ungefähr 80°C mit Integrationswerten
im Bereich von ungefähr
5 bis ungefähr
40, und der Temperaturbereich für
den Spitzenwert des Tangens δ der
Phasenänderungstinte
liegt ungefähr
bei –40°C bis ungefähr 40°C mit einem
Tangens δ von
ungefähr 1 × 10–1 bis
ungefähr
1 × 10
beim Spitzenwert.
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4 zeigt
ein repräsentativen
Graphen eines Lagerungsmoduls E als eine Funktion der Temperatur
bei 1 Hz für
eine Phasenänderungstintenkomposition,
die zur Anwendung in dem erfindungsgemäßen Druckprozess geeignet ist.
Der Graph zeigt, dass der Lagerhaltungsmoduls E in ein glasartiges
Gebiet 40, ein Übergangsgebiet 42,
ein gummiartiges Gebiet 44 und ein Endgebiet 46 unterteilt
ist.
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In dem glasartigen Gebiet 40 verhält sich
die Tinte ähnlich
zu einem harten spröden
Festkörper,
d. h. E ist hoch und beträgt
ungefähr
1 × 109 Nm–2 (1 × 1010 dyne/cm2).
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Dies liegt daran, dass in diesem
Gebiet nicht ausreichend thermische Energie oder ausreichend Zeit
vorhanden ist, so dass die Moleküle
sich bewegen können.
Dieses Gebiet sollte deutlich unterhalb der Raumtemperatur liegen,
so dass die Tinte nicht spröde
wird und damit das Verhalten bei Raumtemperatur auf Papier beeinflusst.
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In dem Übergangsgebiet 42 ist
die Tinte durch einen starken Abfall des Lagerungsmoduls von ungefähr einer
Größenordnung
gekennzeichnet, da die Moleküle
ausreichend thermische Energie besitzen oder Zeit haben, Lageänderungen
zu vollziehen. In diesem Gebiet ändert
sich die Tinte von einem harten spröden Zustand zu einem zähen lederartigen Zustand.
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Im gummiartigen Gebiet 44 ändert sich
der Lagerungsmodul wie gezeigt als ein leicht abfallendes Plateau.
In diesem Gebiet gibt es eine kurzreichweitige plastische Reaktion
auf Deformierung, die der Tinte ihre Flexibilität verleiht. Es wird angenommen,
dass der Widerstand gegenüber
Bewegung oder Strömung
in diesem Gebiet auf Grund von Verflechtungen von Molekülen oder
physikalischen Kreuzverbindungen zwischen kristallinen Bereichen auftritt.
Das Herstellen der Tinte zur Erreichung dieses Plateaus in dem geeigneten
Temperaturbereich für
ein gutes Übertragen
und Fixieren und ein gutes Verhalten bei Raumtemperatur ist wichtig,
wenn diese Phasenänderungstintenkompositionen
hergestellt werden. Das gummiartige Gebiet 44 beschreibt
die Tinte sowohl in ihrem verformbaren Zustand während des Übertragens und Fixierens oder
Anhaftens und während
des endgültigen
duktilen Zustands auf dem endgültigen
Aufnahmesubstrat.
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Ferner findet in dem Endgebiet 46 ein
weiterer Abfall des Lagerungsmoduls statt. Es wird angenommen, dass
in diesem Gebiet die Moleküle
ausreichend Energie oder Zeit besitzen, um zu strömen und ihre
Verflechtung zu überwinden.
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Es wurden diverse Phasenänderungstintenkompositionen
durch kompressive Dehnungstestläufe
analysiert, um ihr Verhalten bei Kompression zu untersuchen, während sie
der Einwirkung durch Temperatur und Druck im Spalt 22 ausgesetzt
sind. Die Messungen hinsichtlich der kompressiven Dehnungsgrenze
wurden auf einem MTS Sintech 2/D Mechaniktestgerät, das von MTS Sintech, Inc.,
Cary, North Carolina, hergestellt wird, durchgeführt wird, wobei kleine zylindrische
Probenblöcke
verwendet wurden. Die Abmessungen einer typischen Probe betrugen
19 ± 1
mm × ungefähr 19 ± 1 mm.
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Die isotherme Dehnungsgrenze wurde
als eine Funktion der Temperatur (von ungefähr 25°C bis ungefähr 80°C) und der Verformungsgeschwindigkeit gemessen.
Das Material wurde bis ungefähr
50 Prozent verformt.
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Die bevorzugten Dehnungsgrenzen als Funktion
der Temperatur für
geeignete Phasenänderungstintenkompositionen
zur Anwendung in dem indirekten Druckvorgang dieser Erfindung werden durch
eine Gleichung YS = mT + I beschreiben, wobei YS die Dehnungsgrenze
als eine Funktion der Temperatur, m die Steigung, T die Temperatur
und I der Anfangswert ist.
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Unter Nichtprozessbedingungen, d.
h. nachdem das endgültige
Druckprodukt hergestellt ist, oder unter Bedingungen, unter denen
die Tintenstifte gelagert werden, und wenn die Tinte in einem duktilen
Zustand oder unter einer Bedingung bei einem Temperaturbereich von
mindestens ungefähr
10°C bis
ungefähr
60°C vorliegt,
werden die bevorzugten Dehnungsgrenzwerte beschrieben mit einem
m, das von ungefähr –6.2 × 104 ± 1.4 × 104 Pa/°C
(–9± 2psi/°) bis ungefähr –2.5 × 105 ± 1.4 × 104 Pa/°C
(–36 ± 2psi/°) liegt und
wobei I von ungefähr
5.5 × 106 ± 6.9 × 105 Pa (800 ± 100 psi) bis ungefähr 1.5 × 107 ± 6.9 × 105 Pa (2200 ± 100 psi) reicht. Noch vorteilhafter liegt
m bei ungefähr –2.1 × 105 ± 1.4 × 104 Pa/°C
(–30 ± 2 psi/°C) und I
beträgt
ungefähr
1.2. × 107 ± 6.9 × 105 Pa (1700 ± 100 psi).
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Unter Prozessbedingungen, d. h. während des
indirekten Druckens der Tinte von einer Zwischentransferoberfläche auf
ein Substrat, während sich
die Tinte in einem verformbaren festen Zustand bei einer Temperatur
von ungefähr
mindestens 20°C bis
ungefähr
80° befindet,
können
die bevorzugten Dehnungswerte durch m im Bereich von ungefähr –4.1 × 104 ± 1.4 × 104 Pa/°C
(–6. ± 2 psi/°C) bis ungefähr –2.5 × 105 ± 1.4 × 104 Pa/° (–36 ± 2 psi/°C) und mit
min einem Bereich von ungefähr
5.5 × 106 ± 6.9 × 105 Pa (800 ± 100 psi) bis ungefähr 1.1 × 107 ± 6.9 × 105 Pa (1600 ± 100 psi) beschrieben werden.
Noch besser liegt m bei ungefähr –6.2 × 104 ± 1.4 × 104 Pa/°C
(–9 ± 2 psi/°C) und I
liegt bei ungefähr
6.6 × 106 ± 6.9 × 105 Pa (950 ± 100 psi).
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5 zeigt
die Dehnungsgrenze einer geeigneten Phasenänderungstinte als eine Funktion der
Temperatur. Bei einem Temperaturbereich von ungefähr 35°C bis ungefähr 55°C beginnt
die Tinte sich zu komprimieren, wenn diese einem entsprechenden
Druck in einem Bereich von ungefähr
1.38 × 106 Pa (200 psi) bis ungefähr 2.76 × 106 Pa
(400 psi) ausgesetzt wird. Ein optimaler Spaltendruck beträgt ungefähr zweimal
den Dehnungsgrenzendruck der Tinte bei einer speziellen Spalttemperatur.
Beispielsweise sollte für
eine 50°C
Dehnungsgrenze von 1.72 × 106 Pa (250 psi) der Spaltdruck ungefähr 3.45 × 106 Pa (500 psi) betragen. Wie jedoch mit Bezug
zu den 6 bis 10 beschrieben ist, hängt die
Druckqualität stärker von
diversen temperaturabhängigen
Parametern als dem Spaltdruck ab.
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Es sei wieder auf 1 verwiesen; während des Druckens besitzt
die Trommel 14 eine Schicht einer flüssigen Zwischentransferoberfläche, die
auf ihre Oberfläche
mittels der Wirkung der Applikatoranordnung 16 aufgebracht
wird. Die Anordnung 16 wird mittels eines geeigneten Mechanismus
(nicht gezeigt), etwa einem Luftdruckzylinder, angehoben, bis das
Dochtkissen 15 mit der Oberfläche der Trommel 14 in
Berührung
ist. Die Flüssigkeit
wird in dem Reservoir 18 zurückgehalten und dringt durch
das poröse
Trägermaterial
durch, bis es das Dochtkissen 15 sättigt, um somit eine gleichförmige Schicht
mit gewünschter
Dicke der Flüssigkeit
zu bilden, die auf der Oberfläche
der Trommel 14 abzuscheiden ist. Die Trommel 14 dreht
sich um eine gelagerte Welle in der in 1 gezeigten Richtung, währen die
Trommelheizung 28 die Flüssigkeitsschicht und die Oberfläche der
Trommel 14 auf die gewünschte
Temperatur aufheizt. Wenn der gesamte Umfang der Trommel 14 beschichtet
ist, wird die Applikatoranordnung 16 auf eine Position
abgesenkt, in der diese die Zwischentransferoberfläche 12 auf
der Trommel 14 nicht berührt. Alternativ kann die Trommel 14 mit
der flüssigen Zwischentransferoberfläche 12 durch
ein Gewebe beschichtet werden, durch welches die Flüssigkeit durch
Kontakt mit einem Docht übertragen
wird. Der Docht wird aus einem Reservoir mit der Flüssigkeit benetzt.
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Das Tintenbild 26 wird auf
die Zwischentransferoberfläche 12 mittels
des Druckkopfs 11 aufgebracht. Die Tinte wird in geschmolzener
Form aufgebracht, wobei diese aus ihren festen Zustand durch eine
geeignete Heizeinrichtung (nicht gezeigt) geschmolzen wurde. Das
Tintenbild 26 verfestigt sich auf der Zwischentransferoberfläche 12 durch
Abkühlen
auf einen verformbaren festen Zwischenzustand, wenn sich die Trommel
weiterdreht, und tritt in den Spalt 22 ein, der zwischen
der Rolle 23 und der gekrümmten Oberfläche der
Zwischentransferoberfläche 12,
die von der Trommel 14 getragen wird, gebildet wird. In
dem Spalt 22 wird das Tintenbild 26 in seine endgültige Bildkonfiguration
deformiert und an der endgültigen
Aufnahmeoberfläche 21 durch
Drücken gegen
die Oberfläche 21 fixiert.
Das Tintenbild 26 wird somit auf die endgültige Aufnahmeoberfläche 21 übertragen
und auf dieser fixiert, indem der Spaltdruck durch die nachgiebige
oder elastische Oberfläche
der Rolle 23 ausgeübt
wird. Die Abstreiffinger 24 helfen dabei, die mit Bild
versehene endgültige
Aufnahmeoberfläche 21 von
der Zwischentransferoberfläche 12 zu
entfernen, wenn sich die Trommel 14 dreht. Das Tintenbild 26 kühlt sich
dann auf Umgebungstemperatur ab, wobei es dann eine ausreichende
Festigkeit und Duktilität
aufweist, um die Haltbarkeit sicherzustellen.
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Die Applikatoranordnung 16 kann
betätigt werden,
um sich nach oben zur Berührung
der Trommel 14 zu bewegen, um damit die die sich verbrauchende
Zwischentransferoberfläche 12 bildende Flüssigkeit
zu erneuern. Die Applikatoranordnung 16 kann ferner als
ein Reiniger dienen, wenn das Entfernen von Fusseln, Papierstaub
oder beispielsweise Tinte erforderlich ist, im Falle, dass ein unnormales Druckverhalten
auftritt.
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Ein geeigneter Satz an Bildübertragungsbedingungen
hängt von
dem Satz von Parametern in komplexer Weise ab, der mit dem Spaltendruck,
der Vorheiz- und der Trommeltemperatur, der Verweilzeit des Mediums
im Spalt 22 und den Tintenparametern in Beziehung steht.
Jeder spezielle Satz an Transferbedingungen, der akzeptable Ausdrucke
liefert, wird als ein Prozessfenster bezeichnet.
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Das Prozessfenster wird experimentell
bestimmt, indem Testausdrucke unter einer Vielzahl gesteuerter Transferbedingungen
erstellt werden. Die Testausdrucke wurden unter gewissen festgelegten Steuerparametern
durchgeführt.
Beispielsweise wurde eine diamantgedrehte nicht versiegelte anodisierte
Aluminiumtrommel verwendet, die als die bevorzugte Trommel 14 gilt.
Die Rolle 23 war eine Typenradplatte mit einer elastischen
Oberfläche
mit einer Shore-D-Härte
und/oder einer Härte
von 40 bis 45. Jedes Ende der Rolle 23 wurde in Richtung
auf Trommel 14 mittels einer Kraft von 1557 N (350 Pfund)
beaufschlagt, woraus ein durchschnittlicher Spaltendruck von ungefähr 319 × 106 Pa (463 psi) resultierte. Das Aufnahmesubstrat 21 war
ein Hammermill Laser Printer-Papier. Ein Xerox 4024 Papier kann
ebenso verwendet werden, ist aber für Testausdrucke nicht das bevorzugte
Medium. Die die Zwischentransferoberfläche 12 bildende Flüssigkeit
war Silikonöl
mit 1 × 10–3 m2
s–1 (1000
cSt). Das endgültige
Aufnahmemedium 21 wurde durch den Spalt 22 mit
einer Geschwindigkeit von ungefähr
13 cm/Sekunde geführt. Die
Geschwindigkeit, die durch die Drehgeschwindigkeit der Trommel 14 bestimmt
ist, ist noch nicht vollständig
verstanden. Die Tintentemperatur im Spalt 22 erreicht jedoch
im Wesentlichen nach ungefähr
2 bis 6 Millisekunden den Gleichgewichtszustand.
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Der Prozess zur Herstellung der Zwischentransferoberfläche 12 auf
der Trommel 14 erfordert das Andrücken eines Ölkissens gegen die rasch drehende
Trommel 14 bis Ölzeilen
auf der Trommel 14 zu erkennen sind. Das Öl wird dann
abgewischt oder von der Trommel 14 abgeführt, indem
ein Kaydry Wischtusch 2 Sekunden lang gegen die Trommel 14 gedrückt und
anschließend
5 Sekunden lang über
die Trommel hinweg geführt
wird. Dieses Verfahren zum Aufbringen der Zwischentransferoberfläche 12 wird auch
in sehr ähnlicher
Weise durch die Applikatoranordnung 16 ausgeführt.
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Mehrere Sätze an Testausdrucken wurden für diverse
Kombinationen aus Temperatur des Mediumvorheizers 27 und
der Temperatur der Trommel 14 durchgeführt.
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Vier wesentliche Faktoren bestimmen
das Prozessfenster: Der Fixierungsgrad, die Pixelakzeptanz, die
Punktausbreitung und die Maximaltemperaturgrenze. Testausdrucke
wurden in der unten beschriebenen Weise durchgeführt, um Temperaturbereiche
für jeden
Faktor zu bestimmen.
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Der Fixierungsgrad ist eine Zahl
proportional zu der Menge der Tinte, die physisch in die Papierfasern
während
des Transferdruckprozesses gepresst wird. Der Fixierungsgrad wird
quantifiziert, indem zunächst
die Trommel 14 mit 4 × 4
cm Quadrate eines blau gefärbten
Bildes belegt wird. Die blau gefärbten Quadrate
werden nach Abscheiden übereinander
gelagerter Schichten aus Zyan und Magenta auf die Zwischentransferoberfläche 12 der
Trommel 14 gebildet. Die blau gefärbten Quadrate werden dann
auf das endgültige
Aufnahmemedium 21 übertragen, wenn
dieses durch den Spalt 22 läuft. Eine Schneidklinge wird
verwendet, um die Tinte von einem blau gefärbten Quadrat, das auf jeden
Testabdruck übertragen
wird, abzuschaben. Ein ACS-Spektro-Sensor II
Spektrophotometer misst die optische Dichte (Reflektivität) des abgeschabten
Bereichs und vergleicht diese mit einer freien (weißen) Fläche des
Testausdrucks. Der Reflektivitätswert
ist der Fixierungsgrad, der proportional zu der Menge in dem Testausdruck verbleibenden
(fixierten) Tinte ist. Je höher
der Fixierungsgrad ist, desto höher
ist die optische Dichte des getesteten Bereichs. Ein akzeptabler
minimaler Fixierungsgrad beträgt
20.
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Testdaten für den Fixierungsgrad sind in 6 gezeigt, worin Linien
mit gleichem Fixierungsgrad als eine Funktion der Trommeltemperatur
und der Mediumsvorheizertemperatur aufgezeichnet sind. Die relativ
vertikale Orientierung der Linien mit gleichem Fixierungsgrad zeigt
an, dass der Fixierungsgrad stärker
von der Temperatur des Mediumvorheizers 27 als von der
Temperatur der Trommel 14 abhängt. Eine Linie 50 mit
konstantem Fixierungsgrad (fettgedruckt gezeigt) begrenzt eine linke
Grenze eines Temperaturgebiets, in welchem der Fixierungsgrad gleich
oder größer als
der minimal akzeptable Wert 20 ist.
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Die Pixelakzeptanz ist ein Faktor,
der sich auf den Prozentsatz an Tintentropfen bezieht, die von der
Trommel 14 zu dem endgültigen
Aufnahmemedium 21 während
des Transferdruckprozesses übertragen
werden. Ein Pixelakzeptanzprozentsatz wird bestimmt, indem zunächst die
Trommel 14 mit einem mit blauer Farbe gefüllten Feld
bedruckt wird, das durch Überdrucken
von Tinten mit Zyan und Magenta auf der Trommel 14 gebildet
wird, wobei 475 bedruckte Quadrate jeweils mit einem 3 × 3 Pixelquadratbereich
vorgesehen sind. Ein einzelner schwarzer Tintenfleck oder Pixel
wird in der Mitte jedes unbedruckten 3 × 3 Pixelquadratbereichs abgeschieden.
Das resultierende Bild wird dann auf das endgültige Aufnahmemedium 21 übertragen,
wenn dieses durch den Spalt 22 läuft. Der gesamte doppelschichtige
blau gefärbte
Feldbereich wird übertragen,
aber die einzeln geschichteten schwarzen Flecke 475 innerhalb
des Feldes sind gegenüber
dem blau gefüllten
Feld nach unten abgesetzt und sind somit äußerst schwer zu übertragen.
Der Anteil an schwarzen Tropfen, die übertragen werden, repräsentiert
den Pixelakzeptanzanteil, wobei 80% ein akzeptabler Wert ist. Schwarze
Tintentropfen, die beim Durchlaufen des Testausdruckes durch den
Spalt 22 nicht übertragen
werden, werden in einfacher Weise auf ein zweites „Verfolgungsblatt" des endgültigen Aufnahmemediums 21 übertragen,
wo sie dann gezählt
werden, um die Pixelakzeptanzrate zu bestimmen.
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Testausdrucke für die Pixelakzeptanz und Daten
des Verfolgungsblattes sind in 7 gezeigt, worin
Linien mit gleichem Pixelakzeptanzanteil als eine Funktion der Trommeltemperatur
und der Mediumvorheizertemperatur aufgezeichnet sind. Die Linien 60 und 62 (fettgedruckt)
mit gleichem Pixelakzeptanzanteil kennzeichnen entsprechende linke
und obere Grenzen eines Temperaturgebiets, in welchem der Pixelakzeptanzanteil
gleich oder größer als
80% ist. Der Graph zeigt, dass unterhalb von ungefähr 50°C die Pixelakzeptanz
im Wesentlichen von der Mediumvorheizertemperatur 27 abhängt, wohingegen über 50°C die Pixelakzeptanz
im Wesentlichen von der Temperatur der Trommel 14 abhängt.
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Die Punktausbreitung bzw. Fleckenausbreitung
wird in sechs Gruppen unterteilt, in Bezug auf das Ausmaß, mit welchem
benachbarte Tintentropfen (Pixel) sich verflachen und miteinander
verbinden, um das endgültige
Aufnahmemedium 21 während
des Transferdruckprozesses zu bedecken. Punktausbreitungsgruppen
werden quantifiziert, indem zunächst
4 × 4
cm Quadrate mit Magenta-Tinte auf der Trommel 14 gebildet
werden. Die Magenta-Quadrate werden gebildet, indem eine einzelne Schicht
aus Magenta-Tinte auf die Zwischentransferoberfläche 12 der Trommel 14 abgeschieden
wird. Jedes Quadrat besteht aus Tintentropfen, die auf der Trommel 14 unter
einem gleichförmigen
Abstand abgeschieden wurden, der durch die 118 Pixel/cm Adressierbarkeit
des Testdruckers definiert ist. Die abgeschiedenen Tintentropfen
besitzen einen kleineren Durchmesser als der Pixel-zu-Pixel-Abstand,
bevor diese im Spalt 22 komprimiert werden. Die Magenta-Quadrate
werden dann auf das endgültige
Aufnahmemedium 21 übertragen,
wenn dieses durch den Spalt 22 läuft. Der Vorgang wird für diverse
Kombinationen an Temperaturen des Mediumvorheizers 27 und
der Trommel 14 wiederholt, um damit einen Satz an Testausdrucken
zu stellen, die unter einem Mikroskop inspiziert und in drei subjektive
Gruppen mit schlechter Ausbreitung, mittlerer Ausbreitung und guter
Ausbreitung eingeteilt werden. Die schlechte Ausbreitung (Gruppe 1 und 2)
ist definiert als die Eigenschaft, einzelne Pixel und/oder die weißen Linien zwischen
benachbarten Pixelreihen erkennen zu können. Die mittlere Ausbreitung
(Gruppen 3 und 4) ist definiert als die Eigenschaft,
Teile von weißen
Linien zwischen benachbarten Pixelreihen erkennen zu können. Die
gute Ausbreitung (Gruppe 5 und 6) ist definiert
als Eigenschaft, dass ein ganzflächiges
Blatt mit Tinte erkennbar ist, wobei kein weißes Papier in dem übertragenen
Bild durchscheint. Jede der drei Druckqualitätsgruppen wurde dann in bessere
und schlechtere Ausdrucke für
jede Gruppe unterteilt. Obwohl vollständig ausgefüllte Bereiche erscheinen, als
ob sie eine höhere
Druckqualität
mit höherer Punktausbreitungsgruppierung
zeigen, zeigen Texte auf der Grund der reduzierten Druckauflösung verschmierte
Ränder.
Die Punktausbreitungsgruppen 4 und 5 ergeben eine
akzeptable Mischung zwischen einem guten Füllgrad und einer akzeptablen
Textqualität.
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Daten von Testausdrucken für die Punktausbreitung
sind in 8 gezeigt, wobei
die Punktgruppierungsbereiche als Funktion der Temperatur der Trommel
und des Mediumvorheizers dargestellt sind. Die Punktausbreitungsgruppen 4 und 5 werden durch
entsprechende Ränder 70 und 72 (fettgedruckt)
begrenzt, deren äußere Bereiche
ein Temperaturgebiet abgrenzen, innerhalb dessen die Punktausbreitung
akzeptabel ist. Die relativ horizontale Orientierung der Punktausbreitungsgruppen deutet
an, dass das Punktausbreiten stärker
von der Temperatur der Trommel 14 als von der Temperatur des
Mediumvorheizers 27 abhängt.
Ein Gebiet 74 (kreuzschraffiert) umschließt das optimierte
Temperaturgebiet, das die Punktausbreitungsgruppen 4 und 5 gemeinsam
haben. Die in 8 gezeigten Punktausbreitungsgruppen
werden durch die Extremdatenpunkte jeder Gruppe definiert. Da die Punktausbreitungsgruppen
durch eine subjektive Messung bestimmt sind, besteht eine gewisse Überlappung
zwischen den Gruppen und die Extremwerte sind lediglich Näherungswerte.
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Die Maximaltemperaturgrenze ist definiert als
die maximale Trommeltemperatur, bei der das Tintenbild 26 von
der Trommel 14 aus übertragen werden
kann, ohne dass gewisse Tintentropfen auf Grund eines Fehlers bei
der Kohäsion
auseinandergezogen werden, ohne dass die Tintentropfen voneinander
auf Grund eines Fehlers der Haftung auseinandergezogen werden, oder
ohne an Trommel 14 auf Grund einer geringen Dehnungsgrenze,
wie in 5 gezeigt ist,
kleben zu bleiben. Die Maximaltemperaturgrenze wird dominiert durch
einen Fehler in der Kohäsion,
und wird quantifiziert, indem zunächst die Trommel 14 mit
4 × 4
cm Farbquadraten aus Zyan, Magenta, gelb, schwarz, grün, blau
und rot belegt wird. Die farbigen Quadrate werden gebildet, indem
die geeignete Anzahl einzelner oder überdruckter Schichten von Primär-Tinten (Zyan, Magenta,
gelb und schwarz) auf die Zwischentransferoberfläche 12 der Trommel 14 abgeschieden
werden. Die farbigen Quadrate werden dann auf das endgültige Aufnahmemedium 21 übertragen,
wenn dieses durch den Spalt 22 läuft. Ein Satz an Testausdrucken
wird dann mit diversen Temperaturkombinationen des Mediumvorheizers 27 und
der Trommel 14 übertragen.
Ein Fehler bei der Kohäsion
wird für
gewöhnlich an
Rändern
der farbigen Quadrate beobachtet und kann in einfacher Weise als
Druckreste erkannt werden, die auf einem nachfolgenden oder Reinigungsblatt
zurückbleiben.
Akzeptable Ausdrucke erfordern, dass im Wesentlichen keine Kohäsionsfehler
auftreten.
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Daten von Testausdrucken für die Maximaltemperaturgrenze
sind in 9 gezeigt, worin
der Kohäsionsfehler
als eine Funktion der Trommeltemperatur und der Mediumsvorheizertemperatur
aufgetragen ist. Eine Linie mit einer Maximaltemperaturgrenze 80 (fettgedruckt)
begrenzt eine obere Grenze eines Temperaturgebiets, unterhalb welcher
die Tinte keinem Kohäsionsfehler
unterliegt. Die relativ horizontale Orientierung der Linie 80 zeigt,
dass die Maximaltemperaturgrenze nahezu ausschließlich von der
Temperatur der Trommel 14 abhängt.
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Die Maximaltemperaturgrenze ist jedoch
ein Näherungswert,
da der Kohäsionsfehler
von dem Testbild, der Tintenfarbe, der Tintenkomposition und den
Eigenschaften der Zwischentransferoberfläche 12 abhängt. Insbesondere
bewirkt die Verwendung eines nicht vollständig gefüllten Testbildes einen Kohäsionsfehler
bei geringeren Temperaturen, als dies bei den gelben Quadratbildern
der Fall ist. Bei Temperaturen, die an die Maximaltemperaturgrenze
heranreichen, nimmt man an, dass die Zwischentransferoberfläche 12 bei
der Bestimmung des Kohäsionsfehlers
wichtig wird, wenn eine nicht ausreichende Menge der die Oberfläche bildenden
Flüssigkeit
auf der Trommel 14 vorhanden ist. Die Rauhigkeit der Trommeloberfläche beeinflusst
ebenso das Kohäsionsverhalten.
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10 zeigt
ein Prozessfenster 90, das durch das Überlagern der Daten aus den 6 bis 9 definiert ist. Das Prozessfenster 90 besitzt
eine linke Grenze, die durch die Linie mit konstantem Fixierungsgrad 20 (Linie 50 aus 6) begrenzt ist, eine obere
Grenze, die durch eine 80% konstante Pixelakzeptanz (Linie 62 aus 7) begrenzt ist, eine rechte Grenze,
die durch die Punktausbreitungsgruppen 4 und 5 (Ränder 70 und 72 aus 8) begrenzt ist, und eine
untere Grenze, die durch die Punktausbreitungsgruppe 4 (Rand 70 aus 8) begrenzt ist. Die obere
Grenze des Prozessfensters 90 liegt eine Grad Celsius unterhalb
der Maximaltemperaturgrenze (Linie 80 aus 9).
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Die Kenntnis des Prozessfensters 90 ist wichtig
beim Ableiten der thermischen Spezifikationen und Toleranzen, die
zum Erhalten akzeptabler Ausdrucke von einem Transferdrucker mit
Zwischenoberfläche
und Phasenänderungstinte
erforderlich sind, insbesondere wenn die Erfordernisse für den Mediumvorheizers 27,
den Trommelheizer 28, die Leistungskriterien, die Aufwärmzeiten
und die Kühlungsanforderungen
bestimmt werden. Das Prozessfenster 90 sollte weit auseinanderliegende
Temperaturgrenzen aufweisen, um damit Variationen in der Wärmekapazität und Temperaturungleichförmigkeiten,
die mit der Trommel 14, dem Mediumvorheizer 20 und
der Rolle 23 einhergehen, entgegen zu wirken.
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Es sei wieder auf 1 verwiesen; für die zuvor beschriebene Tinte
und die Abbildungsvorrichtung 10 liegt ein wünschenswerter
Temperaturbereich für
den Mediumvorheizer 27 bei ungefähr 60°C bis ungefähr 150°C und ein wünschenswerter Temperaturbereich
der Trommel 14 im Bereich von ungefähr 40°C bis ungefähr 56°C. Ein Betrieb im Fenster für die optimierten
Temperaturtransferbedingungen ist vorzuziehen und erfordert eine
Temperatur des Mediumvorheizers 27 im Bereich von ungefähr 61°C bis ungefähr 130°C und eine
Trommeltemperatur im Bereich von ungefähr 45°C bis ungefähr 55°C. Ein vorteilhafterer Betriebstemperaturbereich
für die Trommel 14 liegt
zwischen ungefähr
46°C und
ungefähr
54°C.
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Das Halten der Trommel 14 innerhalb
der Temperaturgrenzen, die durch das Prozessfenster 90 definiert
sind, kann das Aufheizen der Trommel 14 während Perioden
ohne Druckaktivität
erforderlich machen und erfordert das Kühlen der Trommel 14 während des
Druckens. Das Kühlen
während
des Druckens ist erforderlich, da Wärme von vorgeheizten Medien,
die die Trommel in dem Spalt 22 berühren, durch den Druckkopf 11 beim
Abscheiden der geschmolzenen Tinte auf der Tommel 14 und
durch Strahlung von dem aufgeheizten Druckkopf 11 übertragen
wird. Das Heizen oder Kühlen
während
Phasen mit keiner Druckaktivität
kann erforderlich sein, da Strahlung von dem aufgeheizten Druckkopf 11 die Trommel 14 nicht
unter allen Umständen
auf der gewünschten
Drucktemperatur hält.
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Gemäß 11 wird Wärme auf die Trommel 14 mittels
der Trommelheizung 28 zugeführt, die vorzugsweise aus einer
Heizlampe 92 und einem Reflektor 94 besteht. Die
Heizlampe 92 ist eine Infrarotheizlampe, etwa ein Model
Nr. QIR100-200 TN1, das von Ushio Corporation, Newberg, Oregon hergestellt wird.
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Eine alternative Ausführungsform
für die Trommelheizung 28 besteht
aus einer zylindrischen Kassette oder einer Lampenstrahlungsheizung 96, die
axial innerhalb oder angrenzend zu einem hohlen Trommelschacht 98 angeordnet
ist. In dieser Ausführungsform
wird Wärme
von der Heizung 96 direkt auf die Trommel 14 eingestrahlt
und mittels radialer Rippen 30 zur Trommel 14 geführt.
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Die Trommel 14 wird durch
Blasen von Luft über
die radialen Rippen 30 mittels eines Gebläses 100 gekühlt. Selbstverständlich kann
das Gebläse 100 Luft
in jeder Richtung durch die Trommel 14 ansaugen oder blasen,
um eine Kühlwirkung
zu erreichen. Vorzugsweise bläst
das Gebläse 100 Luft über die
Trommel 14 in einer Richtung, die durch einen Pfeil 102 bezeichnet
ist. Das Gebläse 100 ist
vorzugsweise ein Model Nr. 361OML-05W-B50, das von N. M. B. Minibea,
Co., Ltd., Japan hergestellt wird.
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Der Mediumvorheizer 27 ist
auf eine vorbestimmte Betriebstemperatur mittels konventioneller Thermostateinrichtungen
festgelegt. Die Trommeltemperatur wird mittels eines Thermistors 104 erfasst,
der die Trommel 14 berührend
kontaktiert und der elektrisch mit einer konventionellen Proportionaltemperatursteuerung 106 verbunden
ist. Während des
Druckens wird der Trommel 14 Wärme zugeführt, die dazu führt, dass
die Temperatur eine vorbestimmte Temperatur übersteigt, die von dem Thermistor 104 erfasst
wird. In Reaktion darauf reduziert die Temperatursteuerung 106 die
elektrische Ansteuerleistung für
die Trommelheizung 28 und schaltet das Gebläse 100 ein,
um die Trommel 14 auf ihre Sollwerttemperatur zurückzuführen. Andererseits
erfasst, wenn nicht gedruckt wird, der Thermistor 104 einen
Abfall der Temperatur und den Sollwert. In Reaktion darauf schaltet
die Temperatursteuerung 106 das Gebläse 100 aus und führt der
Trommelheizung 28 Leistung zu. Abhängig von der erforderlichen
Geschwindigkeit zum Abkühlen
oder Aufheizen kann die Temperatursteuerung 106 die Trommelheizung 28 und/oder
das Gebläse 100 proportional
steuern. Geringe Temperaturänderungen
veranlassen die Temperatursteuerung 106 in erster Linie
dazu, die Höhe der
der Trommelheizung 28 zugeführte elektrische Leistung zu ändern.
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Gemäß 1 wurde bisher angenommen, dass das Verflachen
und Ausbreiten von Tintentropfen hauptsächlich während des Transfers des Tintenbilds 26 auf
das endgültige
Aufnahmesubstrat 21 im Spalt 22 stattfindet. Während der
Erzeugung der zuvor beschriebenen Testausdrucke (6 bis 9)
gab es jedoch viele Ereignisse, in denen die Tintentropfen an der
Trommel 14 haften blieben und abgewaschen werden mussten,
bevor zusätzliche
Testausdrucke gemacht werden konnten. Bei näherer Inspektion stellte sich
heraus, dass die von der Trommel 14 abgewaschenen Tintentropfen
flacher waren als dies erwartet wurde. Diese Beobachtung führte zu Experimenten,
um die Faktoren zu quantifizieren, die das Verflachen der Tintentropfen
auf der Trommel 14 vor dem Transfer des Tintenbilds 26 in
dem Spalt 22 beeinflussen.
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Es wird angenommen, dass das Verflachen von
Tintentropfen von drei wesentlichen Faktoren abhängt: (1) der Dicke und der
Viskosität
der Flüssigkeit,
die die Zwischentransferoberfläche 12 bildet,
(2) der Temperatur der Tintentropfen und der Zwischentransferoberfläche 12,
und (3) der Energieübertragung
der Tintentropfen, wenn diese die Zwischentransferoberfläche 12 berühren. Die
meisten dieser Faktoren sind aus den oben beschrieben Experimenten
zum Bestimmen des Prozessfensters bekannt. Die verbleibenden Faktoren
wurden in der folgenden Weise bestimmt.
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Die kinetische Energie beträgt ½ mal die Masse
des Tintentropfens mal dem Quadrat seiner Geschwindigkeit. Von dem
Druckkopf 11 ist bekannt, dass dieser Tropfen mit einer
Geschwindigkeit von ungefähr
2 m pro Sekunde auswirft. Die Tropfengeschwindigkeit liegt normalerweise
im Bereich zwischen ungefähr
1 bis 6 m pro Sekunde. Die Tropfenmasse wird quantitativ erfasst,
indem zunächst
die Trommel 14 mit einem Streifen mit 70 000 Tintentropfen
mit Magentatinte, mit einem stark konvergierenden Streifen mit 70
000 Tintentropfen mit gelber Tinte bedeckt war, beschichtet wird,
um einen roten Teststreifen zu bilden, und diesen anschließend auf
ein endgültiges
Aufnahmemedium mit zuvor ermitteltem Gewicht zu übertragen. Das endgültige Aufnahmemedium
wurde wieder gewogen, um die Masse der 140 000 transferierten Tintentropfen
zu bestimmen, die 16,54 Milligramm betrug. Daher wurde die Masse jedes
Tintentropfens zur ungefähr
118 Nanogramm und die kinetische Energie jedes Tropfens zu ungefähr 2.36 × 10–10 J
(2.36 × 10.3 ergs) berechnet.
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Die Trommel 14 wurde gereinigt
und die Zwischentransferoberfläche 12 wurde
erneuert. Die Trommel 14 wurde auf 30°C erwärmt und mit Mustern einzelner
Tinten bedeckt, die abgewaschen und mittels eines SEM (Rasterelektronenmikroskop)
inspiziert wurden. 12a ist
eine Darstellung einer Seitenansicht einer SEM-Photographie, die
zeigt, dass ein repräsentativer
Tintentropfen 110 der abgeflachten Tintentropfen ein Verhältnis von
Durchmesser zu Höhe
von 6 : 1 aufweist.
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Nachfolgende Experimente wurde ausgeführt, um
die Wirkung der Trommeltemperatur und des Applikationsdrucks für die Transferoberfläche auf das
Tintentropfenverflachen zu bestimmen. Die Trommel 14 wurde
auf 30°C
aufgeheizt, die Zwischentransferoberfläche 12 wurde unter
einem Druck von 1.21 × 105 Pa (17.5 psi) Druck aufgebracht und die
Trommel 14 wurde mit Mustern einzelner Tintentropfen beschichtet,
die abgewaschen und mit dem SEM inspiziert wurden. 12b ist eine Darstellung einer Seitenansichtsphotographie
des SEM, in der ersichtlich ist, dass ein repräsentativer Tintentropfen 112 der
verflachten Tintentropfen ein Verhältnis von Durchmesser zu Höhe von 10
: 1 aufweist.
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Die Trommel 14 wurde auf
ungefähr
50°C erwärmt, die
Zwischentransferoberfläche 12 wurde zweimal
mit ungefähr
1.72 × 105 Pa (25 psi) Druck aufgebracht und die Trommel 14 wurde
mit Mustern einzelner Tintentropfen belegt, die dann abgewaschen
und mittels des SEM inspiziert wurden. 12c ist eine Darstellung einer SEM-Seitenansichtsphotographie,
wobei ein repräsentativer
Tintentropfen 114 der abgeflachten Tintentropfen gezeigt
ist mit einem Verhältnis
von Durchmesser zu Höhe
von 16 : 1.
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Die zuvor beschriebenen experimentellen Ergebnisse
zeigen, dass ein Tintenstrahldrucker mit Phasenänderungstinte, der Tintentropfen
auf eine flüssige
Zwischentransferoberfläche
auswirft, ein Tintenbild hervorruft, in welchem die einzelnen Tropfen ein
Verhältnis
von Durchmesser zu Höhe
im Bereich von ungefähr
6 : 1 bis ungefähr
16 : 1 aufweisen. Das Verhältnis
von Durchmesser zu Höhe
der Tintentropfen kann gesteuert werden, indem die Art und die Dicke
der als die Zwischentransferoberfläche aufgebrachten Flüssigkeit,
die Trommeltemperatur und die Temperatur, das Volumen und die Auswurfgeschwindigkeit
der ausgeworfenen Tropfen gewählt
wird. Die Verwendung viskoserer Flüssigkeiten, etwa Silikonöl in sehr
dünnen
Schichten, etwa mit ungefähr
100 nm, ändert
das Verhältnis
von Durchmesser zu Höhe
von ungefähr
1,5 : 1 auf größer ungefähr 4 : 1
insbesondere ungefähr
2 : 1. Die Dicke des Silikonöls
kann von ungefähr
0.05 Mikrometer bis ungefähr
5.0 Mikrometer variieren. Die Tintentropfendicke sollte so dünn wie möglich gehalten
werden, wobei die erforderliche Farbsättigung in dem Bild beibehalten
werden sollte. Da die Tintentropfen sich auf der Zwischentransferoberfläche mit
ungefähr
der endgültigen
Dicke und dem Durchmesser verfestigen, muss jede Nachbearbeitung
nach dem Transfer oder jeder Fixierungsprozess lediglich dahingehend
optimiert sein, um vorbestimmte Grenzen der Prozessfensterparameter
bereitzustellen.
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Für
Anwendungen beim Transferdrucken liefern die Wärme und der Druck im Spalt 22 ein
gewisses zusätzliches
Verflachen und Ausbreiten des Tintenbildes 26 auf dem endgültigen Aufnahmesubstrat 21.
Der Hauptanteil beim Verflachen der Tintentropfen wird jedoch auf
der Trommel 14 erreicht, womit nahezu jeglicher Bedarf
für eine
Nachbearbeitung oder Fixierung des Tintenbildes vermieden wird.
Des weiteren ermöglicht
es diese Erfindung, dass sich Tintentropfen, die zu vollständig mit
Sekundärfarbe gefüllten Bereichen
angrenzend abgeschieden sind, ausbreiten und die gefüllten Bereiche
berühren,
was nicht allgemein mit konventionellen Rollfixierern auf Grund
der Steifigkeit in Längsrichtung
derartiger Rollen möglich
ist. Die Tintentropfen verflachen und breiten sich vielmehr radial
nach außen
mit minimaler innerer Verspannung aus, da die Tinte sich noch in
der flüssigen
Phase befindet. Es wird vermutet, dass die auf diese Weise gebildeten
Tintentropfen haltbarer sind als solche, die konventionellen Fixierungsdrucken
ausgesetzt werden.
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Der Fachmann erkennt, dass Teile
dieser Endung alternative Ausführungsformen
aufzeigen. Beispielsweise kann diese Erfindung beim direkten Tintenstrahldrucken
mit Phasenänderungstinte
angewendet werden, um das Tropfenverflachen und Ausbreiten der Tintentropfen,
die direkt auf ein endgültiges
Druckmedium aufgebracht werden, etwa auf eine Folie, zu verbessern.
In dieser erfindungsgemäßen Ausführungsform
wird die Folie zunächst
mit einer das Tintenbild aufnehmenden Flüssigkeitsschicht beschichtet.
Die Flüssigkeitsschicht
empfängt
dann das geschmolzene Phasenänderungstintenbild.
Die einzelnen Tintentropfen breiten sich aus und verflachen sich
bei Berührung
mit der Flüssigkeitsschicht in
einer Weise, die zuvor beim Transferdrucken beschrieben ist. Die
Flüssigkeitsschicht
verdampft und lässt
die verflachten und ausgebreiteten Tintentropfen auf der Folie in
einer geometrischen Orientierung zurück, die für einen geradlinigen Lichtdurchgang
geeignet ist. Die Flüssigkeitsschicht
kann eine verdampfbare Flüssigkeit,
eine haftungsfördernde
Flüssigkeit
oder aushärtbare
Kleberflüssigkeit
sein. Mögliche
Aushärtprozesse
können
Verdampfen, Aufwärmen,
Bestrahlung mit Ultraviolettenergie, chemische Reaktion oder gewisse
Kombinationen davon beinhalten.
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13 zeigt
eine weitere Ausführungsform dieser
Erfindung, in der ein Tintenstrahldruckkopftropfen 122 aus
Phasenänderungstinte
auf eine relativ dicke Flüssigkeitsschicht 124,
etwa eine Viskoseansammlung aus dielektrischer Flüssigkeit,
auswirft, die auf einer Trägeroberfläche 126 getragen
wird, die sich in einer durch einen Pfeil 128 gekennzeichneten Richtung
bewegt. Wenn die Tropfen 122 die Flüssigkeitsschicht 124 berühren, verflachen
diese sich, breiten sich aus und kühlen sich ab, wie dies zuvor beschrieben
ist, um ein Tintenbild 130 zu bilden. Da die Flüssigkeitsschicht 124 relativ
empfindlich ist, erfordert das Übertragen
des Tintenbildes
120 auf das endgültige Aufnahmemedium 122 einen
gewissen Prozess, etwa eine elektrostatische Anziehung.
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Die Tropfen 122, die das
Tintenbild 130 bilden, werden auf eine Spannung erster
Polarität
mittels einer Ladungskorona 134 aufgeladen, wenn sie sich
in die Richtung 128 bewegen. Das endgültige Aufnahmemedium 132 wird
von einem Mediumhalter 136, etwa einer Trommel, getragen,
die sich in einer durch einen Pfeil 138 gekennzeichneten
Richtung bewegt und die sich auf einer Spannung mit einer Polarität befindet,
die entgegengesetzt zu jener des Tintenbilds 130 ist. Ein
Abstand 140 zwischen der Flüssigkeitsschicht 124 und
dem endgültigen
Aufnahmemedium 132 ist ausreichend klein, so dass das Tintenbild 130 zu
dem endgültigen
Aufnahmemedium 132 hingezogen und an diesem festgehalten
wird. Eine ausreichende Haftung des Tintenbildes 130 an dem
endgültigen
Aufnahmemedium 132 kann optional eine Nachbehandlung oder
Fixierung erfordern.
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Die Ladungskorona 134 kann
vermieden werden, wenn die Tropfen 122 von dem Druckkopf 120 in
einem geladenen Zustand ausgeworfen werden. Alternativ kann die
Trägeroberfläche 126 ein
dielektrisches Material sein und die Fluidschicht 124 könnte geladen
sein, so dass das Tintenbild 130 auf das endgültige Aufnahmemedium 132 übertagen wird.
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Des weiteren kann die Trommelheizung 28 vermieden
werden, wenn ein Prozessfenster erhalten werden kann, das eine Trommeltemperatur
von ungefähr
30°C mit
einschließt.
Es sind einfarbige oder Farbvarianten erfindungsgemäß ausführbar. Es können andere
Arten für
eine Trägeroberfläche als eine
Trommelfläche,
etwa eine flache Platte oder ein Riemen angewendet werden. Die Erfindung
kann in diversen Anwendungen zur Markierung von Medien, etwa in
Faxmaschinen, Kopierern und Computerdruckern eingesetzt werden.
Das Prozessfenster kann ebenso differieren in Abhängigkeit
diverser Kombinationen des Spaltendrucks, der Tintenkomposition,
der Zusammensetzung der Zwischentransferoberfläche, der Oberflächenbeschaffenheit
der Trommeloberfläche
und deren Komposition und der Zusammensetzung des Druckmediums.
Die Zwischentransferoberfläche
kann ferner auf diverse Arten auf die Trommel aufgebracht werden,
etwa mittels einer Anordnung mit einem mit Öl gesättigtem Gewebe und einer Dosierklinge,
einem Docht und einem Reservoir mit einem trockenreinigenden Gewebe
mit anschließender Dosierungsklinge,
durch Kontakt mit einem ölgetränkten Material
oder durch Anwendung eines ölgetränkten Kissens.
Ferner kann die Rolle 23 erwärmt werden, um den Transfer
und das Fixieren des Bildes 26 zu bzw. auf dem endgültigen Aufnahmesubstrat 21 zu
erleichtern. In ähnlicher
Weise kann der Vorheizer 27 für das Druckmedium vermieden
werden, um Duplex-Druckanwendungen zu erleichtern oder um unterschiedliche
Prozessfenster für
das Drucken anzuwenden.
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Der Fachmann erkennt, dass viele Änderungen
hinsichtlich der Details der oben beschriebenen Ausführungsformen
dieser Erfindung durchgeführt werden
können,
ohne von deren Prinzipien abzuweichen. Es ist daher selbstverständlich,
dass die Erfindung auch auf das Abbilden mittels Tintenstrahldrucken
mit Phasenänderungstinte
anwendbar ist, die nicht in Druckern stattfinden. Der Schutzbereich
der vorliegenden Erfindung ist daher lediglich durch die folgenden
Patentansprüche
festgelegt.