EP0153693A2 - Druckvorrichtung - Google Patents

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EP0153693A2
EP0153693A2 EP85101843A EP85101843A EP0153693A2 EP 0153693 A2 EP0153693 A2 EP 0153693A2 EP 85101843 A EP85101843 A EP 85101843A EP 85101843 A EP85101843 A EP 85101843A EP 0153693 A2 EP0153693 A2 EP 0153693A2
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EP
European Patent Office
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printing
print head
printed
heating elements
layer
Prior art date
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EP85101843A
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English (en)
French (fr)
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EP0153693A3 (en
EP0153693B1 (de
Inventor
Frank Dorner
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Kunz KG
Original Assignee
Kunz KG
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Publication date
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Application filed by Kunz KG filed Critical Kunz KG
Priority to AT85101843T priority Critical patent/ATE43102T1/de
Publication of EP0153693A2 publication Critical patent/EP0153693A2/de
Publication of EP0153693A3 publication Critical patent/EP0153693A3/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0153693B1 publication Critical patent/EP0153693B1/de
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J13/00—Devices or arrangements of selective printing mechanisms, e.g. ink-jet printers or thermal printers, specially adapted for supporting or handling copy material in short lengths, e.g. sheets
    • B41J13/10—Sheet holders, retainers, movable guides, or stationary guides
    • B41J13/12—Sheet holders, retainers, movable guides, or stationary guides specially adapted for small cards, envelopes, or the like, e.g. credit cards, cut visiting cards
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/315—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective application of heat to a heat sensitive printing or impression-transfer material
    • B41J2/32—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective application of heat to a heat sensitive printing or impression-transfer material using thermal heads
    • B41J2/325—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective application of heat to a heat sensitive printing or impression-transfer material using thermal heads by selective transfer of ink from ink carrier, e.g. from ink ribbon or sheet

Definitions

  • the invention relates to the use of an embossing film for printing on plastic surfaces, in particular plastic cards.
  • the raised data above is generally colored with an embossing film.
  • embossing film The structure and function of such an embossing film are explained in more detail below.
  • an ink ribbon for coloring the data can be fed to the printing device during embossing.
  • thermal printers have been developed to enable the data to be reproduced quickly in modern data processing and data transmission. These have a printhead which is brought into contact with a paper coated with thermosensitive ink. Thermal printers have the advantage that they can not only be used to print predetermined letters and numbers, but also, for example, images, letters and numbers of different sizes and fonts as well as Chinese and Arabic characters.
  • the known thermal printers usually work according to the principle of a dot printer, in which a plurality of dots put together result in the characters to be printed.
  • the print head has a large number of heating elements which are arranged in a row and print these points.
  • the thermosensitive printing paper migrates at right angles to the row of heating elements.
  • the heating elements are controlled individually, so that the color of the thermosensitive paper changes only on the controlled heating elements. In this way, the desired pattern is applied to the paper printed.
  • Such a thermal print head is described, for example, in the brochure "Introduction to Thermal Print Head Technology" from Rohm.
  • thermosensitive paper is neither UV nor chemical resistant, so that it changes color over time. Pressing on a protective layer is also not possible because of the elevated temperature required for this. Furthermore, the thermosensitive layer can hardly be printed with visible color, which is, however, for unchangeable, e.g. non-personal data is frequently requested.
  • an ink ribbon for a thermal printer which consists of a carrier film and a layer of a mixture of a resin and a dye and is intended for printing on paper.
  • an ink ribbon for a thermal printer In order to print plastic surfaces with a thermal print head using such ink ribbons, it is known to provide the ink layer with a sublimable dye, the detached color point on the plastic surface being irradiated with an infrared source in order to allow it to penetrate into the plastic surface (prospectus "A new method of non-impact printing ", page 10, from Armor SA, France).
  • the arrangement is relatively complex due to the special ink ribbon and the infrared source and, moreover, only allows a relatively slow printing.
  • stamping foils are also known. These are composite films made from a carrier film, e.g. consist of a polyester film with a generally wax-containing separating layer, a color layer adjoining the separating layer and a thermoreactive adhesive layer adjoining the colored layer, wherein a protective lacquer layer is usually also provided between the separating layer and the colored layer.
  • a carrier film e.g. consist of a polyester film with a generally wax-containing separating layer, a color layer adjoining the separating layer and a thermoreactive adhesive layer adjoining the colored layer, wherein a protective lacquer layer is usually also provided between the separating layer and the colored layer.
  • stamping foils are pressed on with hot stamping presses (so-called hot stamping) with a pressure of several 100 kp or even several tons, as for example in the brochure "stamping foil program", last page, from the company Leonhard Kurz, Princeth, from May 1978.
  • the adhesive layer is activated so that the composite film is separated from the separating layer, the carrier film being removed and the color layer optionally provided with a protective coating layer adhering to the material in question.
  • stamping foils are used for a wide variety of purposes. Thanks to their excellent adhesion, they will e.g. used to coat motor vehicle bumpers or bathtubs. They are also used for printing on a wide variety of materials, such as paper, leather, wood, etc. The printing is carried out using an elevated pressure stamp that can be heated to the activation temperature of the adhesive as a printing cliché.
  • the invention is based on the task of printing on plastic surfaces quickly and as forgery-proof as possible using a simply structured printing arrangement. This object is achieved in that an embossing film is used as an ink transfer material for a device for printing on plastic surfaces with a thermal print head having individually controllable heating elements.
  • a commercially available thermal print head can be used.
  • the costs of the printing device used according to the invention are thereby many times lower than in the known devices described above for tamper-proof printing on plastic surfaces, in particular plastic identity or authorization cards.
  • the high printing speed of the thermal print head is also used, i.e. for example, check cards can be personalized in a few seconds.
  • stamping foils can also be successfully used as stamping foils, for example the stamping foils from Leonhard Kurz, Marieth. These can be metal foils in which e.g. a polyester film is used and is used as metal vapor-deposited high-purity aluminum. Other suitable metal foils are e.g. Real gold foils, chrome foils or bronze foils. Color foils, imitation gold foils etc. are also suitable.
  • the reason for this unforeseeable circumstance may be that despite the short activation time the Heating elements are heated to a relatively high temperature, causing an explosive expansion of the carrier film at the relevant points. As a result, an additional pressure component is exerted on the detaching color point and an intimate connection of the same is brought about with the plastic surface.
  • the material to be printed it is necessary for the material to be printed to have the same thickness, at least transversely to the transport direction.
  • the surface roughness of the material to be printed should also be less than 10 ⁇ m. Otherwise, the exposure time and / or pressure of the printhead must be increased.
  • any printing units can be produced with the device according to the invention, i.e. in addition to alphanumeric data e.g. also pictures or barcodes.
  • the color of the embossing foil and thus the printing unit can also be chosen as desired.
  • stamping foils on the market have such a high degree of adhesion that they are used today even for highly stressed components such as motor vehicle bumpers.
  • This high level of liability also comes into its own according to the invention and has a correspondingly high level of security against forgery of the printing units produced according to the invention.
  • identity or authorization cards provided with a magnetic tape or an IC can also be printed in a forgery-proof manner over the full area of the card.
  • a commercially available stamping foil is formed by a composite foil which consists of a carrier layer 1, e.g. made of polyethylene, a separating layer 2, e.g. consists of wax or a wax-like material, a lacquer layer 3, a color layer 4 and an adhesive layer 5 which can be thermally activated, for example, at a temperature of approximately 110 ° C.
  • the carrier layer can also consist of polyester. It usually has a thickness of 5 to 50 ⁇ m, preferably 12 to 25 ⁇ m.
  • the separating layer 2 is made very thin as a release layer.
  • the lacquer layer 3 has a thickness of 0.5 to 3 ⁇ m, preferably 1.25 to 1.50 ⁇ m.
  • the color layer 4 can, for. B. by a metallization with a thickness of 0.01 to 0.10 microns, preferably 0.02 to 0.05 microns.
  • the adhesive layer 5 is usually applied in several layers and has a thickness of 0.5 to 5 ⁇ m, preferably 1.5 to 3 ⁇ m.
  • the lacquer layer 3 imparts the desired color.
  • a silver color is produced.
  • the color layer 4 is formed by a pigment dye, it has a thickness of a few ⁇ m.
  • the structure of the stamping foil is e.g. B. also described in the brochure "Embossing on plastics" by Leonhard Kurz, Princeth.
  • the adhesive layer 5 is activated, whereby it connects the color layer 4 including the protective lacquer layer 3 to the base, while the carrier film 1 dissolves while softening the wax layer 2.
  • the printing device has, for example, a conveyor belt 8 running around rollers 6 and 7, on which the material 9 to be printed, e.g. Check cards, the thermal print head 10 is supplied. If they have a magnetizable carrier (e.g. a magnetic tape), the desired data can be magnetically recorded on the credit cards beforehand.
  • a magnetizable carrier e.g. a magnetic tape
  • two pressure rollers 11 and 12 are provided, which press the material 9 to be printed firmly against the conveyor belt 8, as well as a counter-pressure roller 13, which is arranged directly in front of the print head 10 and the material 9 lying on the conveyor belt 8 to be printed against when printing the bottom of the thermal print head 10 holds.
  • the embossing film 14 is unwound from an unwind roll 15 and fed to the material 9 to be printed and the print head 10 via a deflection roller 16.
  • the roller 6, which drives the conveyor belt 8, is in turn driven by a stepper motor 17.
  • the stepper motor 17 is designed so that it e.g. one millimeter transport path of the material to be printed 9 carries out three steps.
  • the print head 10 has on its underside a row of heating elements 18 which extends across the entire printing width and runs transversely to the transport direction of the material 9.
  • the heating elements 18 can be resistors which are arranged on a ceramic substrate 19.
  • the distance between adjacent heating elements is, for example, 0.3 mm, measured from the center of the heating element 18 to the center of the heating element 18.
  • the heating elements 18 are connected to microchips 22 via conductor tracks 21 vapor-deposited on the ceramic substrate 19.
  • the microchips 22 have a thickness that is greater than the board of the heating elements 18 via the ceramic substrate 19, which is approximately 0.3 to 0.4 mm. I.e. a flat, rigid or difficult to bend material, in particular a plastic card, can not be brought into contact with the heating elements 18 if the microchips 22 and the heating elements 18 are applied in one plane of the ceramic substrate 19.
  • the thermal printhead 10 is preferably designed such that the heating elements 18 form the most protruding areas on the underside of the thermal printhead 10, ie further from the ceramic substrate 19 protrude than the microchips 22.
  • This can be achieved, for example, by arranging the microchips 22 in a recess in the ceramic substrate 19 or by arranging the microchips on a surface of the Keiamik substrate 19, which is in line with the level of the lower part of the thermal print head, at which the heating elements are, includes an angle of preferably less than 90 ° to prevent sharp edges for the traces 21.
  • the heating elements 18 reach the temperature required for the activation of the adhesive layer 5, e.g. 120 ° C with a current in the range of 1 mA in a few ms.
  • the heating elements 18 can be controlled with an EDP system.
  • the printhead 10 is about an axis extending transversely to the transport direction or parallel to the row of heating elements 18, as indicated in Figure 2 by the arrow 20, by means of a device not shown 'away from the conveyor belt 8 or the material 9 lying thereon and on this too pivotable. In this way, the print head is pressed against the material 9 to be printed between two transport steps and relieved during the transport of the material 9. The print head can also be relieved when the heating elements 18 are not activated.
  • the control of the device with which the print head 10 is pressed against the material 9 to be printed is also carried out by means of the computer system.
  • the printing device shown in Figures 2 and 3 can write in two coordinates.
  • the x coordinate extends in the transport direction of the BAD ORIGIN to be printed Materials, the y coordinate at right angles to it.
  • the data for the x coordinate i.e. the time grid, consist of one bit.
  • the control and timing of the transport of the material to be printed takes place with the x-bit in such a way that, after the x-bit has been set, the motor 17 transports the material to be printed 9 past the printhead by, for example, 0.3 mm.
  • the device which presses the print head against the material 9 is actuated in the interval between two successive transport steps.
  • the heating elements 18 to be activated are activated and thereby heated due to the y-bit.
  • Each controlled heating element 18 leads to a punctiform activation of the adhesive layer 5 and thus to a fixed point of the ink layer 4.
  • the size of the distance between adjacent heating elements 18 and the size of the transport steps in the x direction determine the screen density of the printing unit produced with the device according to the invention .
  • the printhead 10 is preheated to a constant temperature of 110 ° C. by means of an electrical resistance heater, that is to say 10 ° C. below the activation temperature of the adhesive layer 5 of the film 14. This reduces the heating time of the heating element 18. and enables faster and more even printing.
  • FIG. 4 shows a plastic card that has been provided with alphanumeric data using the device.
  • the device can also be designed such that the print head 10 is moved step by step over the material to be printed, which is useful, for example, when printing large objects.
  • this embodiment of the device is applicable to the printing of skis, e.g. For example, depending on variable data, such as the manufacturing number , to apply a bar code.

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Abstract

Es wird eine Druckvorrichtung zur Erzeugung fälschungssicherer Druckwerke beschrieben, wobei ein einzeln ansteuerbare Heizzellen (18) aufweisender Druckkopf (10) und eine Prägefolie (14) als Farbübertragungsmaterial verwendet wird.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf die Verwendung einer Prägefolie zum Bedrucken von Kunststoffoberflächen, insbesondere von Kunststoffkarten.
  • Zum fälschungssicheren Personalisieren von Identitätskarten, Berechtigungskarten , wie Scheckkarten und dergleichen, aus Kunststoff ist es bekannt, Druckvorrichtungen mit positiven Prägetypen zu verwenden, mit denen die entsprechenden personenbezogenen alphanumerischen Daten in die Karten eingeprägt werden, so daß sie beim Prägen von der Kartenvorderseite her erhaben vorstehen bzw. beim Prägen in die Kartenvorderseite hinein als Vertiefungen vorliegen.
  • Im erstgenannten Fall wird im allgemeinen nach dem Einprägen noch ein Einfärben der erhaben vorstehenden Daten mit einer Prägefolie durchgeführt. Aufbau und Funktion einer solchen Prägefolie werden nachstehend noch näher erläutert. Im letzteren Fall kann der Druckvorrichtung beim Prägen ein Farbband zum Einfärben der Daten zugeführt werden.
  • Bei der geschilderten bekannten Art der Personalisierung können nur die in der Druckvorrichtung vorhandenen Buchstaben- und Zahlentypen gedruckt werden. Auch ist,die Geschwindigkeit beim Drucken mit Prägetpyen bekanntlich beschränkt. Die dafür nötigen Maschinen sind mechanisch sehr aufwendig, reparaturanfällig und teuer.
  • Weiterhin kann in dem für das Einprägen vorgesehenen Bereich der Karte kein mit magnetisch ablesbaren Daten versehenes Magnetband vorgesehen werden, das heutzutage bei Identitäts- und Berechtigungskarten häufig vorliegt. Ein derartiges Magnetband würde nämlich beim Einprägen der Daten zerstört werden. Gleiches gilt für Karten mit integrierter Mikroschaltung (IC's), da sich diese im allgemeinen zumindest über einen Großteil der Kartenfläche erstrecken. Mit IC's versehene Karten sind nach den geschilderten bekannten Druckverfahren daher überhaupt nicht bedruckbar.
  • Auch ist es bekannt, Identitäts- und Berechtigungskarten mit einer Papierschicht zwischen der Kunststoffträgerschicht und einer Schutzfolie zu verwenden und die Papierschicht mit einem programmgesteuerten Laserstrahl zu verfärben. Damit können zwar nicht nur vorgegebene Buchstaben und Zahlen erzeugt werden, vielmehr ist es auch möglich, die Größe der Buchstaben und Zahlen zu variieren oder chinesische oder arabische Schriftzeichen oder Bilder aufzuzeichnen. Die mit einem Laserstrahl arbeitenden Vorrichtungen sind jedoch außerordentlich kostspielig. Darüber hinaus dürften auch sie sich nicht zur Herstellung von mit einem IC versehenen Karten eignen.,
  • Um eine rasche Wiedergabe der Daten in der modernen Datenverarbeitung und Datenübertragung zu ermöglichen, sind sogenannte Thermodrucker entwickelt worden. Diese weisen einen Druckkopf auf, der mit einem mit thermosensitiver Farbe beschichteten Papier in Kontakt gebracht wird. Thermodrucker haben den Vorteil, daß mit ihnen nicht-nur vorbestimmte Buchstaben und Zahlen gedruckt werden können, sondern beispielsweise auch Bilder, Buchstaben und Zahlen unterschiedlicher Größe und Schriftart sowie chinesische und arabische Schriftzeichen.
  • Die bekannten Thermodrucker arbeiten üblicherweise nach dem Prinzip eines Punktdruckers, bei dem eine Vielzahl von Punkten zusammengesetzt die auszudruckenden Zeichen ergeben. Zu diesem Zweck weist der Druckkopf eine Vielzahl von Heizelementen auf, welche in einer Reihe angeordnet sind und diese Punkte ausdrucken. Das thermosensitive Druckpapier wandert dabei im rechten Winkel zu der Heizelementen-Reihe. Die Heizelemente werden einzeln angesteuert, so daß sich die Farbe des thermosensitiven Papiers nur an den angesteuerten Heizelementen ändert. Auf diese Weise wird das gewünschte Muster auf das Papier aufgedruckt. Ein derartiger Thermodruckkopf ist beispielsweise in dem Prospekt "Introduction to Thermal Print Head Technology" der Firma Rohm beschrieben.
  • Zur Personalisierung von Identitäts- und Berechtigungskarten sind diese Thermodrucker jedoch nicht geeignet. Das thermosensitive Papier ist nämlich weder UV- noch chemikalienbeständig, so daß es sich mit der Zeit verfärbt. Auch ein Aufpressen einer Schutzschicht ist wegen der dazu erforderlichen erhöhten Temperatur nicht möglich. Ferner läßt sich die thermosensitive Schicht mit sichtbarer Farbe kaum bedrucken, was jedoch für unveränderbare, z.B. nicht personenbezogene Daten häufig gefordert wird.
  • Aus der DE-OS 2 315 226 ist ein Farbband für einen Thermodrucker bekannt, das aus einer Trägerfolie und einer Schicht aus einem Gemisch von einem Harz und einem Farbstoff besteht und zum Bedrucken von Papier bestimmt ist. Um unter Verwendung derartiger Farbbänder Kunststoffoberflächen mit einem Thermodruckkopf zu bedrucken, ist es bekannt, die Farbschicht mit einem sublimierbaren Farbstoff zu versehen, wobei der abgelöste Farbpunkt auf der Kunststoffoberfläche mit einer Infrarotquelle bestrahlt wird, um ihn in die Kunststoffoberfläche eindringen zu lassen (Prospekt "A new method of non-impact printing", Seite 10, der Firma Armor S.A., Nantes, Frankreich). Die Anordnung ist durch das spezielle Farbband und die Infrarotquelle relativ aufwendig und erlaubt darüber hinaus nur ein relativ langsames Drucken.
  • Bekannt sind weiterhin sogenannte Prägefolien. Dabei handelt es sich um Verbundfolien, die aus einer Trägerfolie, z.B. einer Polyesterfolie mit einer im allgemeinen wachshaltigen Trennschicht, einer sich an die Trennschicht anschließenden Farbschicht und einer an die Farbschicht anschließendes thermoreaktiven Kleberschicht bestehen, wobei zwischen Trennschicht und Farbschicht üblicherweise noch eine Lackschutzschicht vorgesehen ist.
  • Die Prägefolien werden mit heißen Prägepressen (sogenanntes Hot Stamping) mit einem Druck von mehreren 100 kp der gar mehreren Tonnen aufgepreßt, wie beispielsweise dem Prospekt "Prägefolien Programm", letzte Seite, der Firma Leonhard Kurz, Fürth, vom Mai 1978 zu entnehmen. Dabei wird die Kleberschicht aktiviert, so daß eine Trennung der Verbundfolie an der Trennschicht herbeigeführt wird, wobei die Trägerfolie entfernt wird und die gegebenenfalls mit einer Lackschutzschicht versehene Farbschicht an dem betreffenden Gut haftet.
  • Derartige Prägefolien werden für die verschiedensten Zwecke verwendet. Dank ihrer ausgezeichneten Haftfähigkeit werden sie z.B. zum Beschichten von Kraftfahrzeugstoßstangen oder von Badewannen eingesetzt. Auch dienen sie zum Bedrucken unterschiedlichster Materialien, wie Papier, Leder, Holz usw. Das Bedrucken erfolgt dabei mit einem auf die Aktivierungstemperatur des Klebers erwärmbaren, erhöhten Druckstempel als Druckklischee.
  • Aus der DE-OS 1 449 637 ist es bekannt, mehrere derartigen Druckklischees entsprechende Druckstempel, die selektiv bewegbar sind, um den bei Verwendung einer Prägefolie erforderlichen hohen Druck zu erhalten, nebeneinander anzuordnen, um Buchstaben auf irgendwelche Träger aufzubringen. Die bekannte Stempelanordnung ist jedoch im wesentlichen mit den gleichen Nachteilen behaftet, wie die eingangs geschilderten Prägevorrichtungen, d.h. die Druckgeschwindigkeit ist gering, die dazu erforderliche Druckvorrichtung ist mechanisch aufwendig, reparaturanfällig und teuer und der Zeichenvorrat wird durch die Anzahl der Druckstempel begrenzt.
  • Der Erfindung liegt die.Aufgabe zugrunde, Kun-ststoffoberflächen durch eine einfach aufgebaute Druckanordung schnell und möglichst fälschungssicher zu bedrucken. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine Prägefolie als Farbübertragungsmaterial für eine Vorrichtung zum Bedrucken von Kunststoffoberflächen mit einem einzeln ansteuerbare Heizelemente aufweisenden Thermodruckkopf verwendet wird.
  • Erfindungsgemäß kann ein handelsüblicher Thermodruckkopf verwendet werden. Die Kosten der erfindungsgemäß verwendeten Druckvorrichtung sind dadurch um ein Vielfaches geringer als bei den vorstehend geschilderten bekannten Vorrichtungen zum fälschungssicheren Bedrucken von Kunststoffoberflächen, insbesondere von Identitäts- oder Berechtigungskarten aus Kunststoff. Auch wird erfindungsgemäß die hohe Druckgeschwindigkeit des Thermodruckkopfes ausgenutzt, d.h. es lassen sich beispielsweise Scheckkaten in wenigen Sekunden personifizieren.
  • Als Prägefolien können gleichfalls handelsübliche Prägefolien mit Erfolg eingesetzt werden, beispielsweise die Prägefolien der Firma Leonhard Kurz, Fürth. Dabei kann es sich um Metallfolien handeln, bei denen als Trägerschicht z.B. ein Polyesterfilm dient und als Metall aufgedampftes Reinst-Aluminium zur Anwendung kommt. Weitere geeignete Metallfolien sind z.B. Echtgoldfolien, Chromfolien oder Bronzefolien. Auch Farbfolien, Imitationsgoldfolien usw. sind geeignet.
  • Der Umstand, daß es im Hinblick auf die hohen Drücke, die beim Aufpressen von Prägefolien mit Prägepressen erforderlich sind, möglich ist, mit einem Thermodruckkopf, der nur einen relativ mäßigen Andruck erlaubt, mit einer Prägefolie einen zufriedenstellenden Abdruck auf einer Kunststoffoberfläche zu erhalten, ist als überraschend anzusehen.
  • Der Grund für diesen nicht vorhersehbaren Umstand dürfte darin bestehen, daß trotz der kurzen Ansteuerzeit die Heizelemente auf eine relativ hohe Temperatur erwärmt werden, wodurch eine explosionsartige Ausdehnung der Trägerfolie an den betreffenden Stellen erfolgt. Dadurch wird eine zusätzliche Druckkomponente auf den sich ablösenden Farbpunkt ausgeübt und damit eine innige Verbindung desselben mit der Kunststoffoberfläche herbeigeführt.
  • Um eine gute Temperaturübertragung von den Heizelementen des Thermodruckkopfes auf die Prägefolie bzw. die Kleberschicht zu gewährleisten, ist eine plane Auflage für das zu bedruckende Material erforderlich.
  • Aus dem gleichen Grund ist es erforderlich, daß das zu bedruckende Material zumindest quer zur Transportrichtung die gleiche Dicke aufweist. Auch sollte die Rauhtiefe des zu bedruckenden Materials unter 10 um liegen. Andernfalls muß die Einwirkungszeit und/oder der Druck des Druckkopfs erhöht werden.
  • Da die Heizelemente des Thermodruckkopfes einzeln EDV-ansteuerbar sind, können mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung beliebige Druckwerke hergestellt werden, also 'neben alphanumerischen Daten z.B. auch Bilder oder Strichcodes. Auch kann die Farbe der Prägefolie und damit des Druckwerks beliebig gewählt werden. ,
  • Wie erwähnt, weisen die im Handel befindlichen Prägefolien eine derart große Haftung auf, daß sie selbst für hochbeanspruchte Bauteile, wie Kraftfahrzeugstoßstangen, heutzutage Verwendung finden. Diese hohe Haftung kommt auch nach der Erfindung voll zur Geltung und hat eine entsprechende hohe Fälschungssicherheit der erfindungsgemäß hergestellten Druckwerke zur Folge.
  • Weiterhin können erfindungsgemäß auch mit einem Magnetband oder einem IC versehene Identitäts- oder Berechtigungskarten fälschungssicher bedruckt werden, und zwar über die volle Fläche der Karte.
  • Nachstehend ist die Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläuterl. Darin zeigen:
    • Figur 1 einen Schnitt durch eine handelsübliche Prägefolie in stark vergrößerter Wiedergabe;
    • Figur 2 schematisch eine Ausführungsform einer erfindungsgemäß verwendbaren Druckvorrichtung;
    • Figur 3 eine Ansicht des Thermodruckkopfes der Vorrichtung von unten in stark vergrößerter, schematischer Wiedergabe; und
    • Figur 4 eine nach der Eifindung mit alphanumerischen Daten bedrochte Karte.
  • Gemäß Figur 1 wird eine handelsübliche Prägefolie durch eine Verbundfolie gebildet, die aus einer Trägerschicht 1, z.B. aus Polyethylen, einer Trennschicht 2, z.B. aus Wachs oder einem wachsähnlichcn Material, einer Lackschicht 3, einer Farbschicht 4 und einer beispielsweise bei einer Temperatur von ca. 110°C thermoaktivierbaren Kleberschicht 5 besteht.
  • Statt Polyethylen kann die Trägerschicht lauch aus Polyester bestehen. Sie weist meistens eine Dicke von 5 bis 50 pm, vorzugsweise 12 bis 25 µm auf. Die Trennschicht 2 ist als Ablöseschicht sehr dünn ausgebildet. Die Lackschicht 3 besitzt eine Dicke von 0,5 bis 3 µm, vorzugsweise 1,25 - 1,50 µm. Die Farbschicht 4 kann z. B. durch eine Metallisierung mit einer Dicke von 0,01 bis 0,10 µm, vorzugsweise 0,02 bis 0,05 µm gebildet sein. Die Klebeschicht 5 wird meistens in mehreren Lagen aufgebracht und hat eine Dicke von 0,5 bis 5 µm, vorzugsweise 1,5 bis 3 pm.
  • Die Lackschicht 3 verleiht die gewünschte Farbe. So entsteht bei einer farblosen Lackschicht 3 und einer nachfolgenden Metallisierung oder Farbschicht 4 aus Reinstaluminium eine silberne Farbe. Ist die Lackschicht 3 z. B. gelb transparent eingefärbt wird eine goldene Farbe erzeugt. Falls die Farbschicht 4 durch einen Pigmentfarbstoff gebildet wird, weist sie eine Stärke von einigen um auf. Der Aufbau der Prägefolie ist z. B. auch beschrieben in der Broschüre "Das Prägen auf Kunststoffen" der Firma Leonhard Kurz, Fürth.
  • Wird ein z.B. auf 120°C erhitztes Preßwerkzeug auf die Trägerschicht 1 gedrückt, so wird die Kleberschicht 5 aktiviert, wodurch sie die Farbschicht 4 einschließlich der Schutzlackschicht 3 mit der Unterlage verbindet, während sich die Trägerfolie 1 unter Erweichung der Wachsschicht 2 löst.
  • Gemäß Figur 2 weist die Druckvorrichtung beispielsweise ein um Rollen 6 und 7 umlaufendes Transportband 8 auf, auf dem das zu bedruckende Material 9, z.B. Scheckkarten, dem Thermodruckkopf 10 zugeführt wird. Falls sie einen magnetisierbaren Träger (z.B. ein Magnetband) aufweisen, können auf die Scheckkarten vorher die gewünschten Daten magnetischaufgezeichnet werden.
  • Weiterhin sind zwei Druckrollen 11 und 12 vorgesehen, die das zu bedruckende Material 9 fest gegen das Transportband 8 drücken, sowie eine Gegendruckwalze 13, die direkt anter dem Druckkopf 10 angeordnet ist und das auf dem Transportband 8 liegende, zu bedruckende Material 9 beim Drucken gegen die Unterseite des Thermodruckkopfes 10 hält.
  • Die Prägefolie 14 wird von einer Abwickelwaize 15 abgewickelt und dem zu bedruckenden Material 9 und dem Druckkopf 10 über eine Umlenkwalze 16 zugeführt. Die Rolle 6, die das Transportband 8 antieibt, wird ihrerseits von einem Schrittmotor 17 angetrieben.
  • Der Schrittmotor 17 ist so ausgelegt, daß er z.B. je ein Millimeter Transportweg des zu bedruckenden Materials 9 drei Schritte durchführt.
  • Gemäß Figur 3 weist der Druckkopf 10 an seiner Unterseite eine sich über die gesamte Druckbreite erstreckende, quer zur Transportrichtung des Materials 9 verlaufende Reihe von Heizelementen 18 auf. Bei den Heizelementen 18 kann es sich um Widerstände handeln, die auf einem Keramiksubstrat 19 angeordnet sind. Der Abstand benachbarter'Heizelemente voneinander beträgt dabei beispielsweise 0,3 mm, gemessen von Mitte Heizelement 18 zu Mitte Heizelement 18.
  • Die Heizelemente 18 sind über auf das Keramik-Substrat 19 aufgedampfte Leiterbahnen 21 an Mikrochips 22 angeschlossen. Die Mikrochips 22 weisen dabei eine Dicke auf, die größer ist als der Vorstand der Heizelemente 18 über das Keramik-Substrat 19, der ca. 0,3 bis 0,4 mm beträgt. D.h. ein ebenes, starres oder schwer biegsames Material, insbesondere eine Kunststoff karte, kann mit den Heizelementen 18 nicht in Kontakt gebracht werden, wenn die Mikrochips 22 und die Heizelemente 18 in einer Ebene des Keramik-Substrats 19 aufgebracht sind.
  • Um einen Kontakt zwischen den Heizelementen 18 und einer nicht oder schwer biegsamen Karte herzustellen, wird bevorzugt der Thermodruckkopf 10. so ausgestaltet, daß die Heizelemente 18 die am weitesten vorstehenden Bereiche an der Unterseite des Thermodruckkopfes 10 bilden, d.h. von dem Keramik-Substrat 19 weiter vorstehen als die Mikrochips 22. Dies kann beispielsweise durch Anordnung der Mikrochips 22 in einer Ausnehmung im Keramik-Substrat 19 erreicht werden oder durch Anordnung der Mikrochips an einer Fläche des Keiamik-Substrats 19, die mit der Ebene der Unterselte des Thermodruckkopfs, an der sich die Heizelemente
    Figure imgb0001
    befinden, einen Winkel von vorzugsweise weniger als 90° einschließt, um scharfe Kanten für die Leiterbahnen 21 zu verhindern.
  • Die Heizelemente 18 erreichen die für die Aktivierung der Kleberschicht 5 erforderliche Temperatur von z.B. 120°C bei einem Strom im Bereich von 1 mA in wenigen ms.
  • Die Heizelemente 18 sind mit einer EDV-Anlage ansteuerbar. Der Druckkopf 10 ist um eine quer zur Transportrichtung bzw. parallel zur Reihe der Heizelemente 18 verlaufende Achse, wie in Figur 2 durch den Pfeil 20 angedeutet, mittels einer nicht dargestellten Einrichtung'von dem Transportband 8 bzw. dem darauf liegenden Material 9 weg und auf dieses zu verschwenkbar. Auf diese Weise wird der Druckkopf beim Drucken zwischen jeweils zwei Transportschritten gegen das zu bedruckende Material 9 gedrückt und während des Transports des Materials 9 entlastet.Auch kann eine Entlastung des Druckkopfes dann durchgeführt werden, wenn die Heizelemente 18 nicht angesteuert sind. Die Ansteuerung der Einrichtung, mit der der Druckkopf 10 gegen das zu bedruckende Material 9 gedrückt wird, erfolgt ebenfalls mittels der EDV-Anlage.
  • Die in Figur 2 und 3 dargestellte Druckvorrichtung kann in zwei Koordinaten schreiben. Die x-Koordinate erstreckt sich dabei in der Transportrichtung des zu bedrucken BAD ORIGIN Materials, die y-Koordinate im rechten Winkel dazu. Die Daten für die x-Koordinate, also das Zeitraster bestehen aus einem Bit. Die Daten für die, y-Koordinate, aufgrund deren die EDV-Anlage die zu aktivierenden Heizelemente 18 ansteuert, bestehen aus mehreren Bit. Die Steuerung und Taktung des Transports des zu bedruckenden Materials erfolgt mit dem x-Bit in der Weise, daß nach dem Setzen des x-Bits der Motor 17 das zu bedruckende Material 9 um beispielsweise 0,3 mm am Druckkopf vorbeitransportiert. Wie erwähnt, wird im Intervall zwischen zwei aufeinanderfolgenden Transportschritten die Einrichtung angesteuert, die den Druckkopf gegen das Material 9 drückt. Gleichzeitig werden aufgrund der y-Bit die zu aktivierenden Heizelemente 18 angesteuert und dadurch erwärmt. Jedes angesteuerte Heizelement 18 führt zu einer punktförmigen Aktivierung der Klebcrschicht 5 und damit zu einem fixierten Punkt der Farbschicht 4. Durch die Größe des Abstands benachbarter Heizelemente 18 und die Größe der Transportschritte in x-Richtung wird die Rasterdichte des mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung erzeugten Druckwerks bestimmt.
  • Da der Druckkopf 10 die Prägefolie 14 gegen das zu bedruckende Material 9 drückt, braucht bei der Vorrichtung keine separate Transporteinrichtung für die Prägefolie 14 vorgesehen werden.
  • Der Druckkopf 10 ist mittels einer elektrischen Widerstandsheizung auf eine konstante Temperatur von 110 °C vorgeheizt, also auf 10 °C unter der Aktivierungstemperatur der Kleberschicht 5 der Folie 14. Dadurch wird die Aufheizzeit des Heizelements 18 reduziert. und ein rascheres und gleichmäßigeres Bedrucken ermöglicht.
  • In Figur 4 ist eine Kunststoffkarte abgebildet, die mit der Vorrichtung mit alphanumerischen Daten versehen worden ist.
  • Weiterhin kann die Vorrichtung statt des in Figur 2 gezeigten stationären Druckkopfes 10 auch so ausgebildet sein, daß der Druckkopf 10 schrittweise über das zu bedruckende Material bewegt wird, was beispielsweise beim Bedrucken großer Gegenstände sinnvoll ist. Beispielsweise ist diese Ausführungsform der Vorrichtung beim Bedrucken von Skiern anwendbar, um z. B. abhängig von variablen Daten, wie der Fabrika- tionsnummer, einen Strichcode aufzubringen.

Claims (10)

1. Druckvorrichtung zur Erzeugung fälschungssicherer Druckwerke mit einem Farbübertragungsmaterial, gekennzeichnet durch einen einzeln ansteuerbare Heizelemente (18) tragenden Druckkopf (10) und eine Prägefolie (14) als Farbübertragungsmaterial.
2. Druckvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizelemente (18) des Druckkopfes (10) mindestens eine sich quer zur Richtung der Bewegung des zu bedruckenden Materials (9) erstreckende Reihe bilden.
3. Druckvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen zwei benachbarten Heizelementen einer Reihe 0,1 bis 1 mm beträgt.
4. Druckvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine schrittweise angetriebehe Transporteinrichtung für das zu bedruckende Material (9) vorgesehen ist.
5. Druckvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Transporteinrichtung vorgesehen ist, die bei stationärem zu bedruckenden Material den Druckkopf (10) schrittweise weitertransportiert.
6. Druckvorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung vorgesehen ist, die den Druckkopf (10) zwischen jeweils zwei Transportschritten gegen das zu bedruckende Material (9) drückt.
7. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckkopf (10) beim Drucken mit mindestens 0,2 kg/cm' gegen das zu bedruckende Material (9) gedrückt wird.
8. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf der dem zu bedruckenden Material zugewandten Flaiche des Druckkopfes (10) die Heizelemente (18) die am weitesten vorstehenden Bereiche bilden.
9. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichent, daß der Druckkopf (10) auf eine konstante Temperatur vorgeheizt ist, die weniger als 30, vorzugsweise weniger als 15°C unter der Aktivierungstemperatur des thermoreaktiven Klebers der Schicht (5) der Prägefolie liegt.
10. Verwendung einer Prägefolie als Farbübertragungsmaterial für eine Vorrichtung zum Bedrucken von Kunststoffoberflächen mit einem, einzeln ansteuerbare Heizelemente aufweisenden Thermodruckkopf.
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