EP0343425A2 - Regenerierfähiges Farbband für eine Thermo-Transfer-Druckeinrichtung - Google Patents

Abstract

Ein solches Farbband (5, 5′) besteht aus mit einem elastischen und verschleißfesten Folienstreifen als Trägerschicht (10, 10′), auf die thermoplastische Druckfarbe (8) aufgebracht ist. Die Regenerierfähig­keit des Farbbandes soll verbessert werden, um die Druckkosten für die Verbrauchsmittel zu senken.

Dazu ist auf der Farbschichtseite der Trägerschicht eine Netzstruktur (11 bzw. 12) angeordnet, in die die Druckfarbe (8) eingebettet ist.

Ein derartiges Farbband ist bei Thermo-Transfer-Druk­kern hoher Druckleistung zum Bedrucken von Normalpa­pieren geeignet.

Description

• Die Erfindung bezieht sich auf ein regenerierfähiges Farb­band für eine Thermo-Transfer-Druckeinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruches.
• Bei Thermo-Transfer-Druckeinrichtungen, die Normalpapiere verarbeiten, muß in der Druckstation in Mikrobildpunkten Druckfarbe auf den Aufzeichnungsträger übertragen werden. Dazu werden üblicherweise Farbbänder mit einer dünnen Trä­gerschicht aus Metall oder wärmebeständigem Kunststoff ver­wendet, auf die eine Farbschicht aus einer thermoplasti­schen Druckfarbe aufgebracht ist. Das Farbband liegt im Be­reich der Druckstation mit seiner Farbschichtseite an dem zu bedruckenden Aufzeichnungsträger an und wird punktweise durch einen Druckkopf soweit erwärmt, daß die Druckfarbe in einem Mikrobildpunkt plastifiziert und auf den Aufzeich­nungsträger übertragen wird.
• Dabei spielt die zum lokalen Plastifizieren der Druckfarbe notwendige Energiemenge eine große Rolle. Aus EP-A-0 253 300 ist in diesem Zusammenhang bekannt, auch bei einer Thermo-­Transfer-Druckeinrichtung Druckfarben zu verwenden, die in der Offset-Drucktechnik als Cold-Set- bzw. Heiß-Carbon-Far­ben handelsüblich sind. Diese Farben bestehen aus Wachsen und wachsähnlichen Produkten, in denen bei ihrer Herstel­lung in flüssigem Zustand Farbpigmente und Ruße feinst dispergiert werden. Diese Farben haben einen niedrigen Schmelzpunkt, erstarren aber schnell bei Raumtemperatur und sind dann wischfest.
• Weiterhin ist in diesem Zusammenhang von Bedeutung, daß bei diesem Druckprinzip jedem möglichen Bildpunkt auf dem Auf­ zeichnungsträger notwendigerweise eine gleichgroße Fläche auf dem Farbband entsprechen muß, wobei das Farbband syn­chron mit dem Aufzeichnungsträger durch die Druckstation transportiert wird. Die erste Bedingung gilt unabhängig da­von, ob in einem Bildpunkt Druckfarbe auf den Aufzeich­nungsträger übertragen wird oder nicht. Wenn man sich ver­deutlicht, daß im Durchschnitt nur etwa 3 % der gesamten Fläche des Aufzeichnungsträgers mit Druckfarbe beschich­tet wird, dann wird deutlich, daß das Farbband nur sehr schlecht ausgenutzt wird.
• Zur Lösung dieses Problemes ist es aus dem genannten Doku­ment auch bekannt, das Farbband als Endlosband auszubilden, das bei seinem Umlauf nach dem Verlassen der Druckstation ein Farbwerk durchläuft, in dem es durch erneutes Beschich­ten mit Druckfarbe wieder regeneriert wird. In diesem Farb­werk wird die Farbstoffschicht des Farbbandes erschmolzen und danach vollflächig eine neue Farbstoffschicht von etwa 2 bis 5 µm Dicke aufgebracht. Die genannten Druckfarben zählen zu den Schnelltrockenfarben, die bei Raumtemperatur erstarren. Das in der Thermo-Transfer-Druckeinrichtung um­laufende Farbband durchläuft daher nach dem Verlassen des Farbwerkes auf dem Weg zur Druckstation eine Abkühlstrecke, auf der die Farbschicht unter den Erstarrungspunkt abkühlt.
• Für Thermo-Transfer-Druckeinrichtungen hoher Druckleistung mit einer dem Offset-Druck vergleichbaren Druckqualität ist davon auszugehen, daß die Verwendung von regenerierfähigen Farbbändern einen wesentlichen Schritt darstellt, um die Druckkosten in wirtschaftlichem Rahmen zu halten. Um eine hohe Standzeit zu erreichen, muß das Farbband, insbesondere die Trägerschicht verschleißfest, vor allem auch wärmebe­ständig sein. Zugleich sollte die Trägerschicht möglichst geringe Wärmekapazität aufweisen, um den Energiebedarf für den lokalen Umdruck der Druckfarbe vom Farbband auf den zu bedruckenden Aufzeichnungsträger möglichst niedrig zu hal­ten. Weiterhin ist die Gleichmäßigkeit der Schichtdichte der Druckfarbe auf dem Farbband zum Erzielen einer hohen Druckqualität, insbesondere eines gleichmäßigen Kontrastes von großer Bedeutung. In dieser Hinsicht ist die bekannte Lösung für ein regenerierfähiges, mit einer thermoplasti­schen Druckfarbe beschichtetes Farbband aber noch nicht voll befriedigend.
• Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrun­de, ein regenerierfähiges Farbband zur Verwendung in einer leistungsfähigen Thermo-Transfer-Druckeinrichtung mit ver­besserten Eigenschaften zu schaffen, das insbesondere hin­sichtlich seiner Standzeit und der Gleichmäßigkeit der auf­getragenen Farbschicht den hohen Ansprüchen entspricht.
• Diese Aufgabe wird bei einem regenerierfähigen Farbband der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß auf der Farbschichtseite der Trägerschicht des Farbbandes eine Netzstruktur angeordnet ist, in die die Druckfarbe eingebettet ist. Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann diese Netzstruktur aus einem feinmaschigen Gewebeband oder nach einer anderen Weiterbildung durch ein Netzwerk von auf der Farbschichtseite der Tragschicht des Farbbandes angeordneten Kapillaren gebildet sein. Die Maschenweite des Gewebebandes bzw. die lichte Weite der Kapillaren soll da­bei vorzugsweise kleiner als der Durchmesser der Mikrobild­punkte sein.
• Ein derartiges Farbband weist ein relativ großes Speicher­volumen an Druckfarbe bezogen auf seine Fläche auf und läßt sich dennoch relativ einfach regenerieren. Dies ist darauf zurückzuführen, daß im Farbwerk beim Neuauftrag der Druck­farbe ein einfaches Abrakeln des Farbbandes genügt, weil sich die Druckfarbe in flüssigem Zustand, bedingt durch Ka­pillarkräfte, weitgehend selbst nivelliert. Bei einem der­artig strukturierten Farbband werden daher die gewünschten Eigenschaften hinsichtlich der Gleichmäßigkeit der Farb­schicht bei einer gleichzeitig ausreichenden Farbmenge pro Flächeneinheit auch mit einem Farbwerk sehr einfacher Aus­führung geschaffen.
• Die gewünschte Netzstruktur auf der Schichtseite des Farb­bandes läßt sich dabei mit heute durchaus beherrschten Me­thoden erzielen. Im Falle eines Gewebebandes können übliche Schlingtechniken eingesetzt werden, das Gewebe muß ledig­lich ausreichend feinmaschig ausgebildet sein. Besteht die Netzstruktur aus einem Netzwerk von Kapillaren, so läßt sich eine derartige Labyrinthstruktur auf der Oberfläche von sehr dünnen Kunststoff- oder Metallfolien beispielswei­se mit aus der Ätztechnik bekannten Methoden realisieren. Der etwas höhere Fertigungsaufwand für die Trägerschicht des Farbbandes ist durch dessen lange Standzeit und leichte Regenerierfähigkeit völlig gerechtfertigt. Da das Farbband für viele Tausende von Druckzyklen verwendbar ist, werden die Kosten für die Verbrauchsstoffe, wie den Farbträger und die Druckfarbe gegenüber den heute noch vielfach üblichen, oftmals nicht einmal regenerierfähigen Farbbändern wesent­lich reduziert.
• Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden an­hand der Zeichnung näher erläutert, dabei zeigt:
• FIG 1 die Prinzipskizze für eine Thermo-Transfer-Druckein­richtung, bei der ein regenerierfähiges, als Endlosband ausgebildetes Farbband verwendet wird,
• FIG 2 in einem Schnitt eine erste Ausführungsform für den erfindungsgemäßen Aufbau eines derartigen Farbbandes und
• FIG 3 und FIG 4 zwei Ansichten einer weiteren Ausführungs­form für ein derartiges Farbband.
• Die in FIG 1 dargestellte Prinzipskizze für eine Thermo-­Transfer-Druckeinrichtung zeigt schematisch einen Aufzeich­nungsträger 1, in Form von Einzelblattpapier oder auch ei­ ner Papierbahn, der längs einer Transportbahn 2 in Trans­portrichtung 3 unter Einwirkung einer angetriebenen An­druckrolle 4 transportiert wird. Ein endloses Farbband 5 läuft, über Umlenk- bzw. Transportrollen 6 geführt, im Uhr­zeigersinn um. Bei seinem Umlauf erreicht es ein beheiztes Farbwerk 7. In diesem Farbwerk 7 wird auf die außenliegende Schichtseite des Farbbandes 5 eine thermoplastische Druck­farbe 8 in einer dünnen Schicht von nur etwa 2 bis 5 µm Dicke aufgebracht. In der Buchdruck- bzw. der Offset-Druck­technik sind die hier bei einer Thermo-Transfer-Druckein­richtung verwendeten Druckfarben als sogenannte Cold-Set-­Farben bzw. Heiß-Carbon-Farben bekannt. Diese Druckfarben zählen zu den schnell trocknenden Farben und bestehen aus Wachsen oder wachsähnlichen Produkten, in die im noch flüs­sigen Zustand Farbpigmente und Ruße feinst dispergiert wer­den. Eine derartige Farbmasse hat einen niedrigen Schmelz­punkt, so daß eine Erwärmung des Farbwerkes 7 auf etwa 100° C ausreicht. Bei Raumtemperatur dagegen sind diese Druckfarben erstarrt und wischfest.
• Im Umlauf des Farbbandes 5 schließt sich daher an das Farb­werk 7 eine Abkühlstrecke für das Farbband an, bevor es in die eigentliche Druckstation der Thermo-Transfer-Druckein­richtung einläuft.
• Die Druckstation liegt unterhalb der Andruckrolle 4, die das Farbband 5 mit seiner Schichtseite an den Aufzeich­nungsträger 1 mit einer vorgegebenen Vorspannung unmittel­bar andrückt. Wie schematisch angedeutet ist, ist unterhalb der Andruckrolle 4 ein Druckkopf 9 angeordnet. Einzelheiten dieses Druckkopfes sind in FIG 1 nicht dargestellt, denn Druckköpfe für Thermo-Transfer-Druckeinrichtungen sind in verschiedenen Ausführungsformen an sich bekannt. Außerdem spielen der Aufbau und die Funktion des Druckkopfes im Rah­men der vorliegenden Erfindung keine wesentliche Rolle. Der Druckkopf 9 soll nur so ausgebildet sein, daß er eine durch die Druckinformation gesteuerte lokale Erwärmung des Farb­ bandes 5 in Mikrobildpunkten gestattet. Dabei soll die von dem Druckkopf 9 auf das Farbband 5 lokal übertragene Ener­giemenge ausreichend sein, um die Druckfarbe 8 im jeweili­gen Mikrobildpunkt zu erschmelzen und in diesem Zustand auf den unter Vorspannung anliegenden Aufzeichnungsträger 1 zu übertragen. In FIG 1 ist dies schematisch dadurch verdeut­licht, daß die Unterseite des die Druckstation verlassenden Aufzeichnungsträgers 1 partiell eingefärbt ist, anderer­seits ist das Farbband 5 hinter der Druckstation teilweise entfärbt dargestellt. In diesem Zustand läuft das Farbband 5 wiederum in das Farbwerk 7 ein, um in der beschriebenen Weise regeneriert zu werden.
• Damit die Regeneration des Farbbandes 5 auf einfache Weise großflächig und gleichmäßig auch dann erfolgt, wenn an die Funktion des Farbwerkes 7 keine hohen Anforderungen ge­stellt werden, ist das Farbband 5 in einer besonderen Weise aufgebaut. In FIG 2 ist in einer Schnittdarstellung eine mögliche Ausführungsform für den Aufbau des Farbbandes 5 dargestellt. Auf einer dünnen, verschleißfesten Träger­schicht 10 mit einer Schichtdicke a von vorzugsweise 2 bis 10 µm ist eine Netzstruktur aufgebracht. Die Netzstruktur besteht bei dieser Ausführungsform aus einem Gewebeband mit längs- und querverlaufenden Gewebefäden 11, die miteinander mit üblichen Schlingtechniken verwoben sind. Der Durchmes­ser b der Gewebefäden 11 und die Maschenweite c des Gewebes sollen vorzugsweise in einem Bereich von 5 bis 30 µm lie­gen. Damit ist die Maschenweite dieses Gewebes klein gegen­über dem Durchmesser der Mikrobildpunkte. Die gesamte Schichtdicke d der Netzstruktur entspricht mindestens dem doppelten Durchmesser der Gewebefäden 11, liegt daher in dem genannten Anwendungsfall in einem Bereich zwischen 10 und 60 µm.
• Wenn ein derart aufgebautes Farbband 5 das Farbwerk 7 durchläuft, verteilt sich die verflüssigte Druckfarbe 8 aufgrund der durch die Maschenweite c bedingten Kapillar­ kräfte gleichmäßig in der Netzstruktur, wenn überschüssige Druckfarbe im Farbwerk 7 einfach abgerakelt wurde.
• Bei jedem Regeneriervorgang wird damit wegen des hohen Speichervolumens des Gewebes eine ausreichende Menge an Druckfarbe 8 in einer gleichförmigen Schichtdicke neu auf­getragen. Solange nur die Trägerschicht 10, die aus einer Metallfolie oder aber aus einer ausreichend wärmebeständi­gen Kunststoffolie gebildet sein kann, bei entsprechender Elastizität genügend verschleißfest ist, ergibt sich für das Farbband 5 ohne Qualitätseinbußen eine hohe Standzeit für Tausende von Druckzyklen. Bei diesem Nutzungsgrad für die thermoplastische Druckfarbe 8 und das Träger- bzw. Ge­webematerial des Farbbandes 5 verringern sich im Vergleich zu konventionellen Farbbändern für Thermo-Transfer-Druck­einrichtungen die Kosten für die Druckfarbe und das Bandma­terial wesentlich.
• In den FIG 3 und 4 ist schematisch eine weitere Ausfüh­rungsform für ein regenerierfähiges Farbband 5′ darge­stellt. Wie bei der vorstehend beschriebenen Ausführungs­form verteilt sich auch hier die Druckfarbe 8 beim Regene­rieren des Farbbandes 5′ im Farbwerk 7 aufgrund von Kapil­larkräften gleichmäßig auf der Farbschichtseite. FIG 3 zeigt in einem Ausschnitt die Farbschichtseite des Farbban­des 5′ in einer vergrößerten Ansicht von oben und FIG 4 ei­nen Schnitt durch das Farbband 5′ längs der Schnittlinien IV-IV von FIG 3. Das Farbband 5′ weist wiederum eine Trä­gerschicht 10′ auf, deren Schichtdicke a′ in einem Bereich von 2 bis ca. 15 µm liegen soll. Auf der Farbschichtseite dieser Trägerschicht 10′ ist eine Labyrinthstruktur ausge­bildet, die aus einem Netz von regelmäßig angeordneten zu­einander quer verlaufenden Kapillaren 12 besteht. Die Dicke d′ der Netzstruktur soll in einem Bereich von etwa 2 bis 20 µm liegen. Der Abstand b′ der Kapillaren 12 untereinan­der möge in einem Bereich von 5 bis 15 µm liegen und vor­zugsweise einer Breite c′ der Kapillaren 12 entsprechen.
• Die angegebenen Maße sind wiederum so gewählt, daß sich da­mit ein Netzwerk aus regelmäßig angeordneten feinen Kanälen ergibt, in denen sich die verflüssigte Druckfarbe 8 beim Farbauftrag aufgrund von Kapillarkräften gleichmäßig ver­teilt.
• Wie FIG 4 verdeutlicht, kann eine derartige Labyrinthstruk­tur aus einer Folie, sei es Metall- oder Kunststoffolie, mit einer Mindestdicke von (a′ + d′) unmittelbar herausge­arbeitet werden. Zweckmäßigerweise werden dabei bekannte Ätztechniken verwendet, die dem Fachmann geläufig sind, so daß sich hier eine detaillierte Beschreibung eines mögli­chen Herstellungsprozesses für das strukturierte Farbband 5′ erübrigt. Hinzuweisen ist allerdings auf eine Ausgestal­tungsmöglichkeit. Die erwähnten Bereichsangaben für die Ab­messungen der Kapillaren bzw. auch für die Ausgestaltung der anhand von FIG 2 beschriebenen Netzstruktur beziehen sich unter anderem darauf, daß unterschiedliche Farbbandty­pen in Anpassung an die Eigenschaften eines verwendeten Aufzeichnungsträgers 1 verwendet werden können. Insbesonde­re bei der anhand der FIG 3 und 4 beschriebenen Ausfüh­rungsform des Farbbandes 5′ kann die Farbschichtseite durch eine entsprechende Gestaltung der Kapillaren an unter­schiedliche Papierstrukturen angepaßt werden. Damit wird bei einer entsprechenden Ausgestaltung des regenerierfähi­gen Farbbandes 5′ auch ein Bedrucken rauherer oder auch sehr saugfähiger Papierqualitäten ermöglicht.

Claims (9)

1. Regenerierfähiges Farbband (5, 5′) für eine Thermo-­Transfer-Druckeinrichtung mit einer Trägerschicht (10, 10′) bestehend aus einem elastischen und verschleißfesten Fo­lienstreifen, auf den eine Farbschicht aus einer thermopla­stischen Druckfarbe (8) aufgebracht ist, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Farbschicht­seite der Trägerschicht (10, 10′) eine Netzstruktur (11 bzw. 12) angeordnet ist, in die die Druckfarbe (8) einge­bettet ist.

2. Regenerierfähiges Farbband nach Anspruch 1, da­durch gekennzeichnet, daß die Netz­struktur aus einem feinmaschigen Gewebeband (11) gebildet ist.

3. Regenerierfähiges Farbband nach Anspruch 2, da­durch gekennzeichnet, daß das Gewebe­band (11) eine Maschenweite (c) sowie eine Fadendicke (b) aufweist, die wesentlich geringer sind als der Durchmesser eines von dem Farbband (5) auf einen Aufzeichnungsträger (1) zu übertragenden Mikrobildpunktes.

4. Regenerierfähiges Farbband nach Anspruch 2 bzw. 3, da­durch gekennzeichnet, daß das Gewebe­band (11) eine Maschenweite (c) sowie eine Fadendicke (b) von bis zu 30 µm aufweist.

5. Regenerierfähiges Farbband nach Anspruch 4, da­durch gekennzeichnet, daß die Ma­schenweite (c) sowie die Fadendicke (b) des Gewebebandes (11) in einem Bereich von 5 bis 30 µm liegen.

6. Regenerierfähiges Farbband nach Anspruch 1, da­durch gekennzeichnet, daß die Netz­struktur durch ein Netzwerk von auf der Farbschichtseite der Trägerschicht (10′) angeordneten Kapillaren (12) gebil­det wird.

7. Regenerierfähiges Farbband nach Anspruch 6, da­durch gekennzeichnet, daß die Abstän­de (b′) und lichten Weiten (c′) der Kapillaren (12) in ei­nem Bereich von 5 bis 30 µm liegen.

8. Regenerierfähiges Farbband nach Anspruch 6 oder 7, da­durch gekennzeichnet, daß die Kapil­laren (12) durch partielles Ätzen der Farbschichtseite der Trägerschicht (10′) hergestellt sind.

9. Regenerierfähiges Farbband nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Farbband (5, 5′) als Endlosband ausgebildet und zur Verwendung in einer Thermo-Transfer-Druckeinrichtung vorge­sehen ist, die neben Transportmitteln (6) für das Farbband (5, 5′) ein beheiztes Farbwerk (7) zum Regenerieren der Farbschicht und in Umlaufrichtung des Farbbandes gesehen daran anschließend eine Abkühlstrecke sowie eine Umdruck­station (4, 9) aufweist, in der die Druckfarbe (8) nach lo­kalem Erschmelzen unter Druck auf den Aufzeichnungsträger (1) übertragen wird.

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