EP0401208B1 - Process and device for printing by inking a latent image - Google Patents
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- EP0401208B1 EP0401208B1 EP88901793A EP88901793A EP0401208B1 EP 0401208 B1 EP0401208 B1 EP 0401208B1 EP 88901793 A EP88901793 A EP 88901793A EP 88901793 A EP88901793 A EP 88901793A EP 0401208 B1 EP0401208 B1 EP 0401208B1
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41M—PRINTING, DUPLICATING, MARKING, OR COPYING PROCESSES; COLOUR PRINTING
- B41M5/00—Duplicating or marking methods; Sheet materials for use therein
- B41M5/26—Thermography ; Marking by high energetic means, e.g. laser otherwise than by burning, and characterised by the material used
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- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03G—ELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
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- G03G17/00—Electrographic processes using patterns other than charge patterns, e.g. an electric conductivity pattern; Processes involving a migration, e.g. photoelectrophoresis, photoelectrosolography; Processes involving a selective transfer, e.g. electrophoto-adhesive processes; Apparatus essentially involving a single such process
Definitions
- the invention relates to a method and an apparatus for printing by coloring a latent thermal image.
- Non-mechanical printing processes which are based on the electrophotographic or magnetographic principle are generally known and have been used successfully.
- Such a printing process which works on the principle of electrophotography, is e.g. known from US-PS 4,311,723.
- a latent charge image is generated on an electrostatically charged photoconductive material, be it a photoconductor drum or a photoconductor belt, by selective discharge using an imagewise modulated light source.
- This charge image is then colored in a developer station by electrically charged color particles (toner) and then in a transfer station on a recording medium, e.g. transfer a continuous paper tape or a single sheet.
- Such a charge pattern is developed either by applying dry toner or liquid toner.
- the charge of the color particles is generated triboelectrically, by friction on so-called carrier particles, usually iron, steel or ferrite, which also ensure transport close to the charge pattern due to their magnetic adhesion to a rotating magnetic roller.
- carrier particles usually iron, steel or ferrite
- the color particles can also be charged by other methods, e.g. Corona charge or generated by the polarization of the toner particles in the electric field of the latent charge image itself.
- Corona charge or generated by the polarization of the toner particles in the electric field of the latent charge image itself.
- liquid processes e.g. by chemical charge separation electrically charged toner particles in an insulating organic carrier liquid, e.g. Isopar (trademark of Exxon).
- an insulating organic carrier liquid e.g. Isopar (trademark of Exxon).
- the color particles can be much smaller since undesirable adhesive forces are better balanced.
- the required particle size creates a certain granularity of the image with negative effects on very fine characters and the transition area between image patterns and background (edge sharpness).
- local electrical development fields in these transition areas result in a particularly high particle application, which can lead to visible image disturbances (over-toning) and, consequently, to poorer adhesion of the toner to the recording medium.
- Disadvantages of liquid development processes are the discharge of the carrier liquid from the printing device together with the recording medium and the very high sensitivity of the particle application to fluctuations in the toner concentration in the carrier liquid.
- the magnetographic principle is based on the generation of a latent magnetic image on a permanently magnetizable carrier medium.
- a certain amount of iron allows the one-component toner powder to adhere to the imagewise magnetized carrier medium.
- Transfer printing is carried out with pressure or magnetic field support.
- the granularity of the toner powder is disadvantageous.
- the iron / ferrite additive also complicates the production of brilliant colors.
- An electrostatic copying device is known from US Pat. No. 4,514,744, in which a light-tight thin layer is first applied to a band-shaped photoconductor. With the help of a thermal labeling device, this layer is then removed depending on the character, e.g. by evaporation. After exposure of the photoconductor, the photoconductor is colored with toner and transferred onto a recording medium. The light-tight layer is then removed from the photoconductor.
- a printing device is also known from US Pat. No. 4,718,340, in which a monomolecular layer of hydrophilic or oleophilic material is applied to a roller with an application element.
- This layer is made dependent on the character with the help of a thermal printing element, e.g. a laser can be detached.
- a thermal printing element e.g. a laser can be detached.
- an aqueous solution is then applied and the layer, which is structured as a function of the character, is colored with the aid of a color application element.
- the image is then transferred to a recording medium.
- the object of the invention is to provide a non-mechanical printing method and a printing device which makes it possible to produce a print image of high resolution and high color saturation on a recording medium at a high printing speed, be it continuous paper or single sheets.
- a character-dependent controlled thermal labeling device e.g. can contain a laser or Peltier elements, generates a latent thermal drawing image.
- This latent thermal character image is then exposed to steam.
- the steam condenses on the image areas of the character image that have a temperature below the dew point of the steam.
- Colored steam or colorless steam can be used as steam.
- the condensate deposited on the support which is either colored as pure color steam condensate itself or has color particles as colorant steam condensate, is then printed onto a recording medium.
- the condensation process does not result in a different application of paint in points and edges and in extensive areas, and the submicroscopic size of the vapor particles completely avoids a granularity of the image.
- an oleophilic or hydrophilic thin liquid film is applied to a support set at an approximately uniform temperature.
- a latent thermal cell image is then generated by selective evaporation of the liquid film on the carrier by means of a character-dependent controlled thermal labeling device.
- This latent character image is then developed in a developer station by condensing a colored vapor.
- the developing drawing image is then transferred to single sheets or continuous paper in a transfer printing station.
- a carrier for the latent thermal character image it is advantageous if it consists of an elastic composite material that has a surface layer with a high thermal conductivity perpendicular to the surface and a low thermal conductivity in the surface direction, and if the surface layer is arranged on a heat-insulating carrier layer.
- a composite material of this type can produce a latent thermal character image that is stable over a longer period of time without the latent thermal tick image flowing through heat transfer. Furthermore, the condensation heat released during the condensation is reliably dissipated from the image surface and thus enables a safe condensation.
- the character image generated by condensation can also be colored separately using a paint atomizer.
- the latent thermal character image is colored with the aid of a condensation device, it is furthermore advantageous to guide the carrier through a development space through which steam flows and which is connected to a steam cycle system.
- the excess steam discharged from the development space is condensed and fed again to an evaporator device that generates the steam.
- recording medium means both paper and any other printable material.
- This material can also be a textile tape or a plastic tape, for example.
- a printing device shown only schematically here contains a band-shaped carrier (intermediate carrier 10) made of composite material, which is driven by an electric motor and is guided over deflection rollers 11. However, a correspondingly dimensioned roller is also possible.
- the intermediate carrier 10 is designed as an endlessly circulating band and consists of an elastic composite material, the structure of which will be described later. The various units of the printer are grouped around this intermediate carrier 10.
- a cooling device A with which the intermediate carrier is brought to a defined temperature
- a thermal inscription device B for generating a latent thermal character image
- a developer device C for coloring the latent thermal character image
- a transfer printing device D for transferring the colored latent thermal drawing image to a recording medium 26, for example a paper web, and a cleaning device E which cleans the recording medium 10 of color residues.
- the intermediate carrier moved in the printer with the aid of deflection rollers 11 driven by an electric motor is brought to a uniform temperature by means of the cooling device A.
- this temperature is preferably between 10 and 15 ° C. between 0 and 20 ° C.
- the cooling device consists of one to three cooled pressure roller pairs 13, which ensure a uniform recording medium temperature. However, the cooling is also contact-free e.g. possible through an air flow.
- the image areas not to be colored are heated to a temperature between 60 to 120 ° C., preferably 80 to 100 ° C., by means of a thermal inscription device.
- a thermal inscription device i.e.
- the local heating of the areas not to be colored in the image is suitable for high-energy electromagnetic radiation, which is absorbed as completely as possible by the material of the belt.
- This can e.g. be provided by CO2 waveguide lasers or high-temperature lamps.
- laser use e.g. uses the deflection and focusing optics known from laser printers to generate the image pattern, as used e.g. in U.S. Patent 4,311,723.
- high temperature lamps e.g. a PLZT switching optics makes sense, the structure of which can be found in DE-OS 36 23 487.
- the labeling device can also consist of laser diode arrays, microwave elements or pin electrode arrays.
- a latent thermal drawing image is created, which consists of individual heat points, wherein the thermal labeling device can be controlled via a conventional character generator, not shown here, as can be seen, for example, from US Pat. No. 4,311,723.
- thermo character image It is also possible to generate the thermal character image with the aid of a contact made of Peltier elements which rest on the intermediate carrier 10 and selectively cool or heat it depending on the character in accordance with the principle customary in thermal transfer processes.
- the latent thermal character image embossed on the intermediate carrier 10 is developed within the developing device in that colored steam is guided past the intermediate carrier 10 in the countercurrent principle.
- the developing device has a closed steam cycle system. This consists of a liquid vapor container 14 with a heating device 15 for evaporating the color liquid 16 into a temperature-controlled steam buffer space 17.
- the colored steam flows under the action of a radial fan 18 into a development space 19 through which the intermediate carrier 10 is guided in a vapor-tight manner.
- the band-shaped intermediate carrier 10 forms a side wall of the development space.
- the colored steam flowing into the development space 19 is kept at a temperature of approximately 5 ° Celsius below the temperature of the non-image areas of the thermal drawing image on the intermediate carrier 10 in order to avoid condensation in these areas.
- the amount of paint applied to the intermediate carrier 10 is mainly dependent on the relative speed between the intermediate carrier 10 and the steam flow, on the temperature difference between the steam and image area, on the thermal capacity of the ribbon and on the thermal conductivity of the ribbon and liquid.
- the image can be produced using either the positive or the negative method, which means that the characters consist either of the non-colored parts or of the colored parts of the thermal drawing image.
- the paint is applied in color powder atomization only after the condensation of the carrier liquid.
- another color powder atomizing device follows the actual developing device at.
- the structure of this paint powder atomization device corresponds to that of conventional paint powder atomization systems known from powder coating technology.
- the transfer of the colored thermal drawing image takes place within the transfer printing station D.
- the continuous paper 26 or the textile tape is continuously guided past a deflection roller 27 at the speed of the intermediate carrier 10 with slight pressure.
- both continuous paper and individually transported paper sheets, or e.g. Textiles with appropriate absorbency When suitable liquids are used, plastics and metal foils can also be printed.
- the intermediate carrier 10 is cleaned after transfer printing in the cleaning device E by means of a scraper blade 28 and a cleaning brush 29, at the same time the intermediate carrier 10 is rinsed with carrier liquid.
- the cleaning and the cooling of the intermediate carrier 10 to a uniform temperature can be combined, wherein in an embodiment of the invention, not shown here, the tape is immersed in a bath of carrier liquid brought to the desired preparation temperature during the cleaning.
- this thermal conductivity can be generated, for example, by applying a surface layer 31 with a layer thickness between 30 to 300 ⁇ m, preferably 70 to 130 ⁇ m, on a heat-insulating plastic carrier material, for example made of Mylar, with a thickness of 100 to 500 ⁇ m.
- the surface layer 31 can contain, for example, a large number of thin fibers made of metal or other thermally conductive materials. These fibers, which run perpendicular to the surface layer 31, are embedded in corresponding heat-insulating plastic, for example made of Mylar.
- the thinnest possible liquid film made of an oleophilic or hydrophilic liquid is applied to the intermediate carrier with the aid of a liquid application device 33.
- This liquid application device can consist of a container 34 which holds the liquid 35 and which has at its lower end a roller 36 which transfers the liquid to the intermediate carrier.
- the oleophilic or hydrophilic, very thin liquid film is then selectively evaporated by means of the thermal inscription device B already described, and a latent character image is thereby generated with the liquid film.
- the latent character image is now developed either with the aid of a steam condensation development device according to FIG. 1 or by applying paint using an ink roller 37 with an associated storage container 38.
- the paint used can be either water-based or oil-based.
- the color is only recorded in accordance with the image pattern.
- the inked character image is then in the usual way in the transfer printing station on a recording medium 26 e.g. Transfer paper 26.
- a recording medium 26 e.g. Transfer paper 26.
- intermediate carrier 10 which consists of an endless belt.
- intermediate carrier 10 it is also possible, in accordance with an embodiment of the invention, not shown here, to generate the drawing image directly on the carrier, which is then the recording medium itself, and then to color it with the aid of one of the development devices described.
- the recording medium used could have a structural structure according to FIG. 2.
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Drucken durch Einfärben eines latentes thermischen Bildes.The invention relates to a method and an apparatus for printing by coloring a latent thermal image.
Nichtmechanische Druckverfahren, die auf dem elektrofotografischen oder magnetografischen Prinzip beruhen, sind allgemein bekannt und mit Erfolg zur Anwendung gelangt. Ein derartiges nach dem Prinzip der Elektrofotografie arbeitendes Druckverfahren ist z.B. aus der US-PS 4 311 723 bekannt. Dabei wird auf einem elektrostatisch aufgeladenen fotoleitenden Material, sei es nun eine Fotoleitertrommel oder ein Fotoleiterband durch eine selektive Entladung mittels einer bildartigen modulierten Lichtquelle ein latentes Ladungsbild erzeugt. Dieses Ladungsbild wird dann in einer Entwicklerstation durch elektrisch beladene Farbpartikel (Toner) eingefärbt und anschließend in einer Umdruckstation auf einen Aufzeichnungsträger, z.B. ein Endlospapierband oder ein Einzelblatt übertragen.Non-mechanical printing processes which are based on the electrophotographic or magnetographic principle are generally known and have been used successfully. Such a printing process, which works on the principle of electrophotography, is e.g. known from US-PS 4,311,723. A latent charge image is generated on an electrostatically charged photoconductive material, be it a photoconductor drum or a photoconductor belt, by selective discharge using an imagewise modulated light source. This charge image is then colored in a developer station by electrically charged color particles (toner) and then in a transfer station on a recording medium, e.g. transfer a continuous paper tape or a single sheet.
Entwickelt wird ein derartiges Ladungsbild entweder durch Auftrag von Trockentoner oder Flüssigtoner.Such a charge pattern is developed either by applying dry toner or liquid toner.
Bei der Trockentonerentwicklung wird die Ladung der Farbpartikel triboelektrisch, durch Reibung an sogenannten Trägerteilchen, meist Eisen, Stahl oder Ferrit, erzeugt, die auch durch ihre magnetische Haftung an einer rotierenden Magnetwalze für den Transport in die Nähe des Ladungsbildes sorgen.During dry toner development, the charge of the color particles is generated triboelectrically, by friction on so-called carrier particles, usually iron, steel or ferrite, which also ensure transport close to the charge pattern due to their magnetic adhesion to a rotating magnetic roller.
Die Ladung der Farbpartikel kann auch durch andere Verfahren, z.B. Coronaaufladung oder durch die Polarisation der Tonerteilchen im elektrischen Feld des latenten Ladungsbildes selbst erzeugt werden. Um ein akzeptables Verhältnis zwischen den unerwünschten Haftkräften der Tonerteilchen zu Fotoleiter, Träger oder Transporteinrichtung und den erwünschten elektrischen Schaltkräften zu erhalten, ist es üblich eine Tonerpartikelgröße von etwa 5 bis 10 µm zu verwenden.The color particles can also be charged by other methods, e.g. Corona charge or generated by the polarization of the toner particles in the electric field of the latent charge image itself. In order to obtain an acceptable ratio between the undesirable adhesive forces of the toner particles to the photoconductor, carrier or transport device and the desired electrical switching forces, it is customary to use a toner particle size of approximately 5 to 10 μm.
Bei den Flüssigkeitsverfahren bewegen sich die z.B. durch chemische Ladungstrennung elektrisch aufgeladenen Tonerpartikel in einer isolierenden organischen Trägerflüssigkeit, z.B. Isopar (Warenzeichen der Fa. Exxon). Die Farbpartikelchen können dabei, da unerwünschte Haftkräfte besser ausgeglichen werden, wesentlich kleiner sein.With the liquid processes, e.g. by chemical charge separation electrically charged toner particles in an insulating organic carrier liquid, e.g. Isopar (trademark of Exxon). The color particles can be much smaller since undesirable adhesive forces are better balanced.
Bei der Trockentonerentwicklung entsteht durch die erforderliche Partikelgröße eine gewisse Granularität des Bildes mit negativen Auswirkungen auf sehr feine Zeichen und den Übergangsbereich zwischen Bildmustern und Hintergrund (Kantenschärfe). Ferner bewirken lokale elektrische Entwicklungsfelder in diesen Übergangsbereichen einen besonders hohen Partikelauftrag, der zu sichtbaren Bildstörungen (Übertonerung) und infolgedessen auch zu einer schlechteren Haftung des Toners auf dem Aufzeichnungsträger führen kann.During dry toner development, the required particle size creates a certain granularity of the image with negative effects on very fine characters and the transition area between image patterns and background (edge sharpness). In addition, local electrical development fields in these transition areas result in a particularly high particle application, which can lead to visible image disturbances (over-toning) and, consequently, to poorer adhesion of the toner to the recording medium.
Nachteilig bei flüssigen Entwicklungsverfahren ist der Austrag der Trägerflüssigkeit aus der Druckeinrichtung zusammen mit dem Aufzeichnungsträger und die sehr hohe Empfindlichkeit des Partikelauftrages gegenüber Schwankungen der Tonerkonzentration in der Trägerflüssigkeit.Disadvantages of liquid development processes are the discharge of the carrier liquid from the printing device together with the recording medium and the very high sensitivity of the particle application to fluctuations in the toner concentration in the carrier liquid.
Das magnetografische Prinzip beruht auf der Erzeugung eines latenten Magnetbildes auf einem permanent magnetisierbaren Trägermedium. Ein gewisser Eisenanteil läßt das Einkonponenten-Tonerpulver an den bildmäßig magnetisierten Trägermedium haften. Der Umdruck erfolgt mit Druck- oder Magnetfeldunterstützung.The magnetographic principle is based on the generation of a latent magnetic image on a permanently magnetizable carrier medium. A certain amount of iron allows the one-component toner powder to adhere to the imagewise magnetized carrier medium. Transfer printing is carried out with pressure or magnetic field support.
Nachteilig ist wie bei den elektrofotografischen Verfahren die Granularität des Tonerpulvers. Der Eisen-/Ferrit-Zusatz erschwert zudem die Herstellung brillanter Farbtöne.As with electrophotographic processes, the granularity of the toner powder is disadvantageous. The iron / ferrite additive also complicates the production of brilliant colors.
Aus der US-A-4 514 744 ist eine elektrostatische Kopiereinrichtung bekannt, bei der zunächst auf einen bandförmigen Fotoleiter eine lichtdichte dünne Schicht aufgebracht wird. Mit Hilfe einer thermischen Beschriftungseinrichtung wird diese Schicht dann zeichenabhängig entfernt z.B. durch Verdampfen. Nach Belichtung des Fotoleiters erfolgt ein Einfärben des Fotoleiters mit Toner und ein Umdruck auf einen Aufzeichnungsträger. Die lichtdichte Schicht wird dann vom Fotoleiter entfernt.An electrostatic copying device is known from US Pat. No. 4,514,744, in which a light-tight thin layer is first applied to a band-shaped photoconductor. With the help of a thermal labeling device, this layer is then removed depending on the character, e.g. by evaporation. After exposure of the photoconductor, the photoconductor is colored with toner and transferred onto a recording medium. The light-tight layer is then removed from the photoconductor.
Es ist weiterhin aus der US-A-4 718 340 eine Druckeinrichtung bekannt, bei der mit einem Auftragselement eine monomolekulare Schicht aus hydrophilem oder oleophilem Material auf einer Walze aufgetragen wird. Diese Schicht wird zeichenabhängig mit Hilfe eines Thermodruckelementes, das z.B. ein Laser sein kann, abgelöst. Mit Hilfe von einem weiteren Auftragselement wird dann eine wäßrige Lösung aufgebracht und die zeichenabhängig strukturierte Schicht mit Hilfe von einem Farbauftragselement eingefärbt. Danach erfolgt ein Transfer des Bildes auf einen Aufzeichnungsträger.A printing device is also known from US Pat. No. 4,718,340, in which a monomolecular layer of hydrophilic or oleophilic material is applied to a roller with an application element. This layer is made dependent on the character with the help of a thermal printing element, e.g. a laser can be detached. With the help of another application element, an aqueous solution is then applied and the layer, which is structured as a function of the character, is colored with the aid of a color application element. The image is then transferred to a recording medium.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein nichtmechanisches Druckverfahren und eine Druckvorrichtung bereitzustellen, die es ermöglicht, mit hoher Druckgeschwindigkeit auf einem Aufzeichnungsträger, sei es nun Endlospapier oder Einzelblätter ein Druckbild hoher Auflösung und hoher Farbsättigung zu erzeugen.The object of the invention is to provide a non-mechanical printing method and a printing device which makes it possible to produce a print image of high resolution and high color saturation on a recording medium at a high printing speed, be it continuous paper or single sheets.
Diese Aufgabe wird gemäß den Patentansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind durch die Unteransprüche gekennzeichnet.This object is achieved according to the patent claims. Advantageous embodiments of the invention are characterized by the subclaims.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird auf einem in einem Drucker beweglich geführten, thermisch stabilisierten Träger mittels einer zeichenabhängig gesteuerten thermischen Beschriftungseinrichtung, die z.B. einen Laser oder Peltierelemente enthalten kann, ein latentes thermisches Zeichenbild erzeugt. Dieses latente thermische Zeichenbild wird dann Dampf ausgesetzt. Entsprechend der Temperaturverteilung des Zeichenbildes kondensiert der Dampf auf den Bildbereichen des Zeichenbildes, die eine Temperatur unterhalb des Taupunktes des Dampfes aufweisen. Als Dampf kann dabei farbiger Dampf oder farbloser Dampf verwendet werden. Unter 'farbigem Dampf' wird dabei im folgenden sowohl reiner Farbdampf d.h. verdampfte Farbe, als auch Farbmitteldampf d.h. Dampf einer Trägerflüssigkeit mit darin schwebenden Farbpartikeln verstanden.According to one embodiment of the invention, on a movably guided, thermally stabilized carrier in a printer, by means of a character-dependent controlled thermal labeling device, e.g. can contain a laser or Peltier elements, generates a latent thermal drawing image. This latent thermal character image is then exposed to steam. According to the temperature distribution of the character image, the steam condenses on the image areas of the character image that have a temperature below the dew point of the steam. Colored steam or colorless steam can be used as steam. In the following, under 'colored steam', both pure color steam, i.e. evaporated paint, as well as colorant vapor i.e. Vapor of a carrier liquid understood with color particles floating in it.
Das auf dem Träger niedergeschlagene Kondensat, das entweder als reines Farbdampfkondensat selbst farbig ist oder als Farbmitteldampfkondensat Farbpartikel aufweist, wird dann auf einen Aufzeichnungsträger umgedruckt.The condensate deposited on the support, which is either colored as pure color steam condensate itself or has color particles as colorant steam condensate, is then printed onto a recording medium.
Damit wird ein von den Eigenschaften des Aufzeichnungsträgers und der zu übertragenden Farbe wenig beeinflußter Umdruck erreicht.In this way, a transfer printing which is little influenced by the properties of the recording medium and the color to be transferred is achieved.
Durch das Kondensationsverfahren entsteht kein unterschiedlicher Farbauftrag in Punkten und Kanten und in ausgedehnten Flächen und durch die submikroskopische Größe der Dampfteilchen wird eine Granularität des Bildes vollständig vermieden.The condensation process does not result in a different application of paint in points and edges and in extensive areas, and the submicroscopic size of the vapor particles completely avoids a granularity of the image.
Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird auf einen auf eine etwa gleichmäßlge Temperatur eingestellten Träger ein oleophiler oder hydrophiler dünner Flüssigkeltsfilm aufgebracht. Mittels einer zeichenabhängig gesteuerten thermischen Beschriftungseinrichtung wird dann durch selektives Verdampfen des Flüssigkeitsfilmes auf dem Träger ein latentes thermisches Zelchenbild erzeugt. Dieses latente Zeichenbild wird dann in eine Entwicklerstation durch Kondensation eines farbigen Dampfes entwickelt. In einer Umdruckstation erfolgt dann der Umdruck des entwickelnden Zeichenbildes auf Einzelblätter oder Endlospapier.In a further embodiment of the invention, an oleophilic or hydrophilic thin liquid film is applied to a support set at an approximately uniform temperature. A latent thermal cell image is then generated by selective evaporation of the liquid film on the carrier by means of a character-dependent controlled thermal labeling device. This latent character image is then developed in a developer station by condensing a colored vapor. The developing drawing image is then transferred to single sheets or continuous paper in a transfer printing station.
Als Träger für das latente thermische Zeichenbild ist es von Vorteil, wenn er aus einem elastischen Verbundwerkstoff besteht, der eine Oberflächenschicht mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit senkrecht zur Oberfläche und eine geringe Wärmeleitfähigkeit in Oberflächenrichtung aufweist und wenn die Oberflächenschicht auf einer wärmeisolierenden Trägerschicht angeordnet ist.As a carrier for the latent thermal character image, it is advantageous if it consists of an elastic composite material that has a surface layer with a high thermal conductivity perpendicular to the surface and a low thermal conductivity in the surface direction, and if the surface layer is arranged on a heat-insulating carrier layer.
Durch einen derartigen Verbundwerkstoff läßt sich ein über einen längeren Zeitabschnitt haltbares latentes thermisches Zeichenbild erzeugen, ohne daß das latente thermische Zetchenbild durch Wärmeübertragung zerfließt. Weiterhin wird dadurch die bei der Kondensation freiwerdende Kondensationswärme sicher von der Bildoberfläche abgeführt und damit eine sichere Kondensation ermöglicht.A composite material of this type can produce a latent thermal character image that is stable over a longer period of time without the latent thermal tick image flowing through heat transfer. Furthermore, the condensation heat released during the condensation is reliably dissipated from the image surface and thus enables a safe condensation.
Bei einer weiteren Ausführungsform kann das durch Kondensation erzeugte Zeichenbild auch mit Hilfe einer Farbzerstäubeinrichtung gesondert eingefärbt werden.In a further embodiment, the character image generated by condensation can also be colored separately using a paint atomizer.
Wird das latente thermische Zeichenbild mit Hilfe einer Kondensationseinrichtung eingefärbt, so ist es weiterhin von Vorteil, den Träger durch einen von Dampf durchströmten Entwicklungsraum zu führen, der mit einem Dampfkreislaufsystem in Verbindung steht. In diesem Dampfkreislaufsystem wird der überschüssige aus dem Entwicklungsraum abgeführte Dampf kondensiert und einer den Dampf erzeugenden Verdampfereinrichtung erneut zugeführt.If the latent thermal character image is colored with the aid of a condensation device, it is furthermore advantageous to guide the carrier through a development space through which steam flows and which is connected to a steam cycle system. In this steam cycle system, the excess steam discharged from the development space is condensed and fed again to an evaporator device that generates the steam.
Besonders günstige Einfärbeverhältnisse hinsichtlich des latenten thermischen Zeichenbildes ergeben sich, wenn der Dampf und der Träger sich im Entwicklungsraum in entgegengesetzter Richtung bewegen (Gegenstromprinzip).Particularly favorable coloring conditions with regard to the latent thermal character image result when the steam and the carrier move in the opposite direction in the development space (countercurrent principle).
Im folgenden wird unter dem Begriff Aufzeichnungsträger sowohl Papier als auch jeder andere bedruckfähige Werkstoff verstanden. Dieser Werkstoff kann z.B. auch ein Textilband oder ein Plastikband sein.In the following, the term recording medium means both paper and any other printable material. This material can also be a textile tape or a plastic tape, for example.
Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden beispielsweise näher beschrieben. Es zeigen
- FIG 1 eine schematische Schnittdarstellung einer Druckvorrichtung mit einer Kondensations-Entwicklereinrichtung.
- FIG 2 eine schematische Schnittdarstellung einer Aufzeichnungsträgerstruktur aus Verbundwerkstoff und
- FIG 3 eine schematische Schnittdarstellung einer Druckvorrichtung mit einer Befeuchtungseinrichtung mit der auf einen Zwischenträger ein oleophiler oder hydrophiler molekularer Flüssigkeitsfilm aufgebracht wird und bei der Umdruck mit Hilfe einer Farbwalze erfolgt.
- 1 shows a schematic sectional view of a printing device with a condensation developer device.
- 2 shows a schematic sectional illustration of a record carrier structure made of composite material and
- 3 shows a schematic sectional view of a printing device with a moistening device with which an oleophilic or hydrophilic molecular liquid film is applied to an intermediate carrier and is carried out during transfer printing with the aid of an ink roller.
Eine hier nur schematisch dargestellte Druckvorrichtung enthält einen bandförmigen Träger (Zwischenträger 10) aus Verbundwerkstoff, der elektromotorisch angetrieben über Umlenkrollen 11 geführt ist. Es ist jedoch auch eine entsprechend dimensionierte Walze möglich. Der Zwischenträger 10 ist als endlos umlaufendes Band ausgebildet und besteht aus einem elastischen Verbundwerkstoff, dessen Aufbau später beschrieben wird. Um diesen Zwischenträger 10 sind die verschiedenen Aggregate des Druckers gruppiert. Sie bestehen im wesentlichen aus einer Kühlvorrichtung A, mit der der Zwischenträger auf eine definierte Temperatur gebracht wird; einer thermischen Beschriftungseinrichtung B zur Erzeugung eines latenten thermischen Zeichenbildes; einer Entwicklereinrichtung C zum Einfärben des latenten thermischen Zeichenbildes; einer Umdruckeinrichtung D zur Übertragung des eingefärbten latenten thermischen Zeichenbildes auf einen Aufzeichnungsträger 26 z.B. eine Papierbahn und einer Reinigungseinrichtung E die den Aufzeichnungsträger 10 von Farbresten reinigt.A printing device shown only schematically here contains a band-shaped carrier (intermediate carrier 10) made of composite material, which is driven by an electric motor and is guided over
Der Aufbau und die Funktion dieser Aggregate wird im folgenden anhand der verschiedenen Verfahrensschritte des Druckverfahrens beschrieben.The structure and function of these units is described below using the various process steps of the printing process.
In einem ersten Verfahrensschritt wird der im Drucker mit Hilfe von elektromotorisch angetriebenen Umlenkrollen 11 bewegte Zwischenträger mittels der Kühleinrichtung A auf eine gleichmäßige Temperatur gebracht. Diese Temperatur ist bei der Verwendung von Wasser als Farbträgerflüssigkeit zwischen 0 und 20° C vorzugsweise 10 bis 15°C. Die Kühleinrichtung besteht dabei aus einem bis drei gekühlten Andruckrollenpaaren 13, die für eine gleichmäßige Aufzeichnungsträgertemperatur sorgen. Die Kühlung ist jedoch auch kontaktfrei z.B. durch einen Luftstrom möglich.In a first method step, the intermediate carrier moved in the printer with the aid of
Mittels einer thermischen Beschriftungseinrichtung werden die nicht einzufärbenden Bildbereiche auf eine Temperatur zwischen 60 bis 120° C, vorzugsweise 80 bis 100° C erhitzt. Für die Beschriftung, d.h. die lokale Erhitzung der bildmäßig nicht einzufärbenden Bereiche eignet sich energiereiche elektramagnetische Strahlung, die von dem Werkstaff des Bandes möglichst vollständig absorbiert wird. Diese kann z.B. durch CO2-Waveguide-Laser oder Hochtemperaturlampen bereitgestellt werden. Im Falle des Lasereinsatzes wird z.B. die von Laserdruckern her bekannte Ablenkungs- und Fokussierungsoptik zur Erzeugung des Bildmusters verwendet, wie sie z.B. in der US-PS 4 311 723 beschrieben ist. Bei Hochtemperaturlampen ist z.B. eine PLZT-Schaltoptik sinnvoll, deren Aufbau aus der DE-OS 36 23 487 entnommen werden kann. Die Beschriftungseinrichtung kann jedoch auch aus Laserdiodenarrays, Mikrowellenelementen oder Pinelektrodenarrays bestehen.The image areas not to be colored are heated to a temperature between 60 to 120 ° C., preferably 80 to 100 ° C., by means of a thermal inscription device. For labeling, i.e. The local heating of the areas not to be colored in the image is suitable for high-energy electromagnetic radiation, which is absorbed as completely as possible by the material of the belt. This can e.g. be provided by CO2 waveguide lasers or high-temperature lamps. In the case of laser use, e.g. uses the deflection and focusing optics known from laser printers to generate the image pattern, as used e.g. in U.S. Patent 4,311,723. With high temperature lamps e.g. a PLZT switching optics makes sense, the structure of which can be found in DE-OS 36 23 487. However, the labeling device can also consist of laser diode arrays, microwave elements or pin electrode arrays.
Mit allen diesen Elementen wird ein latentes thermisches Zeichenbild erzeugt, das aus einzelnen Wärmepunkten besteht, wobei die Ansteuerung der thermischen Beschriftungseinrichtung über einen hier nicht dargestellten üblichen Zeichengenerator erfolgen kann, wie er z.B. aus der US-PS 4 311 723 entnehmbar ist.With all these elements, a latent thermal drawing image is created, which consists of individual heat points, wherein the thermal labeling device can be controlled via a conventional character generator, not shown here, as can be seen, for example, from US Pat. No. 4,311,723.
Es ist auch möglich, das thermische Zeichenbild mit Hilfe eines Kontaktes aus Peltierelementen zu erzeugen, die auf dem Zwischenträger 10 aufliegen und diesen selektiv zeichenabhängig entsprechend dem bei Thermo-Transfer Verfahren üblichen Prinzip abkühlen oder erwärmen.It is also possible to generate the thermal character image with the aid of a contact made of Peltier elements which rest on the
Das auf den Zwischenträger 10 aufgeprägte latente thermische Zeichenbild wird innerhalb der Entwicklungsvorrichtung dadurch entwickelt, daß farbiger Dampf im Gegenstromprinzip an dem Zwischenträger 10 vorbeigeführt wird. Dazu weist die Entwicklungsvorrichtung ein geschlossenes Dampfkreislaufsystem auf. Dieses besteht aus einem Flüssigkeitsdampfbehälter 14 mit einer Heizvorrichtung 15 zum Verdampfen der Farbflüssigkeit 16 in einen temperaturgeregelten Dampfpufferraum 17. Oer farbige Dampf strömt unter der Wirkung eines Radialgebläses 18 in einen Entwicklungsraum 19, durch den der Zwischenträger 10 dampfdicht geführt ist. Eine Seitenwand des Entwicklungsraumes bildet der bandförmige Zwischenträger 10. Mit Hilfe eines am anderen Ende des Entwicklungsraumes 19 angeordneten weiteren Radialgebläses 20 wird der farbige Dampf, nachdem er entgegen der Bewegungsrichtung des Zwischenträgers an diesem vorbeigeführt wurde, in die Rückführkondensationseinheit 21 transportiert und dort kondensiert. Das Kondensat tropft dann unter der Wirkung der Schwerkraft zurück in den Flüssigkeitsdampfbehälter 14. Dieser Flüssigkeitsdampfbehälter 14 ist über ein Regelventil 22 mit einem Flüssigkeitsvorratsbehälter 23 verbunden.The latent thermal character image embossed on the
Bei Druckunterbrechung wird mittels einer am Eingangsbereich des Entwicklungsraumes 19 angeordnete elektromagnetisch betätigbaren Ventilklappe 24 der Entwicklungsraum abgeschlossen und gleichzeitig die Verbindung zu einem den Ausgang des Radialgebläses mit dem Flüssigkeitsdampfbehälter 14 verbindenden Nebenschlußrohr 25 geöffnet, so daß der Farbdampf in den Flüssigkeitsdampfbehälter 14 zurückströmt.In the event of a pressure interruption, electromagnetic is arranged at the entrance area of the
Der in den Entwicklungsraum 19 strömende farbige Dampf wird auf einer Temperatur von ca. 5° Celsius unterhalb der Temperatur der bildfreien Stellen des thermischen Zeichenbildes auf dem Zwischenträger 10 gehalten, um eine Kondensation in diesen Bereichen zu vermeiden.The colored steam flowing into the
Die Höhe des Farbauftrages auf den Zwischenträger 10 ist hauptsächlich von der Relativgeschwindigkeit zwischen Zwischenträger 10 und Dampfstrom, von der Temperaturdifferenz zwischen Dampf- und Bildbereich, von der Wärmekapazität des Bandes und von dem Wärmeleitvermögen von Band und Flüssigkeit abhängig.The amount of paint applied to the
Bei Temperaturdifferenzen von 70 bis 80° Celsius und Relativgeschwindigkeiten Band-Dampfstrom von 2 bis 4 m/Sek. werden Farbschichten von 5 bis 20 µm erzeugt. Dieses ermöglicht eine sehr flexible Auslegung der Druckvorrichtung für Druckgeschwindigkeiten zwischen 0,1 bis 1 m/s, da für ein gutes Druckbild ein Farbauftrag von lediglich 2 bis 4 µm erforderlich ist.At temperature differences of 70 to 80 ° Celsius and relative speeds of the belt steam flow of 2 to 4 m / sec. layers of color from 5 to 20 µm are produced. This enables a very flexible design of the printing device for printing speeds between 0.1 to 1 m / s, since a color application of only 2 to 4 µm is required for a good print image.
Es ist jedoch darauf hinzuweisen, daß das Bild sowohl im Positiv- als auch im Negativ-Verfahren erzeugt werden kann, das bedeutet, die Schriftzeichen bestehen entweder aus den nicht eingefärbten Teilen oder aus den eingefärbten Teilen des thermischen Zeichenbildes.It should be pointed out, however, that the image can be produced using either the positive or the negative method, which means that the characters consist either of the non-colored parts or of the colored parts of the thermal drawing image.
Bei einem hier nicht dargestellten Ausführungsbeispiel erfolgt der Farbauftrag in Farbpulverzerstäubung erst nach der Kondensation der Trägerflüssigkeit. Bei diesem Ausführungsbeispiel schließt sich an die eigentliche Entwicklungseinrichtung eine weitere Farbpulverzerstäubeinrichtung an. Diese Farbpulverzerstäubungseinrichtung entspricht von ihrem Aufbau her den üblichen aus der Pulverbeschichtungstechnik bekannten Farbpülverzerstäubungsanlagen.In an embodiment not shown here, the paint is applied in color powder atomization only after the condensation of the carrier liquid. In this exemplary embodiment, another color powder atomizing device follows the actual developing device at. The structure of this paint powder atomization device corresponds to that of conventional paint powder atomization systems known from powder coating technology.
Die Übertragung des eingefärbten thermischen Zeichenbildes erfolgt innerhalb der Umdruckstation D. Dabei wird das Endlospapier 26 oder das Textilband mit der Geschwindigkeit des Zwischenträgers 10 unter leichtem Andruck an einer Umlenkrolle 27 kontinuierlich vorbeigeführt.The transfer of the colored thermal drawing image takes place within the transfer printing station D. The
Als bedruckbare Aufzeichnungsträger 26 eignen sich bei der Verwendung von Wasser als Trägerflüssigkeit sowohl Endlospapier als auch einzeln transportierte Papierblätter, oder z.B. Textilstoffe mit entsprechender Saugfähigkeit. Bei Benutzung geeigneter Flüssigkeiten können jedoch auch Kunststoffe sowie Metallfolien bedruckt werden.When using water as the carrier liquid, both continuous paper and individually transported paper sheets, or e.g. Textiles with appropriate absorbency. If suitable liquids are used, plastics and metal foils can also be printed.
Die Reinigung des Zwischenträgers 10 nach dem Umdruck erfolgt in der Reinigungsvorrichtung E mittels einem Abstreifblatt 28 und einer Reinigungsbürste 29, gleichzeitig wird der Zwischenträger 10 mit Trägerflüssigkeit gespült.The
Die Reinigung und die Abkühlung des Zwischenträgers 10 auf eine gleichmäßige Temperatur können kombiniert werden, wobei in einer hier nicht dargestellten Ausführungsform der Erfindung während der Reinigung das Band in ein auf die gewünschte Präparationstemperatur gebrachtes Bad aus Trägerflüssigkeit eintaucht.The cleaning and the cooling of the
Nach der Reinigung beginnt der beschriebene Aufzeichnungszyklus von Neuem.After cleaning, the described recording cycle begins anew.
Um das latente thermische Zeichenbild auf dem zwischen träger 10 sicher erzeugen zu können, besteht dieser entsprechend der Darstellung der Figur 2 zweckmäßigerweise aus einem elastischen Verbundwerkstoff mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit senkrecht zur Oberfläche und einer geringen Wärmeleitfähigkeit in Oberflächenrichtung. Diese Wärmeleitfähigkeit kann z.B. dadurch erzeugt werden, daß auf einem wärmeisolierenden Kunststoffträgermaterial, z.B. aus Mylar, mit einer Dicke von 100 bis 500 µm eine Oberflächenschicht 31 mit einer Schichtdicke zwischen 30 bis 300 µm, vorzugsweise 70 bis 130 µm aufgebracht wird. Die Oberflächenschicht 31 kann z.B. eine Vielzahl von dünnen aus Metall oder anderen wärmeleitfähigen Materialen bestehenden Fasern enthalten. Diese senkrecht zur Oberflächenschicht 31 verlaufenden Fasern sind in entsprechendem wärmeisolierendem Kunststoff, z.B. aus Mylar, eingebettet.In order to be able to reliably generate the latent thermal character image on the
Bei einer in der Fig. 3 dargestellten Ausführungsform der Erfindung wird mit Hilfe einer Flüssigkeits-Antragsvorrichtung 33 ein möglichst dünner Flüssigkeitsfilm aus einer oleophilen oder hydrophilen Flüssigkeit auf den Zwischenträger aufgebracht. Diese Flüssigkeitsantragsvorrichtung kann aus einem Behälter 34 bestehen, der die Flüssigkeit 35 aufnimmt und der an seinem unteren Ende eine Walze 36 aufweist, die die Flüssigkeit auf den Zwischenträger überträgt. Oer oleophile oder hydrophile sehr dünne Flüssigkeitsfilm wird dann über die bereits beschriebene thermische Beschriftungseinrichtung B selektiv verdampft und dadurch mit dem Flüssigkeitsfilm ein latentes Zeichenbild erzeugt. Entwickelt wird das latente Zeichenbild nun entweder mit Hilfe einer Dampfkondensationsentwicklungseinrichtung entsprechend der Fig. 1 oder aber durch Auftrag von Farbe mittels einer Farbwalze 37 mit zugehörigem Vorratsbehälter 38. Die verwendete Farbe kann dabei entweder wasserhaltig oder ölhaltig sein. Entsprechend dem hydrophilen bzw. oleophilen Bildmuster auf dem Zwischenträger 10 wird die Farbe nur entsprechend dem Bildmuster aufgenommen.In one embodiment of the invention shown in FIG. 3, the thinnest possible liquid film made of an oleophilic or hydrophilic liquid is applied to the intermediate carrier with the aid of a liquid application device 33. This liquid application device can consist of a
Das eingefärbte Zeichenbild wird dann in üblicher Weise in der Umdruckstation auf einen Aufzeichnungsträger 26 z.B. Papier 26 übertragen.The inked character image is then in the usual way in the transfer printing station on a
Bei den dargestellten Ausführungsbeispielen ist davon ausgegangen worden, daß das Zeichenbild zunächst auf einem als Zwischenträger 10 bezeichneten Träger erzeugt wird, der aus einem Endlosband besteht. Bei entsprechendem Aufbau des Trägers ist es jedoch auch möglich, entsprechend einer hier nicht dargestellten Ausführungsform der Erfindung das Zeichenbild unmittelbar auf dem Träger, der dann der Aufzeichnungsträger selbst ist, zu erzeugen und anschließend mit Hilfe einer der beschriebenen Entwicklungseinrichtungen einzufärben. Oer verwendete Aufzeichnungsträger könnte dabei einen strukturellen Aufbau entsprechend der Fig. 2 aufweisen.In the exemplary embodiments shown, it has been assumed that the drawing image is first generated on a carrier, referred to as
- 1010th
- Aufzeichnungsträger, ZwischenträgerRecord carriers, intermediate carriers
- 1111
- UmkehrrollenReversing rollers
- AA
- KühleinrichtungCooling device
- BB
- thermische Beschriftungseinrichtungthermal labeling device
- CC.
- EntwicklungseinrichtungDevelopment facility
- OO
- UmdruckeinrichtungTransfer printing device
- EE
- ReinigungseinrichtungCleaning facility
- 1313
- AndruckrollenpaarePinch roller pairs
- 1414
- FlüssigkeitsdampfbehälterLiquid vapor container
- 1515
- HeizvorrichtungHeater
- 1616
- FarbflüssigkeitColor liquid
- 1717th
- DampfpufferraumSteam buffer room
- 1818th
- RadialgebläseRadial blower
- 1919th
- EntwicklungsraumDevelopment space
- 2020th
- RadialgebläseRadial blower
- 2121
- Rückführ-KondensationseinheitFeedback condensing unit
- 2222
- RegelventilControl valve
- 2323
- VorratsbehälterStorage container
- 2424th
- VentilklappeValve flap
- 2525th
- NebenschlußrohrShunt tube
- 2626
- EndlospapierContinuous paper
- 2727th
- UmlenkrollePulley
- 2828
- Abstreifelement, AbstreifblattScraper element, scraper blade
- 2929
- ReinigungsbürsteCleaning brush
- 3030th
- KunststoffträgermaterialPlastic carrier material
- 3131
- OberflächenschichtSurface layer
- 3232
- FasernFibers
- 3333
- Flüssigkeitsantragsvarrichtung, BefeuchtungseinrichtungLiquid application device, humidifier
- 3434
- Behältercontainer
- 3535
- Flüssigkeitliquid
- 3636
- Walzeroller
- 3737
- FarbwalzeInk roller
- 3838
- VorratsbehälterStorage container
Claims (13)
The developed character image is transferred to a record carrier (26) in an offset print station (D).
The character image consisting of condensate is separately inked by means of ink powder spraying.
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