EP1268211A1 - Druckverfahren und druckmaschine hierfür - Google Patents

Druckverfahren und druckmaschine hierfür

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EP1268211A1
EP1268211A1 EP01940100A EP01940100A EP1268211A1 EP 1268211 A1 EP1268211 A1 EP 1268211A1 EP 01940100 A EP01940100 A EP 01940100A EP 01940100 A EP01940100 A EP 01940100A EP 1268211 A1 EP1268211 A1 EP 1268211A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
printing
ink carrier
machine according
energy
substance
Prior art date
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EP01940100A
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English (en)
French (fr)
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EP1268211B1 (de
Inventor
Udo Lehmann
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Aurentum Innovationstechnologien GmbH
Original Assignee
Aurentum Innovationstechnologien GmbH
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Publication date
Priority claimed from DE10051850A external-priority patent/DE10051850A1/de
Application filed by Aurentum Innovationstechnologien GmbH filed Critical Aurentum Innovationstechnologien GmbH
Publication of EP1268211A1 publication Critical patent/EP1268211A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1268211B1 publication Critical patent/EP1268211B1/de
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/0057Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material where an intermediate transfer member receives the ink before transferring it on the printing material
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/435Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective application of radiation to a printing material or impression-transfer material
    • B41J2/47Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective application of radiation to a printing material or impression-transfer material using the combination of scanning and modulation of light
    • B41J2/471Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective application of radiation to a printing material or impression-transfer material using the combination of scanning and modulation of light using dot sequential main scanning by means of a light deflector, e.g. a rotating polygonal mirror
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41MPRINTING, DUPLICATING, MARKING, OR COPYING PROCESSES; COLOUR PRINTING
    • B41M5/00Duplicating or marking methods; Sheet materials for use therein
    • B41M5/26Thermography ; Marking by high energetic means, e.g. laser otherwise than by burning, and characterised by the material used
    • B41M5/382Contact thermal transfer or sublimation processes
    • B41M5/38207Contact thermal transfer or sublimation processes characterised by aspects not provided for in groups B41M5/385 - B41M5/395
    • B41M5/38221Apparatus features
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41MPRINTING, DUPLICATING, MARKING, OR COPYING PROCESSES; COLOUR PRINTING
    • B41M2205/00Printing methods or features related to printing methods; Location or type of the layers
    • B41M2205/08Ablative thermal transfer, i.e. the exposed transfer medium is propelled from the donor to a receptor by generation of a gas

Definitions

  • the present invention relates to a printing method for transferring printing substance from an ink carrier to a printing substrate, whereby the printing substance undergoes a change in volume and / or position by means of an induced process of an energy-emitting device and thereby a printing point is transferred to the printing substrate, as well as a printing measure. seem for this.
  • a printing process is primarily understood to mean a process for reproducing text and / or image templates as often as desired by means of a printing form which is recolored after each printing.
  • the high-pressure process is known, in which the printing elements of the printing form are raised, while the non-printing parts are deepened. This includes, for example, letterpress printing and so-called flexo or anil printing.
  • planographic printing processes are known in which the printing elements and the non-printing parts of the printing form lie essentially in one plane. This includes offset printing, but also more methods known in the artistic field, such as. B. the stone print.
  • the colored drawing on the printing plate is not actually printed directly on the printing material, but is first transferred to a rubber cylinder or a rubber blanket and only then is the printing material printed on.
  • the actual printing stock i.e. the material to be printed, as well as any transfer medium, e.g. a rubber cylinder can be understood.
  • a third process is the so-called gravure printing process, in which the printing elements of the printing form are recessed. This includes a number of manual techniques, such as B. the engraving and the etching.
  • a gravure printing process is an industrially applied gravure printing process.
  • a printing process which is sometimes also referred to as a screen printing process, is known in which the ink is transferred to the printing material at the printing points through screen-like openings in the printing form.
  • Printers are already used for printing short runs and are generally connected to an electronic data processing system. These generally use digitally controllable printing systems that are able to print individual printing points on demand. Such printing systems use different processes with different printing substances on different substrates. Some examples of digitally controllable printing systems are: laser printers, thermal printers and inkjet printers. Digital printing processes are characterized by the fact that they do not require any printing forms.
  • the present invention is therefore based on the object of providing a printing method and a printing press which can be operated with very low energy, allow easy refilling of the printing substance and also overcome the disadvantages mentioned above.
  • this object is achieved with respect to the method in that the printing substance is applied to the ink carrier, essentially forming a homogeneous film. Because the printing substance forms a homogeneous film, it is achieved that due to the adhesion or the capillary force between the printing substance, ink carrier and optionally the printing form, a simple filling of any wells or openings is achieved. This is apparently u. a. remember that no air pockets form when printing substance is added to the ink carrier.
  • a cylindrical body is used as the ink carrier, which preferably rotates about its own axis.
  • the substrate e.g. B. paper, plastic film, metal foil, but also rigid materials such as glass or metal, moved past with a transport speed that corresponds approximately to the peripheral speed of the cylindrical body.
  • the peripheral speed of the cylindrical body can also be greater than the feed speed of the printing material.
  • the ink carrier is preferably translucent, so that the energy-emitting device can emit energy, for example in the form of light, from the side of the ink carrier facing away from the printing substance through the ink carrier directly into the printing substance.
  • the energy-emitting device is preferably a laser beam-emitting device, the laser beam preferably being focused on a selected point on the ink carrier.
  • the translucent transparent cylinder could, for example, have depressions in the form of cups, so that by focusing the laser beam of the energy-emitting device on a specific cup, a change in position and / or volume of the printing substance in the relevant cup takes place, so that the printing substance here over the Extends the outer circumference of the transparent ink carrier and a transfer of the printing substance to the printing material can take place.
  • a preferably translucent transfer cylinder can also advantageously be provided, which is approximated to the ink carrier at one section and comes into contact with the actual printing material at another section.
  • a laser beam can then pass through with the aid of a laser beam emitting device arranged inside the transfer cylinder the translucent transfer cylinder can be focused on a selected point on the ink carrier.
  • the printing substance experiences a change in position and / or volume and the printing substance is transferred from the ink carrier to the transfer cylinder. If the transfer cylinder is now rotated, the printing substance adhering to the transfer cylinder is brought into contact with the actual printing material at some point and transferred to it.
  • the printing material may not touch the ink carrier during the transfer of the printing point. Rather, it is sufficient if the printing material is at least approximated to the ink carrier so that by inducing a change in position or volume of the printing substance, the printing substance can move so far in the direction of the printing material that an ink transfer takes place.
  • the energy can be transferred directly to the printing substance. However, this presupposes that the printing substance is able to absorb the energy.
  • the mediation material is preferably a light-absorbing material, which is advantageously arranged in the form of a layer on the ink carrier.
  • the energy transfer from the mediation material to the printing substance can take place, for example, by transferring thermal energy. That is to say that the mediating material is first heated by the energy-emitting device at the desired location in question, which in turn emits thermal energy to the printing substance.
  • the energy transfer takes place by means of a pulse transfer. That is, here a change in position and / or volume of the material is induced within the mediation material, so that an impulse is transmitted to the printing substance by the movement or expansion of the mediation material.
  • the energy-absorbing layer is preferably matched as optimally as possible to the absorption of the energy beam, so that the energy to be used for the transmission of a pressure point can be further reduced.
  • a printing form in the classic sense is not absolutely necessary for the method according to the invention. It is indeed possible to provide the cylindrical ink carrier with depressions which form a printing form, the so-called cups, which are essentially applied to the outer surface of the ink carrier, but which have a connection to one another, so that the printing substance, which is located in adjacent depressions who has a connection. However, it is also possible to completely dispense with special shaped elements. For example, it is possible to design the cylindrical ink carrier without depressions. By emitting a focused laser beam to a selected location, a change in volume and / or position of the printing substance is induced locally, so that a color droplet is formed separates locally from the essentially homogeneous color layer.
  • the detachment does not have to take place solely on the basis of the induced energy, rather it is sufficient if the printing substrate is sufficiently close to the printing substance if the induced energy causes the printing substance to change its position, so that the printing substance is collected locally this touches the printing material and detachment occurs.
  • the “printing form” is quasi formed by the surrounding printing substance.
  • the thickness of the pressure point can preferably be set here by varying the laser energy and / or by varying the pulse length.
  • the diameter of the pressure point may be set via the variation of the laser energy and / or via the variation of the pulse length.
  • the resolution of the printing process can therefore be set almost arbitrarily.
  • the positioning of the pressure point can be chosen freely.
  • a distance is preferably maintained between the ink carrier and printing material or printing substance on the ink carrier and printing material, which is preferably at least 10 ⁇ m, particularly preferably approximately 50 ⁇ m.
  • the printing material does not touch the “printing form” or the ink carrier. This has the advantage that complex doctor blade devices are not required.
  • the pulse length of the laser pulse used is advantageously less than 1 ⁇ s, preferably less than 500 ns, particularly preferably between 100 to 200 ns. Due to the very short pulse length (with sufficient total energy), the laser energy is very well localized and you can achieve a clean printing of printing dots without the capillary forces of the printing substance forming a continuous film being negatively noticeable. Even laser pulses with a pulse duration of a few femtoseconds have been used with advantage.
  • a laser beam is focused on the ink carrier or in the printing substance. If the laser light is absorbed, heat is generated in the printing substance, which leads to the solvent evaporating almost suddenly and a part of the printing substance being flung away from the ink carrier.
  • care must be taken to ensure that the energy from the laser beam into the printing substance is fast and This energy transfer can take place either by using printing inks that are not absorbing for the laser beam, e.g. pigmented inks, since the laser surface is directly absorbed on the pigment surface of the printing substance, or an absorption layer must be provided that the laser backing first absorbed and then the energy transferred to the printing substance
  • the energy-emitting device is advantageously arranged in such a way that the light beam is not directed through the ink carrier but from the side of the ink carrier which is contaminated with printing substance onto the absorption layer.
  • the light beam is first directed through the (non-absorbing) printing substance and then strikes the absorption layer
  • the direction of movement of the energy-absorbing ink droplet depends only very slightly on the angle at which the light beam strikes the surface of the printing substance. It is therefore not absolutely necessary, as in the embodiment described above, for the case that the ink carrier is arranged opposite a translucent transmission means through which the light beam is guided so that it strikes approximately perpendicular to the surface of the printing substance
  • the laser beam can be “oblique”, ie with the normal on the surface of the printing substance, an angle greater than 0 ° and preferably less than 75 °, particularly preferably less than 60 °
  • the distance between the focal point of the light beam and the location of the printing point to be set on the printing medium or transfer medium becomes less than 2 mm, preferably less than 1 mm, particularly preferably even less than 0 , 5 mm selected
  • the above-mentioned object is achieved by a printing press for printing on a printing substrate with an ink carrier or an energy-emitting device, which is arranged and designed such that energy can be transferred to specific areas of the ink carrier, the ink carrier being provided for this purpose,
  • Color carrier advantageously formed as a cylindrical body, which is preferably designed as a hollow cylinder with an essentially smooth surface.
  • the ink carrier is a flat plate.
  • both the design as a cylinder and as a flat plate are possible, in the case of the hollow cylinder the refilling of the printing substance is easily possible, while in the case of the flat plate the supply of the printing material is easily realized.
  • the ink carrier is advantageously made of translucent material, preferably glass. This makes it possible to use light-emitting devices as energy-emitting devices, which emit the energy, for example, from the interior of the hollow cylinder through the translucent material directly into the printing substance.
  • the ink carrier has a thickness between 1 mm and 20 mm, preferably between 2 mm and 10 mm and particularly preferably about 5 mm.
  • the ink carrier designed as a cylinder has a maximum deviation from the ideal cylindrical shape below 200 ⁇ m, preferably below 100 ⁇ m, in particular below 80 ⁇ m.
  • the cylindrical ink carrier has an external bearing.
  • This external storage allows the distance between the substrate and the ink carrier to be set exactly.
  • a generally existing ovality of the cylindrical ink carrier is absorbed by the external storage.
  • the external bearing can, for example, consist of at least one, preferably two, particularly preferably 3 rollers or rollers on which the cylindrical ink carrier rests.
  • the external storage is preferably carried out with such precision that the distance between the ink carrier and the substrate varies during the rotation of the ink carrier by less than 50 ⁇ m, preferably less than 20 ⁇ m and particularly preferably by less than 10 ⁇ m.
  • the outer bearing could probably only be dispensed with if the tolerance deviations of the outer surface can be kept below the variation values given above, preferably below 10 ⁇ m, for transparent hollow cylinders with an outer diameter of the order of magnitude of 300 mm
  • an absorption layer is arranged on the ink carrier, which preferably has a thickness that is less than 10 ⁇ m, preferably less than 5 ⁇ m, particularly preferably less than 1 ⁇ m or even better is less than 0.5 ⁇ m.
  • the surface of the portion of the ink carrier which receives the printing substance is not as completely smooth as possible (in the sense of optically glossy), but is somewhat matt or roughened , This can be done, for example, by using frosted glass.
  • Particularly good results have been achieved with surfaces which have an arithmetic mean roughness of at least 0.1 ⁇ m, preferably between 0.5 ⁇ m and 5 ⁇ m, particularly preferably approximately between 1 ⁇ m and 2 ⁇ m.
  • such ink carrier surfaces are also considered to be “substantially smooth”, in contrast to surfaces provided with macroscopic depressions (cups or grooves) or elevations.
  • ink layers can also be “printed” in succession. Due to the fact that the surface of the ink carrier is not completely smooth, the ink carrier is able to absorb an increased amount of printing substance. "Printing" a dot then has the result that there is still enough printing substance on the ink carrier at the same location remains to print further pressure points.
  • a printing form is additionally provided.
  • This printing form serves to give the individual pressure points their form.
  • the printing form has a multiplicity of cups and / or grooves which are provided for receiving printing substance, and in particular can absorb considerably more printing substance per unit area than smooth or matt surfaces.
  • the printing form can also be designed in the form of a network, so that so-called meshes are provided instead of cells or grooves.
  • the network form has the advantage that the connection of the individual meshes to one another is produced automatically, without corresponding connection channels having to be provided.
  • the print substance also forms an essentially continuous film along the ink carrier.
  • the formation of the printing medium in such a way that the printing substance forms a continuous, coherent layer, the energy transfer required to detach a pressure drop taking place so briefly that the drop detaches in a well-defined shape and size, enables the use of a wide variety of printing substances.
  • the printing form is fastened, for example, on a cylindrical and transparent printing ink support in such a way that the color support is enclosed by the printing form. It is possible that the printing form and the ink carrier are integrally formed with each other, and that the printing form is releasably attachable to the ink carrier.
  • An alternative embodiment provides that the printing form is designed as a band, preferably as an endless band. In this case, the ink carrier does not necessarily have to rotate, provided that the printing substance is supplied in another way.
  • the energy-emitting device preferably consists of at least one laser source. Under certain circumstances, arrangements of laser diodes can also be used as laser sources, but “classic” lasers with a power in the order of magnitude of 50-100 W or even more are still preferred at present.
  • a practical embodiment also provides a focusing device that does The laser beam is focused on a predetermined point on the color carrier. This focusing device can be f-theta optics, for example. Of course, all other corresponding focusing devices can also be used.
  • the ink carrier consists of a transparent hollow cylinder with only a small diameter
  • the arrangement of a deflection device can be of great advantage, with the aid of which the laser beams, which are emitted by the energy-emitting device, are redirected to the printing substance.
  • the deflection device can be, for example, a deflection mirror, the solder on the reflecting surface and the solder on the printing substrate plane preferably enclosing an angle of approximately 45 ° at the time of printing.
  • This arrangement has the advantage that the laser beam can be aligned essentially parallel to the axis of rotation of the ink carrier and thus the energy-emitting device can be arranged next to the ink carrier.
  • an addressing device is provided which is separate from the energy-emitting device and is controlled in order to image the laser beam on the corresponding point on the printing medium.
  • This addressing device can have, for example, a polygon mirror that can be rotated about its axis. This has the advantage that the energy-emitting device does not have to be moved for addressing the individual pressure points.
  • a facet on a polygon mirror with eight facets angled evenly (at 45 °) allows the deflection of a laser beam between a minimal and a maximum angle that include a range of 90 °.
  • the laser beam used has to be expanded considerably and the polygon mirror is of course finite in size, whereby the laser energy can only be fully used if the expanded beam is completely on the currently active facet of the polygon mirror incident.
  • the laser beam that is in principle available in continuous operation (even if it may be a pulsed laser with ultra-short pulses and correspondingly short pulse intervals) cannot be used, or at least not with its full power, as long as the expanded beam strikes the corner area between two neighboring facets.
  • the laser beam cannot be used, ie there is a brief pause in printing.
  • the laser beam is split in a type of "time-division multiplexing method" or guided via two different paths, the one beam part being directed in such a way that it is then precisely from a correspondingly selected and preferably 20 ° to 80 ° offset direction hits the relevant polygon facet completely, while the other branch of the beam would hit a corner area at the transition between two facets
  • Switching between the two beam branches, preferably at an angle of 45 ° relative to each other Impinging on the polygon mirror can be done, for example, by a mirrored shutter disc (interrupter disc) which has alternating through openings and mirror surfaces and which is appropriately synchronized with the rotation of the polygon mirror, so that the beam is either passed through or through a mirror Shutter disk is deflected so that it runs on a different path than the beam that passes through the corresponding gaps of the shutter disk and strikes the shutter mirror on a first path.
  • a mirrored shutter disc interrupter disc
  • a polarized laser beam in conjunction with an electro-optical modulator.
  • the electro-optical modulator rotates the direction of polarization of the laser light, which is then either reflected by a polarization filter by 90 ° or is passed completely through the filter if the direction of polarization of the laser is suitable.
  • an alternate guidance or redirection of the beam along two different paths can be realized, which in turn is synchronized with the rotation of the polygon mirror by corresponding electronic control of the electro-optical modulator, so that at any time one of the two beams is fully on a facet surface of the polygon mirror, while the beam otherwise strikes the other path a transition area would hit between two polygon facets.
  • the duty cycle of the laser beam which due to practical restrictions is otherwise only about 0.5, can be increased to the maximum value 1.
  • a laser array can also be used instead of a single laser.
  • the absorption layer is preferably made of crystalline material, the size of the individual crystals should be as small as possible.
  • an absorption layer is advantageously nanocrystalline material such. B. carbon or so-called "gas soot" was used, the size of the individual crystals being approximately between 10 and 1000 nm.
  • the size of the individual crystals is advantageously chosen to be smaller than the wavelength of the laser light used.
  • the absorption layer is preferably attached to the print carrier with polysilicate.
  • the light-emitting device is arranged within the color carrier designed as a transparent hollow cylinder
  • the light beam is focused through the transparent hollow cylinder onto the absorption layer.
  • the absorption layer must be active enough to absorb the light and, at the same time, be able to pass on as much of this energy as possible directly to the printing substance.
  • the absorption layer must be such that it is not detached from the light carrier by the color carrier.
  • the light-emitting device is arranged in such a way that the light beam is guided through the printing substance onto the absorption layer.
  • This has the advantage that the pulse transmission transmitted by the laser beam to the absorption layer presses the absorption layer onto the ink carrier and does not - as in the first case - detach the absorption layer from the ink carrier.
  • the light beam does not necessarily have to strike the absorption layer or the color support perpendicularly.
  • the volume and / or position change induced by the light beam usually runs essentially in the direction of the normal on the surface of the ink carrier.
  • Figure 1 a) and 1 b) 2 shows a schematic sectional view of a section through the ink carrier including printing form
  • 5a) and 5b) are sectional views of alternative embodiments
  • FIG. 6 shows a schematic illustration of a deflection optics
  • Figure 7 schematically shows a beam path along two paths to increase the duty cycle
  • FIG. 8 shows a basic illustration of a further alternative printing arrangement
  • FIG. 9 shows a schematic illustration of a printing arrangement which is based on the principle shown in FIG. 8 and
  • Figure 10 is a schematic diagram of a further alternative printing arrangement
  • Figure 11 a) and 11b) is a schematic representation of a printing arrangement based on the principle shown in Figure 10.
  • FIGS. 1 a) and b) and FIGS. 2 a) to d) show different embodiments of the ink carrier with and without a printing form.
  • the ink carrier 2 is covered by a printing form 1 which has so-called antechambers 5 on the side facing the ink carrier, which are filled with an absorption material 10.
  • the antechambers 5 are separated from the wells 6, which are filled with pressure substance 8, by an elastic membrane 4.
  • the cups 6 are separated here by so-called webs 3 on the side facing the printing material, which is not shown in detail.
  • the individual cells are connected tion channels (not shown here) connected to each other, so that the printing substance can form an essentially homogeneous film that extends over several cells.
  • the section shown in FIG. 1 b) differs from section 1 a) in that the printing form 1 has no prechambers 5 separate from the cups 6, but in this case anchors the absorption material 10 in the printing form 1 at the bottom of the cups 6 is so that the energy beam 7 is first converted into heat by an absorption material 10.
  • the absorption material does not necessarily have to be arranged in separate chambers, but can, for example, also be designed as a continuous layer.
  • An energy-emitting device here in the form of a laser arrangement, which is able to address each well 6 by at least one beam, is located within the ink carrier 2, which is cylindrical in the embodiment shown.
  • the laser light can be controlled so that the width of the ink carrier 2 in the area of the printing nip, ie. H.
  • the printing substance 8 located on the surface of the printing form 1 can be controlled selectively.
  • the printing substance 8 is applied to the ink carrier.
  • Figure 2a) is the energy-inducing process, d. H. the printing process, shown.
  • the wells 6 are filled with printing substance 8, absorption material 10 being introduced into the printing substance 8 as a dispersion.
  • the absorbent material 10 is not absolutely necessary if suitable printing substances are used accordingly. Only in the event that the printing substance is unable to absorb the energy introduced is the use of an absorbent, e.g. B. as a continuous layer or by mixing the absorption material into the printing substance, necessary.
  • the energy beam 7 is focused into the well 6 in FIG. 2 a).
  • the absorption bodies 10 located in the printing substance 8 absorb the energy of the energy beam 7 and convert it into heat, so that the solvent located in the printing substance 8 evaporates. Due to this sudden evaporation of the solvent, the pressure substance 8 is thrown out of the cup 6.
  • the energy transfer need not necessarily take place by heat transfer. Rather, it is also possible that the absorption medium heated by the laser beam expands and transmits an impulse to the printing substance via the membrane 5, which ensures that the printing substance 8 rises above the outer contour of the ink carrier or the printing form.
  • Figure 2 b) essentially the same process is shown as in Figure 2 a)
  • the Absorptionsmate ⁇ al 10 is not introduced into the printing substance 8, but arranged as a solid layer on the cup base in the printing form 1
  • the Absorptionsmit - Tel does not necessarily have to be separated from the printing substance 8 by a membrane 5.
  • the energy beam 7 is here converted into heat by the layer-shaped absorption material 10, which in turn brings the solvent in the printing substance 8 to a boil. This sudden evaporation of the solvent causes the Printing substance 8 thrown out of the cup 6
  • FIG. 2 c) shows an embodiment without a separate printing form.
  • the printing substance 8 is located as a homogeneous film on the printing ink carrier 2.
  • a laser pulse 7 leads to a movement of the printing substance 8 beyond the outer contour of the ink carrier.
  • printing can be done of dots even without printing form 1, which leads to a sort of portioning of the printing substance 8, the control of the amount of pressure points and its expansion is then carried out by controlling the pulse energy and the pulse length
  • FIG. 2 d shows an embodiment with specially shaped cups 6. It can clearly be seen that the cups essentially consist of a channel that widens on both sides. Because, as in the middle illustration in FIG. 2 d), is shown, the laser beam is focused in the extended area of the channel, which faces the ink carrier 2, the relatively weak gas bubble formation in the printing substance 8 is intensified and, due to the nozzle-like shape, is oriented in the direction of the printing material the cup can reduce the energy required for printing
  • FIG. 3 a shows an embodiment with a printing form, in which the connection of the individual cups can be seen.
  • the printing form 1 has a roughened side 16 on the side facing the ink carrier 2, so that there is a gap between the ink carrier 2 and the printing form 1 13, which ensures a homogeneous distribution of the printing ink 8 of the wells 9 due to capillary forces occurring between printing form 1, ink carrier 2 and printing substance 8. Furthermore, air pockets are prevented and a homogeneous and defined filling of the wells with printing substance is possible
  • a printing form 1 is also arranged on the ink carrier 2.
  • the printing form 1 is designed here as a network 18 and therefore has so-called meshes 15 instead of the cups.
  • the network here also allows a homogeneous distribution of the printing substance 8 through the gap 13
  • the cylindrical ink carrier 2 is shown as a whole in FIG. 4 a), the printing form 1 seamlessly enclosing the cylindrical printing cylinder or the ink carrier 2.
  • the laser arrangement 7 is located in the interior of the printing cylinder 2 Alternatively, the printing form 1 can also run around the cylindrical printing cylinder or the ink carrier 2 as a band, as shown in FIG. 4 b). Here too, the laser arrangement 7 is located inside the printing cylinder 2.
  • the ink carrier 2 need not necessarily be designed as a rotating cylinder.
  • the printing form 1 runs as a tape past a firmly anchored print head 16.
  • a laser arrangement 17 is arranged in the interior of the printhead 16 and, owing to the limited space, can be based on semiconductor technology.
  • the ink carrier 2 is cylindrical. No printing form 1 is connected to the ink carrier 2, but the printing substance 8 is applied to the ink carrier 2 as a homogeneous film.
  • a printing form 1 is provided here, which is arranged separately from the ink carrier 2 and which here has the shape of an aperture. By rotating the ink carrier 2, the supply of the printing substance is secured with the aid of a standardized ink system.
  • the distance of the diaphragm-like printing form 1 from the ink carrier 2 corresponds approximately to the layer thickness of the printing substance film. This measure ensures that too much printing substance 8 is never fed to the actual printing process and thus swelling of the printing substance 8 is avoided.
  • the ink carrier 2 is designed as a flat disc, so that the printing substance 8 is located as a homogeneous film on the underside of the flat ink carrier 2.
  • the printing form 1 is also separated from the ink carrier 2 and also has an aperture shape. The supply of the printing substance is secured here by periodically moving the flat printing medium 2 back and forth.
  • FIG. 6 shows a diverting optic which is advantageously used together with the printing press according to the invention.
  • this diversion optics is not limited to the printing method according to the invention described, but can be used for all printing methods in which a laser beam is to be imaged specifically on a specific point on an ink carrier.
  • the 6 shows the ink carrier 2, which is designed as a cylinder.
  • a deflection mirror 21 is located within the cylinder, which here encloses an angle of 45 ° with the central axis of the cylinder 2.
  • the laser beam 7 is first directed at a first deflecting mirror 24, which does not necessarily have to be present, to the addressing unit 23, which is designed here as a polygonal mirror.
  • the addressing unit 23 can be controlled so that the deflection of the laser beam 7 can be determined with the aid of the polygonal mirror 23.
  • each point can be driven a line that runs parallel to the axis of rotation of the ink carrier 2 on the surface of the ink carrier 2 without the actual laser having to be moved. More precisely, the focus point of the laser runs through every point of this line during the rotation of the polygon mirror, and it can be switched on or off at any point (or pixels according to the possible resolution).
  • the interrupter disk 28 also has eight passage openings and eight mirrored surfaces, which are evenly distributed around the circumference of the interrupter disk 28.
  • the drive 29 for the interrupter disk 28 is suitably synchronized with the rotation of the polygon mirror 23 via a synchronizing device 33, the exact type of synchronization being described below.
  • the one partial beam 7 runs through a gap in the interrupter disk 28 and the beam expansion 31, strikes a mirror 27 and is reflected from there at a fixed angle (corresponding to the position of the mirror 27) onto the polygon mirror 23, which is perpendicular to the paper axis central axis rotates.
  • the beam 7 ' is first deflected upwards by the mirrored segments of the interrupter disk 28, passes through the beam widening 30, then strikes a mirror 25 and from there hits a mirror 26, which in turn directs the beam onto the polygon mirror 23.
  • the mirrors are only shown schematically here and the mirror 26 is in any case oriented such that the beam is directed onto the polygon mirror 23 falls.
  • the points of incidence of the steels 7 and 7 'on the polygon mirror are selected such that they are offset relative to one another by half the length of a facet surface, measured in the circumferential direction of the polygon mirror.
  • the interrupted beam representation in FIG. 7 therefore corresponds more to the individual pressure point pulses which are directed onto the print carrier in a scanning line.
  • FIG. 7 shows a state where the laser beam 7 still passes through a gap in the interrupter disk 28 and strikes one of the facet surfaces via the mirror 27.
  • the length of the gap or interruption in the interrupter disk 28 is dimensioned such that the facet of the polygon mirror in question passes almost completely through the area on which the beam 7 impinges. That is, the beam 7 strikes the relevant facet of the polygon mirror for the first time when the preceding corner between adjacent facets has just passed this area.
  • the beam 7 Shortly before the laser beam 7 strikes the next corner at the transition to the next facet, the beam 7 is interrupted by the interrupter disk 28, so that the beam 7 'is now directed onto the facet in question, and initially immediately behind the corner to the preceding facet strikes the same facet that was previously covered by the beam 7. The same process takes place here as in the case of beam 7, i.e. starting from a deflection, the beam 7 'is pivoted about 45 ° downwards from a horizontal to approximately a horizontal, while the polygon mirror continues to rotate counterclockwise.
  • a duty Cycle of 1 (duty cycle 1) can reach, i.e. while one beam must be inactive because it passes the area of a corner at the transition between two facets, the other beam, the point of impact of which can be at least by the amount of the beam diameter or beam width, and for example, offset by about half a facet length, be active so that the essentially continuously available laser energy is also used continuously.
  • the interruption of the beam with the aid of the interrupter disk is independent of the other addressing interruption, with which the individual points of a print image are controlled
  • a polarization filter can be used instead of the interrupter disc if the laser works with polarized light, an electro-optical modulator being connected in front of a corresponding polarization filter, which is capable of rotating the polarization plane by 90 °, depending on whether the electro-optical Modulator is active, then let the polarization filter pass the laser radiation unhindered or reflect it through a corresponding arrangement by 90 °, so that one can obtain exactly the same division into beams 7, 7 'as was described with reference to the interrupter disk
  • the energy or the laser beam was focused by the (transparent) ink carrier into the absorption layer or into the printing substance.
  • the laser beam can also be seen from the other side, ie be focused from the side of the ink carrier with the printing substance into the printing substance or the absorption layer
  • the laser beam 7 is focused through the printing ink 8 through a transparent glass cylinder, which serves here only as a transfer means, onto the absorption layer 10 applied to the ink carrier 2 at point 9.
  • the absorption layer 10 absorbs at least part of the energy from the laser beam 7 and passes this into the printing substance 8. This leads to an abrupt local heating of the printing ink and an ink drop 11 is detached explosively from the printing ink layer 8. This ink drop 11 reaches the glass cylinder 12. In this way a glass cylinder could be printed the printing point placed on the glass cylinder 12 must be transferred to the printing material 34
  • FIG. 9 schematically shows the construction of a printing press that uses the arrangement just described.
  • a laser beam 7 is focused through the glass cylinder 12 onto the ink carrier 2, optionally provided with an absorption layer 10, which is designed here in the form of a roller equipped with a printing form 1, so can Touch glass cylinder 12 and ink carrier 2.
  • the ink carrier does not have a specially designed printing form 1, but is only wetted by the printing substance 8, the glass cylinder 12 and ink carrier 2 should be spaced apart, as described above.
  • the ink carrier 2 is integrated in an inking unit 20 which, in addition to the ink carrier 2, also has an immersion roller 19 and a printing substance bath 8.
  • the outer contour of the dipping roller 19 dips into the pressure substance bath 8. If the dipping roller 19 is rotated, this ensures that the surface of the dipping roller 19 is contaminated with pressure substance.
  • the dipping roller is at least so close to the ink carrier 2 that the printing substance 8 is transferred from the dipping roller 19 to the printing carrier 2.
  • the inking unit 20 thus ensures that printing substance 8 is always on the surface of the ink carrier 2. If the laser beam hits the surface of the ink carrier 2, a change in volume and or position of the printing substance 8 is induced locally, either directly or via an absorption layer 8, so that a drop of printing substance 8 from the ink carrier 2 onto the glass cylinder 12 is transferred.
  • the glass cylinder is rotated clockwise in the arrangement shown in FIG. 9, so that the surface section of the glass cylinder 12 onto which the droplet of printing substance has been transferred comes into contact at some point with the printing material web 34 running between the support cylinder 35 and the glass cylinder 12. Similar to offset printing, the printing ink is therefore first positioned on the glass cylinder 12 and only positioned on the actual printing material 34 in a subsequent step.
  • a cleaning roller 14 is advantageously used with which the glass cylinder 12 is cleaned.
  • the laser beam 7 forms an angle ⁇ with the normal on the ink carrier surface. Surprisingly, it has been shown that the angle ⁇ between the ink carrier surface and the direction of the ink dot detached from the printing substance is almost independent of the angle ⁇ .
  • the printing material 34 is therefore approximated to the ink carrier 2, the laser beam 7 being concentrated laterally between the printing material 34 and the ink carrier 2 onto the focal point 9 in the absorption layer 10 or the printing substance 8 in order to print a printing point.
  • FIGS. 11a) and 11b) show an example of a printing press that realizes the laser arrangement just described.
  • An inking roller 2 is integrated in an inking unit which, in addition to the inking roller 2, also includes the transfer roller 36 and the supply bath with printing ink 8.
  • the inking unit ensures that the ink carrier roller 2 is always wetted with printing substance 8 on its surface.
  • the laser beam 7 is directed directly onto the printing substance or the absorption layer on the ink carrier roller 2. In contrast to the arrangements described above, the laser beam 7 is not first passed through a transparent body, so that it strikes the surface of the printing substance or the absorption layer below it perpendicular to the surface.
  • the laser beam 7 strikes the absorption layer of the ink carrier roller 2, which is continuously colored with a printing ink that is transparent to the laser beam.
  • the focus of the laser beam 7 is projected onto the surface of the ink roller at a certain angle. This angle is advantageously chosen so that the distance between the focal point and the substrate is optimal.
  • the laser beam is then guided line by line over the inking roller in the manner described and the information or the pressure points are transmitted by switching the laser on and off.
  • the laser is switched on, the laser light is absorbed in the absorption layer, the solvent evaporates in the printing ink, and a change in volume and / or position of the printing substance is induced locally, so that the resulting ink drop sets the desired printing point.
  • the web support roller guides the printing material in such a way that the distance between the printing material and the focal point is as small as possible, but the printing material neither interrupts the laser beam nor touches the inking roller.
  • the ink carrier roller 2 advantageously has a smaller diameter than the web support roller 35.
  • the inventive method and the printing presses according to the invention provide a digital printing method that enables almost all conceivable printing substances or substrates to be printed or printed.
  • conductive coatings or caustic substances can also be applied to printed circuit boards. Rapid prototyping is another possible application.
  • the inking rollers can - at least in the event that the energy is not transmitted through the inking roller - be made of almost all materials, preferably of metal or ceramic. Furthermore, they can be porous or have rough surfaces. LIST OF REFERENCE NUMBERS

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Druckverfahren zur Übertragung von Drucksubstanz (8) von einem Farbträger (2) auf einen Bedruckstoff, bei dem mittels eines induzierten Vorgangs einer energieabgebenden Einrichtung die Drucksubstanz (8) eine Volumen- und/oder Positionsänderung erfährt und dadurch eine Übertragung eines Druckpunktes auf den Bedruckstoff erfolgt. Um ein Druckverfahren und eine Druckmaschine zur Verfügung zu stellen, die mit sehr geringer Energie betrieben werden können, ein leichtes Nachfüllen der Drucksubstanz erlauben und zudem die obengenannten Nachteile überwinden, wird erfindungsgemäss vorgeschlagen, dass die Drucksubstanz (8) im wesentlichen einen durchgehenden Film bildend auf dem Farbträger (2) aufgebracht wird.

Description

Druckverfahren und Druckmaschine hierfür
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Druckverfahren zur Übertragung von Drucksubstanz von einem Farbträger auf einen Bedruckstoff, wobei mittels eines induzierten Vorgangs einer energieabgebenden Einrichtung die Drucksubstanz eine Volumen- und/oder Positionsänderung erfährt und dadurch eine Übertragung eines Druckpunktes auf den Bedruckstoff erfolgt, sowie eine Druckma- schine hierfür.
Unter einem Druckverfahren wird in erster Linie ein Verfahren zur beliebig häufigen Vervielfältigung von Text- und/oder Bildvorlagen mittels einer Druckform, die nach jedem Abdrucken neu eingefärbt wird, verstanden. Im allgemeinen wird hier zwischen vier grundsätzlich verschiedenen Druckverfah- ren unterschieden. So ist zum einen das Hochdruckverfahren bekannt, bei dem die druckenden Elemente der Druckform erhaben sind, während die nicht druckenden Teile vertieft sind. Hierzu gehört beispielsweise der Buchdruck und der sogenannte Flexo- oder auch Anilindruck. Des weiteren sind Flachdruckverfahren bekannt, bei denen die druckenden Elemente und die nicht druckenden Teile der Druckform im wesentlichen in einer Ebene liegen. Hierzu gehören der Offset-Druck aber auch mehr im künstlerischen Bereich bekannte Verfahren, wie z. B. der Steindruck. Beim Offset-Druck wird genau genommen die eingefärbte Zeichnung auf der Druckplatte nicht direkt auf den Bedruckstoff gedruckt, sondern zuerst auf einen Gummizylinder oder ein Gummituch übertragen und von diesem wird dann erst der Bedruckstoff bedruckt. Wenn im folgenden von Bedruckstoff die Rede ist, soll aber sowohl der eigentliche Bedruckstoff, d.h. das zu bedruckende Material, als auch ein beliebiges Übertragungsmittel, wie z.B. ein Gummizylinder, verstanden werden. Ein drittes Verfahren ist das sogenannte Tiefdruckverfahren, bei dem die druckenden Elemente der Druckform vertieft liegen. Hierzu gehören eine Reihe von manuellen Techniken, wie z. B. der Kupferstich und die Radierung. Ein industriell angewandtes Tiefdruckverfahren ist der Rakeltiefdruck. Schließlich ist noch ein Durchdruckverfahren, das manchmal auch als Siebdruckverfahren bezeichnet wird, be- kannt, bei dem an den druckenden Stellen die Farbe durch siebartige Öffnungen der Druckform auf den Bedruckstoff übertragen wird.
Diese Druckverfahren zeichnen sich allesamt dadurch aus, daß sie eine mehr oder minder aufwendig erstellte Druckform benötigen, so daß diese Druckverfahren lediglich bei sehr hohen Auflagen, üblicherweise weit über 1000 Stück, wirtschaftlich arbeiten. So muß beispielsweise bei der Hochdruckformherstellung zunächst ein Rasterfilm der zu druckenden Vorlage erzeugt werden, welcher mittels einer lichtempfindlichen Schicht auf das Material der Druckform kopiert wird. Da die nicht druckenden Teile einer Hochdruckform gegenüber den druckenden Teilen vertieft sein müssen, werden die metallischen Druckformen anschließend geätzt bzw. Kunststoffdruckformen ausgewa- schen. Diese Druckformen können jedoch lediglich für das Drucken einer bestimmten Vorlage verwendet werden. Soll eine andere Vorlage gedruckt werden, so muß eine neue Hochdruckform hergestellt werden.
Zum Drucken von kleinen Auflagen werden bereits Drucker eingesetzt, die im allgemeinen an eine elektronische Datenverarbeitungsanlage angeschlossen werden. Diese verwenden im allgemeinen digital ansteuerbare Drucksysteme, die in der Lage sind, einzelne Druckpunkte auf Bedarf zu druk- ken. Solche Drucksysteme benutzen verschiedene Verfahren mit unterschiedlichen Drucksubstanzen auf unterschiedlichen Bedruckstoffen. Einige Beispiele von digital ansteuerbaren Drucksyste- men sind: Laserdrucker, Thermodrucker und Tintenstrahldrucker. Digitale Druckverfahren zeichnen sich dadurch aus, daß sie keine Druckformen benötigen.
So ist beispielsweise aus der GB 2 007 162 ein elektrothermisches Tintendruckverfahren bekannt, bei dem in einer geeigneten Tintendüse die auf Wasser basierende Tinte durch elektrische Impulse kurzzeitig bis zum Sieden erhitzt wird, so daß sich blitzartig eine Gasblase entwickelt und ein Tintentropfen aus der Düse herausgeschossen wird. Dieses Verfahren ist unter dem Begriff "Bubblejet" allgemein bekannt. Diese thermischen Tintendruckverfahren haben jedoch den Nachteil, daß sie einerseits sehr viel Energie für das Verdrucken eines einzelnen Druckpunktes verbrauchen und andererseits nur für Druckfarben geeignet sind, die auf Wasserbasis aufbauen. Überdies muß mit der Düse jeder einzelne Druckpunkt getrennt angesteuert werden. Piezoelektrische Tintendruckverfahren leiden dagegen unter dem Nachteil, daß die dabei benötigten Düsen leicht verstopfen, so daß hierfür nur sehr spezielle und teure Farben verwendet werden können.
Des weiteren ist aus der DE 195 44 099 bekannt, daß mit Hilfe eines Laserstrahls oder einer elek- trothermischen Aufheizung feste Drucksubstanzen aufgeschmolzen werden können und dadurch übertragen werden können. Dabei wird ein transparenter Zylinder auf der Oberfläche homogen mit kleinen Näpfchen versehen. Diese Näpfchen werden anschließend mit geschmolzener flüssiger Farbe gefüllt und mit üblichen Verfahren abgerakelt. Im Anschluß daran wird die zu verdruckende Farbe gezielt von innen durch den Zylinder hindurch durch Laserstrahlbeschuß oder durch elektro- thermische Verfahren aufgeschmolzen und somit entleert und dadurch ein Druckpunkt gesetzt. Auch bei diesem Verfahren ist die Auswahl der Drucksubstanz stark eingeschränkt, da es für den Druckprozeß notwendig ist, daß die Drucksubstanz möglichst schnell und energiesparend einen Phasenübergang von der festen in die flüssige Phase zeigt. Überdies ist bei diesem Druckverfahren das Befüllen der Näpfchen mit schmelzbarer Farbe problematisch.
Schließlich ist aus der DE 197 46 174 bekannt, daß ein Laserstrahl durch sehr kurze Pulse in einer Drucksubstanz, die sich in Näpfchen einer Druckwalze befindet, einen Vorgang induziert, so daß die Drucksubstanz eine Volumen- und/oder Positionsänderung erfährt. Dadurch wächst die Drucksubstanz über die Oberfläche der Druckform an und die Übertragung eines Druckpunktes auf einen hieran angenäherten Bedruckstoff ist möglich. Bei diesem Verfahren ist jedoch von Nachteil, hieran angenäherten Bedruckstoff ist möglich. Bei diesem Verfahren ist jedoch von Nachteil, daß sich das Befüllen der Näpfchen aufgrund der geringen Näpfchendurchmesser sehr schwierig gestaltet.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Druckverfahren und eine Druckmaschine zur Verfügung zu stellen, die mit sehr geringer Energie betrieben werden können ein leichtes Nachfüllen der Drucksubstanz erlauben und zudem die obengenannten Nachteile überwinden.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe hinsichtlich des Verfahrens dadurch gelöst, daß die Drucksubstanz im wesentlichen einen homogenen Film bildend auf dem Farbträger aufgebracht wird. Dadurch, daß die Drucksubstanz einen homogenen Film bildet, wird erreicht, daß aufgrund der Adhäsion bzw. der Kapillarkraft zwischen Drucksubstanz, Farbträger und gegebenenfalls der Druckform eine einfache Befüllung etwaiger Näpfchen bzw. Öffnungen erreicht wird. Dies liegt offenbar u. a. daran, daß sich bei der Zufuhr von Drucksubstanz auf den Farbträger keine Lufteinschlüsse bilden.
Als Farbträger kommt beispielsweise ein zylindrischer Körper zur Anwendung, der sich vorzugsweise um seine eigene Achse dreht. An diesem Farbträger wird mit Vorteil der Bedruckstoff, z. B. Pa- pier, Kunststoffolie, Metallfolie, aber auch biegesteife Materialien wie Glas oder Metall, mit einer Transportgeschwindigkeit vorbeibewegt, die in etwa der Umfangsgeschwindigkeit des zylindrischen Körpers entspricht. Es versteht sich aber, daß die Umfangsgeschwindigkeit des zylindrischen Körpers auch größer als die Vorschubgeschwindigkeit des Bedruckstoffes sein kann.
Der Farbträger ist vorzugsweise lichtdurchlässig, so daß die energieabgebende Einrichtung Energie beispielsweise in Form von Licht von der der Drucksubstanz abgewandten Seite des Farbträgers durch den Farbträger hindurch direkt in die Drucksubstanz abgeben kann. Vorzugsweise ist die energieabgebende Einrichtung eine laserstrahlemittierende Einrichtung, wobei der Laserstrahl vorzugsweise auf einen ausgewählten Punkt auf dem Farbträger fokussiert wird. Der lichtdurchlässige transparente Zylinder könnte beispielsweise Vertiefungen in Form von Näpfchen aufweisen, so daß durch das Fokussieren des Laserstrahls der energieabgebenden Einrichtung auf ein bestimmtes Näpfchen eine Positions- und/oder Volumenänderung der Drucksubstanz in dem betreffenden Näpfchen erfolgt, so daß sich die Drucksubstanz hier über den Außenumfang des transparenten Farbträgers erstreckt und eine Übertragung der Drucksubstanz auf den Bedruckstoff erfolgen kann.
Alternativ dazu kann auch mit Vorteil ein vorzugsweise lichtdurchlässiger Übertragungszylinder vorgesehen sein, der an einem Abschnitt dem Farbträger angenähert ist und an einem anderen Abschnitt mit dem eigentlichen Bedruckstoff in Berührung kommt. Dann kann mit Hilfe einer innerhalb des Übertragungszylinder angeordneten laserstrahlemittierenden Einrichtung ein Laserstrahl durch den lichtdurchlässigen Übertragungszylinder hindurch auf einen ausgewählten Punkt auf dem Farbträger fokussiert werden. Dadurch erfährt die Drucksubstanz eine Positions- und/oder Volumenänderung und eine Übertragung von Drucksubstanz vom Farbträger auf den Übertragungszylinder erfolgt. Wird der Übertragungszylinder nun gedreht, so wird die auf dem Übertragungszylinder haf- tende Drucksubstanz irgendwann mit dem eigentlichen Bedruckstoff in Berührung gebracht und auf diesen übertragen.
Der Bedruckstoff kann in der Ausführungsform mit Näpfchen während der Übertragung des Druckpunktes den Farbträger berühren muß es aber nicht. Es genügt vielmehr, wenn der Bedruckstoff zumindest soweit an den Farbträger angenähert wird, daß durch die Induzierung einer Positionsoder Volumenänderung der Drucksubstanz diese sich soweit in Richtung Bedruckstoff bewegen kann, daß eine Farbübertragung stattfindet.
Die Energie kann direkt in die Drucksubstanz übertragen werden. Dies setzt jedoch voraus, daß die Drucksubstanz in der Lage ist, die Energie zu absorbieren. Um die Vielfalt der verwendbaren Drucksubstanzen zu erhöhen, ist es daher von Vorteil, wenn die Energie von der energieabgebenden Einrichtung zunächst in ein Vermittlungsmaterial und anschließend von dem Vermittlungsmaterial auf die Drucksubstanz übertragen wird. Das Vermittlungsmaterial ist vorzugsweise ein lichtabsorbierendes Material, das mit Vorteil in Form einer Schicht auf dem Farbträger angeordnet wird. Die Energieübertragung von dem Vermittlungsmaterial auf die Drucksubstanz kann beispielsweise durch Übertragung von Wärmeenergie erfolgen. D. h., daß durch die energieabgebende Einrichtung an dem betreffenden gewünschten Ort zunächst das Vermittlungsmaterial erhitzt wird, welches wiederum Wärmeenergie an die Drucksubstanz abgibt. Es ist jedoch auch möglich, daß der Energieübertrag durch einen Impulsübertrag erfolgt. D. h. hier wird innerhalb des Vermittlungsmaterials eine Positions- und/oder Volumenänderung des Materials induziert, so daß durch die Bewegung bzw. Ausdehnung des Vermittlungsmaterials ein Impuls auf die Drucksubstanz übertragen wird. Vorzugsweise wird bei diesem indirekten Druckverfahren die energieabsorbierende Schicht möglichst optimal auf die Absorption des Energiestrahls abgestimmt, so daß die einzusetzende Energie für die Übertragung eines Druckpunktes weiter abgesenkt werden kann.
Es soll an dieser Stelle betont werden, daß für das erfindungsgemäße Verfahren nicht unbedingt eine Druckform im klassischen Sinne notwendig ist. Zwar ist es möglich, den zylindrischen Farbträger mit eine Druckform bildenden Vertiefungen, den sogenannten Näpfchen, zu versehen, die im wesentlichen auf der Außenfläche des Farbträgers aufgebracht sind, die jedoch untereinander eine Verbindung aufweisen, so daß die Drucksubstanz, die sich in benachbarten Vertiefungen befindet, eine Verbindung hat. Es ist jedoch auch möglich, völlig auf besondere Formelemente zu verzichten. So ist es beispielsweise möglich, den zylindrischen Farbträger ohne Vertiefungen auszuführen. Durch Abgabe eines fokussierten Laserstrahls auf einen ausgewählten Ort, wird hier lokal eine Volumen- und/oder Positionsänderung der Drucksubstanz induziert, so daß sich ein Farbtröpfchen lokal von der im wesentlichen homogenen Farbschicht ablöst. Dabei muß die Ablösung nicht allein aufgrund der induzierten Energie erfolgen, es reicht vielmehr dann, wenn der Bedruckstoff genügend dicht an die Drucksubstanz angenähert ist, völlig aus, wenn durch die induzierte Energie eine Positionsänderung der Drucksubstanz erfolgt, so daß durch die lokale Erhebung der Drucksubstanz diese den Bedruckstoff berührt und es dadurch zur Ablösung kommt.
Die „Druckform" wird aufgrund der Trägheit der verbleibenden Drucksubstanz quasi von der umgebenden Drucksubstanz gebildet.
Die Dicke des Druckpunktes kann hier vorzugsweise über die Variation der Laserenergie und/oder über die Variation der Pulslänge eingestellt werden.
Alternativ oder in Kombination hierzu ist es möglich, daß der Durchmesser des Druckpunktes über die Variation der Laserenergie und/oder über die Variation der Pulslänge eingestellt wird.
Die Auflösung des Druckverfahrens kann daher nahezu beliebig eingestellt werden. Außerdem kann die Positionierung des Druckpunktes frei gewählt werden. Im Gegensatz dazu stehen bei dem bekannten Verfahren lediglich definierte Positionen, nämlich die Positionen der Näpfchen, zur Verfügung. Auch wenn bei einer guten Auflösung die Anzahl der Näpfchen auf dem Farbträger durch- aus mehr als 100 Millionen betragen kann, so ist durch einen solchen Farbträger die Punktraste- rung und die Größe der Punkte vorgegeben. Für den Fall, daß auf solche formgebenden Elemente gänzlich verzichtet wird, wird vorzugsweise zwischen Farbträger und Bedruckstoff bzw. Drucksubstanz auf dem Farbträger und Bedruckstoff ein Abstand eingehalten, der vorzugsweise mindestens 10 μm, besonders bevorzugt etwa 50 μm, beträgt. Im Gegensatz zu den bekannten Verfahren be- rührt hier der Bedruckstoff die „Druckform" bzw. den Farbträger nicht. Dies hat den Vorteil, daß aufwendige Rakelvorrichtungen nicht benötigt werden.
Mit Vorteil beträgt die Pulslänge des verwendeten Laserpulses weniger als 1 μs, vorzugsweise von weniger als 500 ns, besonders bevorzugt zwischen 100 bis 200 ns. Durch die sehr kurze Pulslänge (bei ausreichender Gesamtenergie) wird die Laserenergie sehr gut lokal begrenzt und man erreicht damit ein sauberes Verdrucken von Druckpunkten, ohne daß sich die Kapillarkräfte der einen durchgehenden Film bildenden Drucksubstanz negativ bemerkbar machen. Mit Vorteil wurden sogar bereits Laserpulse mit einer Pulsdauer von wenigen Femtosekunden verwendet.
Bei dem beschriebenen Druckverfahren wird ein Laserstrahl auf den Farbträger bzw. in die Drucksubstanz fokussiert. Wird das Laserlicht absorbiert, so wird in der Drucksubstanz Wärme erzeugt, was dazu führt, daß das Lösungsmittel nahezu schlagartig verdampft und ein Teil der Drucksubstanz von dem Farbträger weggeschleudert wird. Damit das Verfahren optimal funktioniert, muß dafür Sorge getragen werden, daß die Energie vom Laserstrahl in die Drucksubstanz schnell und punktgenau übertragen wird Dieser Energieubertrag kann entweder durch Verwendung von Druckfarben, die für den Laserstrahl nicht absorbierend sind, z B pigmentierte Farben, erfolgen, da an der Pigmentoberflache der Drucksubstanz das Laserhcht unmittelbar absorbiert wird, oder es muß eine Absorptionsschicht vorgesehen sein, die das Laserhcht zunächst absorbiert und die Energie dann an die Drucksubstanz übertragt
Bei der Verwendung eines lichtdurchlässigen Farbtragers, bei dem der Laserstrahl von innen durch den Farbtrager auf die Absorptionsschicht fokussiert wird, hat sich jedoch in manchen Fallen gezeigt, daß entweder die auf die Drucksubstanz übertragene Energie nicht ausreicht, um ein Farb- tropfen aus der Drucksubstanz herauszulosen, oder die Gefahr besteht, daß durch die übertragene Energiemenge die Absorptionsschicht von dem Farbtrager abgelost wird,
Daher ist mit Vorteil die energieabgebende Einrichtung so angeordnet, daß der Lichtstrahl nicht durch den Farbtrager hindurch, sondern von der mit Drucksubstanz behafteten Seite des Farbtra- gers auf die Absorptionsschicht gerichtet ist Der Lichtstrahl wird in diesem Fall zunächst durch die (nichtabsorbierende) Drucksubstanz gelenkt und trifft dann auf die Absorptionsschicht Es hat sich überraschenderweise gezeigt, daß bei einer solchen Anordnung die Gefahr des Ablosens der Absorptionsschicht von dem Farbtrager deutlich reduziert ist
Weiterhin hat sich ebenso überraschend gezeigt, daß die Bewegungsrichtung des energieaufnehmenden Druckfarbentropfchens nur sehr schwach von dem Winkel abhangt, mit dem der Lichtstrahl auf der Oberflache der Drucksubstanz auftrifft Es ist daher nicht unbedingt notwendig, wie bei der oben beschriebenen Ausfuhrungsform der Fall, daß dem Farbtrager gegenüber ein lichtdurchlässiges Ubertragungsmittel angeordnet ist, durch das der Lichtstrahl geleitet wird, so daß er in etwa senkrecht auf der Oberflache der Drucksubstanz auftrifft
Es kann vielmehr, wie auch im Zusammenhang mit den in den Figuren gezeigten Ausfuhrungsformen gezeigt ist, der Laserstrahl ,schrag', d h mit der Normalen auf der Drucksubstanzoberflache einen Winkel großer als 0° und vorzugsweise kleiner als 75°, besonders bevorzugt kleiner als 60° einschließen Um eine optimale Übertragung des Druckpunktes auf den Bedruckstoff oder das Ubertragungsmittel zu gewährleisten, wird der Abstand zwischen Fokuspunkt des Lichtstrahles und Ort des zu setzenden Druckpunktes auf dem Bedruckstoff oder Ubertragungsmittel kleiner als 2mm, vorzugsweise kleiner als 1 mm, besonders bevorzugt sogar kleiner als 0,5 mm gewählt
Betreffend die Druckmaschine wird die eingangs genannte Aufgabe durch eine Druckmaschine zum Bedrucken eines Bedruckstoffes mit einem Farbtrager oder einer energieabgebenden Einrichtung gelost, die derart angeordnet und ausgebildet ist, daß Energie gezielt auf bestimmte Bereiche des Farbtragers übertragen werden kann, wobei der Farbtrager dafür vorgesehen ist, Drucksubstanz im wesentlichen einen homogenen bzw durchgehenden Film bildend aufzunehmen Dabei ist der Farbtrager mit Vorteil als zylindrischer Körper ausgebildet, der vorzugsweise als Hohlzylinder mit einer im wesentlichen glatten Oberfläche ausgebildet ist.
Alternativ dazu kann für manche Anwendungsfälle es jedoch von Vorteil sein, wenn der Farbträger eine ebene Platte ist. Prinzipiell sind sowohl die Ausbildung als Zylinder als auch als ebene Platte möglich, wobei im Falle des Hohlzylinders das Nachfüllen der Drucksubstanz leicht möglich ist, während im Falle der ebenen Platte die Zuführung des Bedruckstoffes leicht verwirklichbar ist.
Der Farbträger ist mit Vorteil aus durchscheinendem Material, vorzugsweise aus Glas, hergestellt. Dies ermöglicht es, als energieabgebende Einrichtungen lichtemittierende Vorrichtungen zu verwenden, die die Energie beispielsweise vom Inneren des Hohlzylinders durch das durchscheinende Material direkt in die Drucksubstanz abgeben.
Der Farbträger weist in einer zweckmäßigen Ausführungsform eine Dicke zwischen 1 mm und 20 mm, vorzugsweise zwischen 2 mm und 10 mm und besonders bevorzugt etwa 5 mm auf.
In einer bevorzugten Ausführungsform hat der als Zylinder ausgebildete Farbträger eine maximale Abweichung von der idealen Zylinderform unterhalb von 200 μm, vorzugsweise unterhalb von 100 μm, insbesondere unterhalb von 80 μm.
Insbesondere für den Fall, daß Bedruckstoff und Farbträger bzw. Druckform beim Druckvorgang voneinander beabstandet angeordnet sind, wird vorzugsweise ein definierter Abstand sehr genau eingehalten. Daher ist in einer zweckmäßigen Ausführungsform vorgesehen, daß der zylindrische Farbträger eine Außenlagerung aufweist. Durch diese Außenlagerung kann der Abstand zwischen Bedruckstoff und Farbträger exakt eingestellt werden. Eine im allgemeinen vorhandene Ovalität des zylindrischen Farbträgers wird durch die Außenlagerung aufgefangen. Die Außenlagerung kann beispielsweise aus mindestens einer, vorzugsweise zwei, besonders bevorzugt 3 Rollen oder Walzen bestehen, auf denen der zylindrische Farbträger aufliegt. Vorzugsweise wird die Außenlagerung derart präzise ausgeführt, daß der Abstand zwischen Farbträger und Bedruckstoff während der Rotation des Farbträgers um weniger als 50 μm, vorzugsweise weniger als 20 μm und besonders bevorzugt um weniger als 10 μm variiert. Darüber hinaus ist selbstverständlich eine Herstellung der zylindrischen Außenfläche des Farbträgers (Drucktrommel) mit möglichst geringen Toleranzen von Vorteil, vor allem für die Laufruhe und die Einhaltung eines konstanten Abstandes. Auf die Außenlagerung könnte jedoch wahrscheinlich nur dann verzichtet werden, wenn für transparen- te Hohlzylinder mit einem Außendurchmesser in der Größenordnung von 300 mm die Toleranzabweichungen der Mantelfläche unter den oben angegebenen Variationswerten, vorzugsweise unter 10 μm gehalten werden können Selbstverständlich ist es möglich, die Energie direkt in die Drucksubstanz zu übertragen. Dies setzt jedoch voraus, daß die Drucksubstanz in der Lage ist, beispielsweise Lichtenergie zu absorbieren. Um die Vielfalt der verwendbaren Drucksubstanzen zu erhöhen, ist daher in einer bevorzugten Ausführungsform vorgesehen, daß auf dem Farbträger eine Absorptionsschicht angeordnet ist, die vor- zugsweise eine Dicke aufweist, die kleiner als 10 μm, vorzugsweise kleiner als 5 μm, besonders bevorzugt kleiner als 1 μm oder noch besser kleiner als 0,5 μm ist.
Insbesondere in den Anwendungsfällen, in denen eine höhere Farbschichtdicke auf dem Bedruckstoff erwünscht ist, hat es sich gezeigt, daß die Oberfläche des die Drucksubstanz aufnehmenden Abschnitts des Farbträgers möglichst nicht vollständig glatt (im Sinne von optisch glänzend) ausgeführt wird, sondern etwas matt oder aufgerauht. Dies kann beispielsweise durch die Verwendung von Milchglas erfolgen. Besonders gute Ergebnisse wurden mit Oberflächen erreicht, die eine arithmetische Mittenrauhheit von mindestens 0,1 μm, vorzugsweise zwischen 0,5 μm und 5 μm, besonders bevorzugt etwa zwischen 1 μm und 2 μm aufweist. Auch solche Farbträgeroberflächen werden im Sinne der vorliegenden Erfindung noch als „im wesentlichen glatt" angesehen, im Unterschied zu gezielt mit makroskopischen Vertiefungen (Näpfchen oder Rillen) bzw. Erhebungen versehenen Oberflächen. Bei diesen Ausführungsformen mit mattierten Oberflächen können auch mehrere Farbschichten hintereinander .verdruckt' werden. Dadurch, daß die Oberfläche des Farbträger nicht vollständig glatt ist, ist der Farbträger in der Lage eine erhöhte Menge an Drucksub- stanz aufzunehmen. Das .Verdrucken' eines Punktes hat dann zur Folge, daß am selben Ort noch genügend Drucksubstanz auf dem Farbträger verbleibt, um weitere Druckpunkte zu verdrucken.
Für manche Anwendungsfälle kann es jedoch von Vorteil sein, wenn zusätzlich eine Druckform vorgesehen ist. Diese Druckform dient dazu, den einzelnen Druckpunkten ihre Form zu geben. Die Druckform weist in einer bevorzugten Ausführungsform eine Vielzahl von Näpfchen und/oder Rillen auf, die zur Aufnahme von Drucksubstanz vorgesehen sind, und insbesondere wesentlich mehr Drucksubstanz pro Flächeneinheit aufnehmen können als glatte oder mattierte Oberflächen.
Alternativ dazu kann die Druckform auch in Form eines Netzes ausgebildet sein, so daß anstelle von Näpfchen oder Rillen sogenannte Maschen vorgesehen sind. Die Netzform hat den Vorteil, daß sich die Verbindung der einzelnen Maschen untereinander automatisch ergibt, ohne daß entsprechende Verbindungskanäle vorgesehen werden müssen. Mit anderen Worten bildet auch hier die Drucksubstanz einen im wesentlichen durchgehenden Film entlang des Farbträgers.
Die Ausbildung des Druckträgers in der Weise, daß die Drucksubstanz eine durchgehende, zusammenhängende Schicht bildet, wobei der zum Ablösen eines Drucktropfens erforderliche Energieübertrag so kurzzeitig erfolgt, daß der Tropfen sich in wohldefinierter Form und Größe ablöst, ermöglicht die Verwendung einer großen Vielfalt von Drucksubstanzen. Die Druckform wird beispielsweise auf einem zylindrischen und transparenten Druckfarbträger so befestigt, daß der Farbträger von der Druckform umschlossen wird. Dabei ist es sowohl möglich, daß die Druckform und der Farbträger einstückig miteinander ausgebildet sind, als auch daß die Druckform lösbar an dem Farbträger befestigbar ist. Eine hierzu alternative Ausführungsform sieht vor, daß die Druckform als Band, vorzugsweise als endloses Band ausgeführt ist. In diesem Fall muß der Farbträger nicht unbedingt rotieren, sofern auf andere Art und Weise für die Zuführung der Drucksubstanz Sorge getragen wird.
Die energieabgebende Einrichtung besteht vorzugsweise aus mindestens einer Laserquelle. Unter Umständen können als Laserquelien auch Anordnungen von Laserdioden verwendet werden, jedoch sind derzeit noch „klassische" Laser bevorzugt, mit einer Leistung in der Größenordnung von 50 - 100 W oder auch mehr. Eine zweckmäßige Ausführungsform sieht überdies eine Fokussierein- richtung vor, die den Laserstrahl auf einen vorbestimmten Punkt auf dem Farbträger fokussiert. Diese Fokussiereinrichtung kann beispielsweise eine f-theta-Optik sein. Selbstverständlich können aber auch alle anderen entsprechend fokussierenden Einrichtungen verwendet werden.
Insbesondere für den Fall, daß der Farbträger aus einem transparenten Hohlzylinder mit nur geringem Durchmesser besteht, ist es konstruktiv nur sehr schwer möglich, die energieabgebende Einrichtung innerhalb des Hohlzylinders anzuordnen. In diesem Fall kann die Anordnung einer Um- lenkeinrichtung von großem Vorteil sein, mit deren Hilfe die Laserstrahlen, die von der energieabgebenden Vorrichtung abgegeben werden, auf die Drucksubstanz umgeleitet werden.
Die Umlenkeinrichtung kann beispielsweise ein Umlenkspiegel sein, wobei vorzugsweise das Lot auf der reflektierenden Fläche und das Lot auf der Bedruckstoff ebene zum Zeitpunkt des Bedruk- kens einen Winkel von etwa 45° einschließen.
Diese Anordnung hat den Vorteil, daß der Laserstrahl im wesentlichen parallel zur Rotationsachse des Farbträgers ausgerichtet werden kann und somit die energieabgebende Einrichtung neben dem Farbträger angeordnet werden kann.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist zusätzlich eine von der energieabgebenden Einrichtung getrennte Adressiereinrichtung vorgesehen, die angesteuert wird, um den Laserstrahl auf den entsprechenden Punkt auf dem Druckträger abzubilden. Diese Adressiereinrichtung kann beispielsweise einen um seine Achse drehbaren Polygonspiegel aufweisen. Dies hat den Vorteil, daß die Ener- gieabgebende Einrichtung für die Adressierung der einzelnen Druckpunkte nicht bewegt werden muß.
Ein auf einen Polygonspiegel mit zum Beispiel acht gleichmäßig (unter 45°) zueinander abgewinkelten Facetten ermöglicht im Prinzip die Ablenkung eines Laserstrahls zwischen einem Minimal- und einem Maximalwinkel, die einen Bereich von 90° einschließen. Allerdings muß für die Verwendung der f-theta-Optik der verwendete Laserstrahl beträchtlich aufgeweitet werden und der Polygonspiegel hat selbstverständlich eine endliche Größe, wobei die Laserenergie nur dann vollständig genutzt werden kann, wenn der aufgeweitete Strahl vollständig auf die gerade aktive Facette des Polygon- spiegeis auftrifft. Der im Prinzip im Dauerbetrieb zur Verfügung stehende Laserstrahl (auch wenn es sich gegebenenfalls um einen gepulsten Laser mit ultrakurzen Impulsen und entsprechend kurzen Pulsabständen handeln kann) kann nicht oder jedenfalls nicht mit seiner vollen Leistung verwendet werden, solange der aufgeweitete Strahl auf den Eckbereich zwischen zwei benachbarten Facetten auftrifft. Bei den in der Praxis zur Anwendung kommenden Aufweitungen und einer vernünftig hand- habbaren Größe des Polygonspiegels führt dies letztendlich dazu, daß nur ein Ablenkbereich des Laserstrahls am Polygonspiegel von etwa 45° verwendet werden kann (bei einem Polygonspiegel mit acht Facetten), so daß innerhalb dieses 45°-Bereiches eine vollständige Druckzeile liegen bzw. abgetastet werden muß. Während der weiteren Drehung des Polygonspiegels, während welcher der Laserstrahl über einen Eckbereich zwischen zwei benachbarten Facetten hinwegstreicht, kann der Laserstrahl nicht genutzt werden, d.h. es findet eine kurzzeitige Druckpause statt.
In einer besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist daher vorgesehen, daß der Laserstrahl in einer Art „Zeitmultiplex-Verfahren" aufgespalten bzw. über zwei verschiedene Wege geleitet wird, wobei der eine Strahlteil so gerichtet wird, daß er genau dann aus einer entsprechend gewählten und vorzugsweise um 20° bis 80° versetzten Richtung voll auf die betreffende Polygonfacette auftrifft, während der andere Zweig des Strahles auf einen Eckbereich am Übergang zwischen zwei Facetten auftreffen würde. Die Umschaltung zwischen den beiden Strahlzweigen, die vorzugsweise unter einem um 45° relativ zueinander versetzten Winkel auf den Polygonspiegel auftreffen, kann zum Beispiel durch eine verspiegelte Shutterscheibe (Unterbrecherscheibe) erfol- gen, die abwechselnd Durchgangsöffnungen und Spiegelflächen hat und die mit der Rotation des Polygonspiegels in geeigneter Weise synchronisiert wird, so daß der Strahl entweder hindurchgeleitet oder durch einen Spiegel der Shutterscheibe umgelenkt wird, so daß er über einen anderen Weg läuft als der Strahl, der durch die entsprechenden Lücken der Shutterscheibe hindurchtritt und auf einem ersten Pfad auf den Shutterspiegel auftrifft.
Alternativ anstelle der Shutterscheibe wäre auch die Verwendung eines polarisierten Laserstrahls in Verbindung mit einem elektrooptischen Modulator möglich. Der elektrooptische Modulator dreht die Polarisationsrichtung des Laserlichts, der dann anschließend an einem Polarisationsfilter entweder um 90° reflektiert oder aber bei passender Polarisationsrichtung des Lasers vollständig durch den Filter hindurchgeleitet wird. Auch auf diese Weise läßt sich eine abwechselnde Führung bzw. Umleitung des Strahls entlang zweier verschiedener Pfade realisieren, die durch entsprechende elektronische Ansteuerung des elektrooptischen Modulators wiederum mit der Drehung des Polygonspiegels synchronisiert wird, so daß zu jedem Zeitpunkt einer der beiden Strahlen voll auf eine Facettenfläche des Polygonspiegels auftrifft, während der Strahl über den andern Pfad ansonsten auf einen Übergangsbereich zwischen zwei Polygonfacetten auftreffen würde. Auf diese Weise kann man das Tastverhältnis (duty cycle) des Laserstrahls, welches aufgrund der praktischen Beschränkungen ansonsten nur etwa 0,5 beträgt, auf den Maximalwert 1 erhöhen.
Es versteht sich, daß anstelle eines Einzellasers auch ein Laserarray verwendet werden kann.
Die Absorptionsschicht besteht vorzugsweise aus kristallinem Material, wobei die Größe der einzelnen Kristalle möglichst klein sein sollte. Als Absorptionsschicht ist mit Vorteil nanokristallines Material, z. B. Kohlenstoff oder sogenannter „Gasruß" zum Einsatz gekommen, wobei die Größe der einzelnen Kristalle etwa zwischen 10 und 1000 nm betrug. Die Größe der einzelnen Kristalle wird mit Vorteil kleiner als die Wellenlänge des verwendeten Laserlichts gewählt.
Die Absorptionsschicht wird vorzugsweise mit Polysilicat auf dem Druckträger befestigt.
Für den Fall, daß die lichtemittierende Vorrichtung innerhalb des als durchsichtigen Hohlzylinder ausgebildeten Farbträgers angeordnet ist, wird der Lichtstrahl durch den durchsichtigen Hohlzylinder hindurch auf die Absorptionsschicht fokussiert. Die Absorptionsschicht muß einerseits aktiv genug sein, um das Licht zu absorbieren und gleichzeitig in der Lage sein, möglichst viel dieser Energie möglichst unmittelbar an die Drucksubstanz weiter zu geben. Andererseits muß die Absorpti- onsschicht derart beschaffen sein, daß sie nicht von dem Lichtstrahl von dem Farbträger abgelöst wird.
Daher kann es für manche Ausführungsformen von Vorteil sein, wenn die lichtemittierende Vorrichtung so angeordnet ist, daß der Lichtstrahl durch die Drucksubstanz hindurch auf die Absorptions- Schicht geleitet wird. Dies hat den Vorteil, daß der von dem Laserstrahl auf die Absorptionsschicht übertragene Impulsübertrag die Absorptionsschicht auf den Farbträger drückt und nicht - wie im ersten Fall - die Absorptionsschicht von dem Farbträger löst.
Es hat sich überraschend gezeigt, daß der Lichtstrahl nicht unbedingt senkrecht auf die Absorpti- onsschicht bzw. den Farbträger auftreffen muß. Die von dem Lichtstrahl induzierte Volumen- und/oder Positionsänderung verläuft meist im wesentlichen in Richtung der Normalen auf der Oberfläche des Farbträgers.
Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung werden deutlich anhand der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen sowie der beigefügten Figuren. Es zeigen:
Figur 1 a) und 1 b) eine schematische Schnittansicht eines Ausschnittes durch den Farbträger einschließlich Druckform,
Figur 2a) bis 2 d) schematische Darstellungen des Druckverfahrens für unterschiedliche Ausführungsformen,
Figur 3a) und 3 b)
Schnittansichten für zwei alternative Ausführungsformen,
Figur 4a) und 4 b) verschiedene Ausführungsformen eines Druckwerkes,
Figur 5a) und 5 b) Schnittansichten alternativer Ausführungsformen,
Figur 6 eine schematische Darstellung einer Umlenkoptik,
Figur 7 schematisch eine Strahlführung entlang zweier Pfade zur Erhöhung des Duty-Cycle und
Figur 8 eine Prinzipdarstellung einer weiteren alternativen Druckanordnung,
Figur 9 eine schematische Darstellung einer Druckanordnung, die auf dem in Figur 8 darge- stellten Prinzip beruht und
Figur 10 eine Prinzipdarstellung einer weiteren alternativen Druckanordnung und
Figur 11 a) und 11b) eine schematische Darstellung einer Druckanordnung, die auf dem in Figur 10 dargestellten Prinzip beruht.
In den Figuren 1 a) und b) sowie Figuren 2 a) bis d) sind verschiedene Ausführungsformen des Farbträgers mit und ohne Druckform dargestellt. In den Figuren 1 a) und b) ist der Farbträger 2 von einer Druckform 1 bedeckt, die auf der dem Farbträger zugewandten Seite sogenannte Vorkammern 5 besitzt, die mit einem Absorptionsmaterial 10 gefüllt sind. Die Vorkammern 5 sind von den Näpfchen 6, die mit Drucksubstanz 8 gefüllt sind, durch eine elastische Membrane 4 getrennt. Die Näpfchen 6 sind hier durch sogenannte Stege 3 an der dem nicht näher dargestellten Bedruckstoff zugewandten Seite getrennt. Zusätzlich sind die einzelnen Näpfchen durch entsprechende Verbin- dungskanäle (hier nicht gezeigt) miteinander verbunden, damit die Drucksubstanz einen wesentlichen homogenen Film bilden kann, der sich über mehrer Näpfchen hinwegerstreckt. Der in Figur 1 b) gezeigte Ausschnitt unterscheidet sich vom Ausschnitt 1 a) dadurch, daß die Druckform 1 keine von den Näpfchen 6 getrennte Vorkammern 5 besitzen, sondern in diesem Fall das Absorptionsma- terial 10 in der Druckform 1 am Boden der Näpfchen 6 verankert ist, so daß der Energiestrahl 7 zuerst von einem Absorptionsmaterial 10 in Wärme umgewandelt wird. Das Absorptionsmaterial muß nicht unbedingt in getrennten Kammern angeordnet werden, sondern kann beispielsweise auch als durchgehende Schicht ausgebildet sein.
Innerhalb des im gezeigten Ausführungsform zylindrisch geformten Farbträgers 2 befindet sich eine energieabgebende Einrichtung, hier in Form einer Laseranordnung, die in der Lage ist, durch mindestens einen Strahl jedes Näpfchen 6 anzusprechen. Dabei ist das Laserlicht so steuerbar, daß über die Breite des Farbträgers 2 im Bereich des Druckspaltes, d. h. in dem Bereich, in dem der Bedruckstoff dem Farbträger bzw. der Druckform angenähert ist, die an der Oberfläche der Druck- form 1 befindlichen Drucksubstanz 8 selektiv ansteuerbar ist.
In den Figuren 2 a) bis d) sind weitere Ausführungsformen gezeigt. In diesen Ausführungsformen ist die Drucksubstanz 8 auf den Farbträger aufgebracht. In Figur 2 a) ist der energieinduzierende Vorgang, d. h. der Druckvorgang, gezeigt. Die Näpfchen 6 sind mit Drucksubstanz 8 gefüllt, wobei hier Absorptionsmaterial 10 als Dispersion in die Drucksubstanz 8 eingebracht wurde. Es soll an dieser Stelle betont werden, daß das Absorptionsmaterial 10 nicht unbedingt erforderlich ist, wenn entsprechend geeignete Drucksubstanzen verwendet werden. Nur für den Fall, daß die Drucksubstanz nicht in der Lage ist, die eingebrachte Energie zu absorbieren, ist die Verwendung eines Absorptionsmittels, z. B. als durchgehende Schicht oder durch Hinzumischen des Absorptionsmaterials in die Drucksubstanz, notwendig.
Der Energiestrahl 7 wird in Figur 2 a) in das Näpfchen 6 fokussiert. Die in der Drucksubstanz 8 befindlichen Absorptionskörper 10 nehmen die Energie des Energiestrahls 7 auf und wandeln sie in Wärme um, so daß das in der Drucksubstanz 8 befindliche Lösungsmittel verdampft. Durch diese schlagartige Verdampfung des Lösungsmittels wird die Drucksubstanz 8 aus dem Näpfchen 6 geschleudert.
In den in den Figuren 1 a) und b) gezeigten Ausführungsformen mit einer Membran muß der Energieübertrag nicht unbedingt durch eine Wärmeübertragung erfolgen. Es ist vielmehr auch möglich, daß das durch den Laserstrahl erhitzte Absorptionsmittel sich ausdehnt und der Drucksubstanz über die Membran 5 einen Impuls überträgt, der dafür sorgt, daß sich die Drucksubstanz 8 über die Außenkontur des Farbträgers bzw. der Druckform erhebt. In Figur 2 b) ist im wesentlichen der gleiche Vorgang dargestellt wie in Figur 2 a) Hier ist jedoch das Absorptionsmateπal 10 nicht in die Drucksubstanz 8 eingebracht, sondern als feste Schicht auf dem Napfchenboden in der Druckform 1 angeordnet Daraus wird deutlich, daß das Absorptionsmit- tel nicht unbedingt durch eine Membran 5 von der Drucksubstanz 8 getrennt sein muß Der Ener- giestrahl 7 wird hier von dem schichtformigen Absorptionsmateπal 10 in Warme umgewandelt, welche wiederum das Losungsmittel in der Drucksubstanz 8 zum Sieden bringt Durch diese schlagartige Verdampfung des Losungsmittels wird die Drucksubstanz 8 aus dem Napfchen 6 geschleudert
In Figur 2 c) ist eine Ausfuhrungsform ohne separate Druckform gezeigt Hier befindet sich lediglich die Drucksubstanz 8 als homogener Film auf dem Druckfarbtrager 2 Auch hier fuhrt ein Laserpuls 7 zu einer Bewegung der Drucksubstanz 8 über die Außenkontur des Farbtragers hinaus Mit anderen Worten kann das Drucken von Punkten auch völlig ohne Druckform 1 , die zu einer Art Portionierung der Drucksubstanz 8 fuhrt, vorgenommen werden Die Ansteuerung der Druckpunktmenge sowie dessen Ausdehnung erfolgt dann durch die Steuerung der Pulsenergie und der Pulslange
In der Figur 2 d) ist eine Ausfuhrungsform mit besonders geformten Napfchen 6 gezeigt Deutlich zu erkennen ist, daß die Napfchen im wesentlichen aus einem Kanal bestehen, der sich auf beiden Seiten erweitert Dadurch, daß, wie in der mittleren Abbildung von Figur 2 d) gezeigt ist, der Laserstrahl in den erweiterten Bereich des Kanals fokussiert wird, der dem Farbtrager 2 zugewandt ist, wird die relativ schwache Gasblasenbildung in der Drucksubstanz 8 verstärkt und aufgrund der du- senartigen Form in Richtung des Bedruckstoffes ausgerichtet Durch diese dusenartige Form des Kanals bzw der Napfchen kann die zum Drucken benotigte Energie reduziert werden
In Figur 3 a) ist eine Ausfuhrungsform mit Druckform gezeigt, bei der die Verbindung der einzelnen Napfchen zu erkennen ist Die Druckform 1 besitzt namlich auf der dem Farbtrager 2 zugewandten Seite eine aufgerauhte Seite 16, so daß sich zwischen Farbtrager 2 und Druckform 1 ein Spalt 13 bildet, der eine homogene Verteilung der Druckfarbe 8 der Napfchen 9 durch auftretende Kapillar- krafte zwischen Druckform 1 , Farbtrager 2 und Drucksubstanz 8 gewährleistet Überdies werden Lufteinschlusse verhindert und eine homogene und definierte Befullung der Napfchen mit Druck- Substanz wird möglich
In der in Figur 3 b) gezeigten Ausfuhrungsform ist ebenfalls auf dem Farbtrager 2 eine Druckform 1 angeordnet Die Druckform 1 ist hier jedoch als Netz 18 ausgebildet und weist daher anstelle der Napfchen sogenannte Maschen 15 auf Das Netz erlaubt auch hier eine homogene Verteilung der Drucksubstanz 8 durch den sich bildenden Spalt 13
In der Figur 4 a) ist der zylindrische Farbtrager 2 als Ganzes gezeigt, wobei die Druckform 1 den zylindrischen Druckzylinder bzw den Farbtrager 2 nahtlos umschließt Die Laseranordnung 7 befindet sich im Inneren des Druckzylinders 2 Alternativ dazu kann die Druckform 1 den zylindrischen Druckzylinder bzw. den Farbträger 2 auch als Band umlaufen, wie in Figur 4 b) gezeigt ist. Auch hier befindet sich die Laseranordnung 7 im Inneren des Druckzylinders 2.
Wie in der Ausführungsform in Figur 4 c) gezeigt, muß der Farbträger 2 nicht unbedingt als rotierender Zylinder ausgebildet sein. Hier läuft die Druckform 1 hingegen als Band an einem fest verankerten Druckkopf 16 vorbei. Im Inneren des Druckkopfes 16 ist eine Laseranordnung 17 angeordnet, die aufgrund des begrenzten Platzes auf Halbleitertechnik aufgebaut sein kann.
In der Ausführungsform von Figur 5 a) ist der Farbträger 2 zylindrisch geformt. Mit dem Farbträger 2 ist keine Druckform 1 verbunden, sondern auf dem Farbträger 2 ist die Drucksubstanz 8 als homogener Film aufgebracht. Vorgesehen ist hier jedoch eine Druckform 1 , die getrennt vom Farbträger 2 angeordnet ist und die hier die Form einer Blende hat. Durch Rotation des Farbträgers 2 wird mit Hilfe eines standardisierten Farbsystems die Zuführung der Drucksubstanz gesichert. Bei dieser Ausführungsform ist zu beachten, daß der Abstand der blendenartigen Druckform 1 von dem Farbträger 2 in etwa der Schichtdicke des Drucksubstanzfilmes entspricht. Durch diese Maßnahme wird gewährleistet, daß nie zu viel Drucksubstanz 8 dem eigentlichen Druckvorgang zugeführt wird und somit ein Herausquellen der Drucksubstanz 8 vermieden wird.
In Figur 5 b) ist der Farbträger 2 als flache Scheibe ausgebildet, so daß sich die Drucksubstanz 8 als homogener Film auf der Unterseite des flachen Farbträgers 2 befindet. Die Druckform 1 ist hier ebenfalls getrennt vom Farbträger 2 und hat ebenfalls Blendenform. Die Zuführung der Drucksubstanz wird hier durch periodisches Hin- und Herbewegen des flachen Druckträgers 2 gesichert.
Schließlich zeigt Figur 6 eine Umleitoptik, die mit Vorteil zusammen mit der erfindungsgemäßen Druckmaschine eingesetzt wird. Es versteht sich aber, daß diese Umleitoptik nicht auf das beschriebene erfindungsgemäße Druckverfahren beschränkt ist, sondern für alle Druckverfahren angewendet werden kann, bei denen ein Laserstrahl gezielt auf einen bestimmten Punkt eines Farb- trägers abgebildet werden soll.
Dargestellt ist in Figur 6 der Farbträger 2, der als Zylinder ausgebildet ist. Innerhalb des Zylinders befindet sich ein Umlenkspiegel 21 , der hier mit der Mittelachse des Zylinders 2 einen Winkel von 45 ° einschließt. Der Laserstrahl 7 wird hier zunächst an einem ersten Umlenkspiegel 24, der nicht unbedingt vorhanden sein muß, auf die Adressiereinheit 23, die hier als Polygonalspiegel ausgeführt ist, gerichtet. Die Adressiereinheit 23 ist ansteuerbar, so daß mit Hilfe des Polygonalspiegels 23 die Umlenkung des Laserstrahls 7 bestimmt werden kann. Nachdem der Laserstrahl 7 von der Adressiereinrichtung 23 umgelenkt worden ist, passiert er eine Fokussiereinrichtung, die hier als f- theta-Anordnung ausgebildet ist und welche die Bezugszahl 22 trägt. Danach trifft er auf den Um- lenkspiegei 21 und wird auf die Oberfläche des Farbträgers 2 fokussiert. Beispielhaft sind zwei alternative Strahlenverläufe 7' dargestellt, die sich bei entsprechend eingestellter Adressiereinrichtung 23 ergeben könnten. Durch Ansteuern des Polygonalspiegels 23 kann so, ohne daß der eigentliche Laser bewegt werden muß, jeder Punkt eine Linie, die auf der Oberfläche des Farbträgers 2 parallel zur Rotationsachse des Farbträgers 2 verläuft, angesteuert werden. Genauer gesagt durchläuft der Fokuspunkt des Lasers während der Rotation des Polygonspiegels jeden Punkt dieser Linie, wobei er an jedem Punkt (bzw. Pixel entsprechend der möglichen Auflösung) ein- oder ausgeschaltet sein kann.
In Figur 7 erkennt man eine Laserquelle 32, die einen Laserstrahl erzeugt, welcher in zwei verschiedene Laserstrahlen 7 und 7' aufgespalten wird. Diese Aufspaltung erfolgt jedoch nicht mit einem herkömmlichen Strahlteiler, welcher kontinuierliche Strahlen 7 bzw. 7' der halben Leistung erzeugen würde, sondern aus einer verspiegelten Unterbrecherscheibe (Shutter), der abwechselnd Lücken zum Hindurchlassen eines Laserstrahls 7 und verspiegelte Flächen zum Ablenken des La- serstrahls 7' aufweist. Die Lücken und verspiegelten Flächen nehmen vorzugsweise jeweils gleich lange Winkelsektoren ein und wechseln einander ab. In der bevorzugten Ausführungsform, in der auch ein acht Facetten aufweisender Polygonspiegel 23 verwendet wird, weist auch die Unterbrecherscheibe 28 acht Durchlaßöffnungen und acht verspiegelte Flächen auf, die gleichmäßig um den Umfang der Unterbrecherscheibe 28 verteilt sind. Der Antrieb 29 für die Unterbrecherscheibe 28 wird über eine Synchronisiervorrichtung 33 in geeigneter Weise mit der Rotation des Polygonspiegels 23 synchronisiert, wobei die genaue Art der Synchronisation nachstehend noch beschrieben wird.
Analog zur Datenübertragung könnte man auch von einer Zeitmultiplex-Aufteilung des Laserstrahls in die Strahlen 7, 7' sprechen, die allerdings nichts mit der hochfrequenten Ein- und Ausschaltung des Laserstrahls zur Adressierung der einzelnen Druckpunkte einer Abtastzeile zu tun hat, die der vergleichsweise niederfrequenten Strahlunterbrechung und -Umlenkung überlagert ist.
Nach der Strahlaufteilung erfolgt in den Einheiten 30 bzw. 31 eine Strahlaufweitung, die erst später in der in Figur 7 nicht mehr gezeigten, jedoch in Figur 6 dargestellten f-theta-Optik 22 benötigt wird.
Der eine Teilstrahl 7 läuft durch eine Lücke der Unterbrecherscheibe 28 und die Strahlaufweitung 31 hindurch, trifft auf einen Spiegel 27 und wird von dort unter einem festen Winkel (entsprechend der Stellung des Spiegels 27) auf den Polygonspiegel 23 reflektiert, der um seine zur Papierachse senkrecht verlaufende, zentrale Achse rotiert. Der Strahl 7' wird zunächst durch die verspiegelten Segmente der Unterbrecherscheibe 28 nach oben abgelenkt, durchläuft die Strahlaufweitung 30, trifft anschließend auf einen Spiegel 25 und von dort auf einen Spiegel 26, der wiederum den Strahl auf den Polygonspiegel 23 richtet. Man beachte, daß die Spiegel hier nur schematisch wiedergegeben sind und der Spiegel 26 auf jeden Fall so ausgerichtet wird, daß der Strahl auf den Polygon- spiegel 23 fällt. Dabei werden aber die Auftreffpunkte der Stahlen 7 bzw. 7' auf dem Polygonspiegel so gewählt, daß sie etwa, in Umfangsrichtung des Polygonspiegels gemessen, um die halbe Länge einer Facettenfläche gegeneinander versetzt sind.
Es sei angenommen, daß der Polygonspiegel 23 entgegen dem Uhrzeigersinn rotiert, wobei die Laserstrahlen 7, 7' immer in einzelne Pakete zerlegt wiedergegeben sind, was der abwechselnden Unterbrechung der beiden Strahlen entspricht, wobei allerdings realistischerweise die einzelnen "Pakete" wesentlich länger sind und mit entsprechend größeren Lücken dargestellt werden müßten. Die unterbrochene Strahldarstellung in Figur 7 entspricht daher eher den einzelnen Druckpunktim- pulsen, die in einer Abtastzeile auf den Druckträger gerichtet werden.
In Figur 7 ist ein Zustand dargestellt, wo der Laserstrahl 7 noch durch eine Lücke in der Unterbrecherscheibe 28 hindurchtritt und über den Spiegel 27 auf eine der Facettenflächen auftrifft. Die Länge der Lücke bzw. Unterbrechung in der Unterbrecherscheibe 28 ist dabei so bemessen, daß die betreffende Facette des Polygonspiegels den Bereich, auf welchem der Strahl 7 auftrifft, nahezu vollständig durchläuft. D.h., der Strahl 7 trifft erstmals dann auf der betreffenden Facette des Polygonspiegels auf, wenn die vorangehende Ecke zwischen benachbarten Facetten diesen Bereich soeben passiert hat. Während der Polygonspiegel sich weiter dreht, verändert sich die relative Ausrichtung der Polygonspiegelfacette zu dem Laserstrahl 7, was dazu führt, daß der von dem Poly- gonspiegel reflektierte Laserstrahl 7 einen Winkelbereich überstreicht, der näherungsweise von einer Horizontalen bis zu einem 45°-Winkel reicht, wobei in der Momentdarstellung gemäß Figur 7 dieser 45°-Winkel nahezu erreicht ist.
Kurz bevor der Laserstrahl 7 auf die nächste Ecke am Übergang zur nächstfolgenden Facette trifft, wird der Strahl 7 durch die Unterbrecherscheibe 28 unterbrochen, so daß nunmehr der Strahl 7' auf die betreffende Facette gelenkt wird, und dabei zunächst unmittelbar hinter der Ecke zur vorangehenden Facette auf dieselbe Facette auftrifft, die vorher von dem Strahl 7 bestrichen wurde. Hier geschieht derselbe Vorgang wie im Falle des Strahles 7, d.h. der Strahl 7' wird, ausgehend von einer Ablenkung etwa 45° abwärt gegenüber einer Horizontalen bis in etwa einer Horizontalen ver- schwenkt, während der Polygonspiegel sich weiter entgegen dem Uhrzeigersinn dreht. Danach hat die nächste Ecke zum Übergang der nächsten Facette den Auftreffpunkt des Strahles 7 passiert und gleichzeitig gibt die Unterbrecherscheibe 28 wiederum den Strahl 7 frei, so daß der Strahl 7' verschwindet und der der Strahl 7 nunmehr auf die nächste Facette auftrifft. Wie bereits erwähnt, ist die Darstellung in Figur 7 lediglich schematisch und die eingezeichneten Positionen und Winkel müssen nicht exakt mit denen einer realistischen Konstruktion realisierten Positionen und Winkeln übereinstimmen.
Der wesentliche Grund für diese Ausgestaltung liegt darin, daß die Strahlen 7, 7' im Verhältnis zur effektiven Länge der einzelnen Facetten relativ stark aufgeweitet sind und nicht nutzbar sind, solan- ge sie nicht mit ihrem vollen Strahlquerschnitt auf eine der Facetten auftreffen Die Nutzungszeit (Duty cycle) des Lasers liegt daher nur bei etwa 50% bzw 0,5 Man kann aber durch Aufteilung des Laserstrahls in die beiden Teilstrahlen 7, 7' dennoch einen Duty-Cycle von 1 (Tastverhaltnis 1 ) erreichen kann, d h wahrend der eine Strahl inaktiv sein muß, weil er den Bereich einer Ecke am Übergang zwischen zwei Facetten passiert, kann der andere Strahl, dessen Auftreffpunkt mindestens um den Betrag des Strahldurchmessers bzw der Strahlbreite, und zum Beispiel etwa um eine halbe Facettenlange versetzt ist, aktiv sein, so daß man die im wesentlichen kontinuierlich zur Verfugung stehende Laserenergie auch kontinuierlich nutzt Es versteht sich, daß die Unterbrechung des Strahles mit Hilfe der Unterbrecherscheibe unabhängig ist von der sonstigen Adressierungsun- terbrechung, mit welcher die einzelnen Punkt eines Druckbildes angesteuert werden
Im übrigen kann man anstelle der Unterbrecherscheibe auch ein Polarisationsfilter verwenden, wenn der Laser mit polarisiertem Licht arbeitet, wobei vor ein entsprechendes Polarisationsfilter noch ein elektrooptischer Modulator geschaltet wird, welcher in der Lage ist, die Polansationsebene um 90° zu verdrehen Je nachdem ob der elektrooptische Modulator aktiv ist, laßt dann der Polarisationsfilter die Laserstrahlung ungehindert passieren oder reflektiert sie durch entsprechende Anordnung um 90°, so daß man exakt dieselbe Aufteilung in die Strahlen 7, 7' erhalten kann, wie sie anhand der Unterbrecherscheibe beschrieben wurde
Bei den bislang dargestellten Ausfuhrungsformen wurde die Energie bzw der Laserstrahl durch den (transparenten) Farbtrager in die Absorptionsschicht oder in die Drucksubstanz fokussiert In Figur 8 ist dagegen dargestellt, daß dies nicht unbedingt notwendig ist Vielmehr kann beispielsweise der Laserstrahl auch von der anderen Seite, d h von der mit Drucksubstanz behafteten Seite des Farbtragers, in die Drucksubstanz bzw die Absorptionsschicht fokussiert werden
In Figur 8 wird der Laserstrahl 7 durch einen durchsichtigen Glaszylinder, der hier lediglich als Ubertragungsmittel dient, durch die Druckfarbe 8 hindurch auf die auf dem Farbtrager 2 aufgebrachte Absorptionsschicht 10 im Punkt 9 fokussiert Die Absorptionsschicht 10 absorbiert zumindest einen Teil der Energie aus dem Laserstrahl 7 und gibt diese in die Drucksubstanz 8 weiter. Dadurch kommt es zu einer schlagartigen lokalen Erhitzung der Druckfarbe und ein Druckfarbentropfen 11 wird explosionsartig aus der Druckfarbenschicht 8 herausgelost Dieser Druckfarbentropfen 11 gelangt auf den Glaszylinder 12 Auf diese Art konnte ein Glaszylinder bedruckt werden Im allgemeinen soll jedoch auf nichttransparente Bedruckstoffe 34 gedruckt werden, so daß der auf dem Glaszylinder 12 plazierte Druckpunkt auf den Bedruckstoff 34 übertragen werden muß
In Figur 9 ist schematisch der Aufbau einer Druckmaschine, die die soeben beschriebene Anordnung verwendet, dargestellt Ein Laserstrahl 7 wird durch den Glaszylinder 12 hindurch auf den gegebenenfalls mit einer Absorptionsschicht 10 versehenen Farbtrager 2, der hier in Walzenform ausgebildet ist, fokussiert Ist der Farbtrager 2 mit einer Druckform 1 ausgestattet, so können sich Glaszylinder 12 und Farbträger 2 berühren. Hat der Farbträger jedoch keine speziell ausgebildete Druckform 1 , sondern ist lediglich von der Drucksubstanz 8 benetzt, so sollten, wie oben beschrieben, Glaszylinder 12 und Farbträger 2 voneinander beabstandet sein.
Der Farbträger 2 ist in ein Farbwerk 20 integriert, das neben dem Farbträger 2 noch eine Tauchwalze 19 und ein Drucksubstanzbad 8 aufweist. Die Tauchwalze 19 taucht mit ihrer äußeren Kontur in das Drucksubstanzbad 8 ein. Wird die Tauchwalze 19 gedreht, so wird dadurch sichergestellt, daß die Oberfläche der Tauchwalze 19 mit Drucksubstanz behaftet ist. Die Tauchwalze ist dem Farbträger 2 zumindest so weit angenähert, daß eine Übertragung der Drucksubstanz 8 von der Tauchwal- ze 19 auf den Druckträger 2 erfolgt.
Durch das Farbwerk 20 ist somit sichergestellt, daß sich jederzeit Drucksubstanz 8 auf der Oberfläche des Farbträgers 2 befindet. Trift nun der Laserstrahl auf die Oberfläche des Farbträgers 2, so wird lokal, entweder direkt oder über eine Absorptionsschicht 8, eine Volumen- und oder Positions- änderung der Drucksubstanz 8 induziert, so daß ein Tropfen mit Drucksubstanz 8 von dem farbträger 2 auf den Glaszylinder 12 übertragen wird, Der Glaszylinder wird in der in Figur 9 gezeigten Anordnung im Uhrzeigersinn gedreht, so daß der Flächenabschnitt des Glaszylinders 12 auf den der Drucksubstanztropfen übertragen wurde, irgendwann mit der zwischen Stützzylinder 35 und Glaszylinder 12 verlaufenden Druckstoffbahn 34 in Berührung kommt. Ähnlich dem Offset-Druck wird daher zunächst die Druckfarbe auf dem Glaszylinder 12 positioniert und erst in einem nachfolgenden Schritt auf dem eigentlichen Bedruckstoff 34 positioniert.
Da im allgemeinen die Drucksubstanz 8 nicht vollständig von dem Glaszylinder auf den Bedruckstoff 34 übertragen wird, wird mit Vorteil eine Reinigungswalze 14 verwendet, mit der der Glaszylin- der 12 gereinigt wird.
Wie bereits ausgeführt wurde ist es nicht unbedingt notwendig, daß der Laserstrahl 7 senkrecht auf den Farbträger 2 auftrifft. In Figur 10 ist daher eine andere Anordnung dargestellt. Hier schließt der Laserstrahl 7 mit der Normalen auf der Farbträgerfläche einen Winkel α ein. Es hat sich überra- schenderweise gezeigt, daß der Winkel ß zwischen der Farbträgerfläche und der Richtung des aus der Drucksubstanz herausgelösten Druckfarbenpunkts nahezu unabhängig von dem Winkel α ist. In Figur 10 ist daher der Bedruckstoff 34 dem Farbträger 2 angenähert, wobei zum Drucken eines Druckpunktes der Laserstrahl 7 seitlich zwischen Bedruckstoff 34 und Farbträger 2 auf den Fokuspunkt 9 in der Absorptionsschicht 10 oder der Drucksubstanz 8 konzentriert wird. Ein Tropfen 11 der Drucksubstanz 8 erfährt aufgrund der Wärmeentwicklung in der Drucksubstanz 8 eine Volumen- und/oder Positionsänderung, so daß er nahezu senkrecht zu der Farbträgerfläche den Drucksubstanzfilm 8 verläßt. In Figur 11a) und 11b) ist beispielhaft eine Druckmaschine dargestellt, die die gerade beschriebene Laseranordnung verwirklicht. Eine Farbträgerwalze 2 ist in ein Farbwerk integriert, das neben der Farbträgerwalze 2 noch die Übertragungswalze 36 sowie das Vorratsbad mit Druckfarbe 8 umfaßt. Mit Hilfe des Farbwerkes wird sichergestellt, daß die Farbträgerwalze 2 an ihrer Oberfläche immer mit Drucksubstanz 8 benetzt ist. Der Laserstrahl 7 wird direkt auf die Drucksubstanz bzw. die Absorptionsschicht auf der Farbträgerwalze 2 gerichtet. Im Gegensatz zu den vorher beschriebenen Anordnungen wird hier der Laserstrahl 7 nicht zunächst durch einen transparenten Körper geführt, so daß er senkrecht zu der Oberfläche der Drucksubstanz auf diese bzw. die darunter liegende Absorptionsschicht auftrifft.
Wie in Figur 11a) vergrößert dargestellt ist, trifft der Laserstrahl 7 auf die Absorptionsschicht der Farbträgerwalze 2, die kontinuierlich mit einer für den Laserstrahl transparenten Druckfarbe eingefärbt wird. Dabei wird der Fokus des Laserstrahls 7 unter einem bestimmten Winkel auf die Oberfläche der Farbwalze projiziert. Dieser Winkel wird mit Vorteil so gewählt, daß die Entfernung zwi- sehen Fokuspunkt und Bedruckstoff optimal ist. Anschließend wird der Laserstrahl in der beschriebenen Art und Weise zeilenweise über die Farbwalze geführt und durch An- und Ausschalten des Lasers die Informationen, bzw. die Druckpunkte übertragen. Bei eingeschaltetem Laser wird das Laserlicht in der Absorptionsschicht absorbiert, das Lösungsmittel in der Druckfarbe verdampft, und es wird lokal eine Volumen- und/oder Positionsänderung der Drucksubstanz induziert, so daß der entstehende Druckfarbentropfen den gewünschten Druckpunkt setzt. Die Bahnstützwalze führt den Bedruckstoff so, daß der Abstand zwischen Bedruckstoff und Fokuspunkt möglichst kleine wird, der Bedruckstoff aber weder den Laserstrahl unterbricht noch die Farbwalze berührt. Mit Vorteil weist die Farbträgerwalze 2 einen kleineren Durchmesser auf als die Bahnstützwalze 35.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Druckmaschinen wird ein digitales Druckverfahren zur Verfügung gestellt, daß es erlaubt nahezu alle denkbaren Drucksubstanzen bzw. Bedruckstoffe zu verdrucken bzw. zu bedrucken. So können beispielsweise auch leitfähige Beschichtungen oder ätzende Substanzen auf Leiterplatten aufgebracht werden. Eine weitere Anwendungsmöglichkeit besteht im rapid prototyping. Die Farbwalzen können - zumindest für den Fall, daß die Energie nicht durch die Farbwalze hindurch übertragen wird - aus nahezu allen Materialien, vorzugsweise aus Metall oder Keramik, sein. Des weiteren können sie porös sein oder rauhe Oberflächen aufweisen. Bezugszeichenliste:
1 Druckform
2 Farbträger
3 Stege
4 elastische Membran
5 Vorkammern
6 Näpfchen
7, 7' Laserstrahl
8 Drucksubstanz
9 Fokuspunkt
10 Absorptionsmaterial
1 1 Drucksubstanztropfen
12 Glaszylinder13 Spalt
14 Reinigungswalze
15 Maschen
16 aufgerauhte Seite
17 Laseranordnung
18 Netz
19 Tauchwalze
20 Farbwerk
21 Umlenkspiegel
22 f-theta-Anordnung (Optik)
23 Adressiereinrichtung
24 Umlenkspiegel
25 Spiegel
26 Spiegel
27 Spiegel
28 Unterbrecherscheibe (Shutter)
29 Antrieb der Unterbrecherscheibe
30 Vorrichtung zur Strahlaufweitung
31 Vorrichtung zur Strahlaufweitung
32 Laserquelle
33 Synchronisiervorrichtung
34 Bedruckstoff bzw. Bedruckstoffbahn
35 Stützzylinder
36 Übertragungswalze

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Druckverfahren zur Übertragung von Drucksubstanz (8) von einem Farbträger (2) auf einen Bedruckstoff oder ein Übertragungsmittel, bei dem mittels eines induzierten Vorgangs einer energieabgebenden Einrichtung die Drucksubstanz (8) eine Volumen- und/oder Positionsänderung erfährt und dadurch eine Übertragung eines Druckpunktes auf den Bedruckstoff oder das Übertragungsmittel erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß die Drucksubstanz (8) im wesentlichen einen durchgehenden Film bildend auf dem Farbträger (2) aufgebracht wird.
2. Druckverfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß als Farbträger (2) ein zylindrischer Körper verwendet wird, der vorzugsweise um seine eigene Achse gedreht wird.
3. Druckverfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Bedruckstoff mit einer Transportgeschwindigkeit an dem Farbträger (2) vorbeibewegt wird, die auf die Umfangsgeschwindigkeit des zylindrischen Körpers abgestimmt ist.
4. Druckverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Farbträger (2) ein lichtdurchlässiger Farbträger (2) verwendet wird, wobei die energieabgebende Einrichtung Energie in Form von Licht von der der Drucksubstanz abgewandten Seite des
Farbträgers (2) durch den lichtdurchlässigen Farbträger (2) hindurch eine Volumen- und/oder Positionsänderung der Drucksubstanz (8) induziert.
5. Druckverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als ener- gieabgebende Einrichtung eine Laserstrahlung (7) emittierende Einrichtung verwendet wird, wobei der Laserstrahl (7) auf zu druckende, ausgewählte Punkte auf dem Farbträger (2) gerichtet und vorzugsweise fokussiert wird.
6. Druckverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß Energie von der energieabgebenden Einrichtung direkt in die Drucksubstanz (8) übertragen wird.
7. Druckverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß Energie von der energieabgebenden Einrichtung zunächst in ein Vermittlungsmaterial und anschließend von dem Vermittlungsmaterial auf die Drucksubstanz (8) übertragen wird.
Druckverfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Vermittlungsmaterial ein lichtabsorbierendes Material verwendet wird, das vorzugsweise in Form einer Schicht auf dem Farbträger (2) angeordnet wird.
9. Druckverfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Energieabgabe durch Emission eines Laserpulses erfolgt.
10. Druckverfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke des Druckpunk- tes über die Variation der Laserenergie und/oder über die Variation der Pulslänge eingestellt wird.
11. Druckverfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des Druckpunktes über die Variation der Laserenergie und/oder über die Variation der Puls- länge eingestellt wird.
12. Druckverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Farbträger (2) und Bedruckstoff ein Abstand eingehalten wird, der vorzugsweise mindestens 10 μm, besonders bevorzugt etwa 50 μm, beträgt.
13. Druckverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß ein Laserpuls mit einer Pulslänge von weniger als 1 μs, vorzugsweise von weniger als 500 ns, besonders bevorzugt weniger als 200 ns zur Energieübertragung verwendet wird.
14. Druckverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Laserstrahl in kurzen Zeitabständen abwechselnd über zwei verschiedene Pfade und aus verschiedenen Richtungen und auf um mindestens die Strahlbreite bis zu etwa einer halben Facettenlänge versetzten Punkten auf den Polygonspiegel gelenkt wird, wobei die Winkelbereiche der durch den Polygonspiegel abgelenkten Teilstrahlen aneinander anschließen.
15. Druckverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3 oder 5 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß ein Übertragungsmittel (12) vorgesehen ist, das lichtdurchlässig ausgebildet ist, wobei die energieabgebende Einrichtung Energie in Form von Licht durch das Übertragungsmittel hindurch auf die Drucksubstanz behaftete Seite des Farbträgers (2) abgibt und dadurch ei- ne Volumen- und/oder Positionsänderung der Drucksubstanz (8) induziert.
16. Druckverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3 oder 5 bis 14 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die energieabgebende Einrichtung Energie in Form von Licht durch die Drucksubstanz hindurch auf das Vermittlungsmaterial abgibt und dadurch eine Volumen- und/oder Positionsänderung der Drucksubstanz (8) induziert
17 Druckmaschine zum Bedrucken eines Bedruckstoffes mit einem Farbträger (2) und einer energieabgebenden Einrichtung, die derart angeordnet ist, daß Energie gezielt auf bestimmte Bereiche des Farbträgers (2) übertragen werden kann, dadurch gekennzeichnet, daß der Far träger (2) dafür vorgesehen ist, Drucksubstanz (8) im wesentlichen einen durchgehenden Film bildend aufzunehmen.
18. Druckmaschine nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Farbträger (2) ein zylindrischer Körper ist, der vorzugsweise als Hohlzylinder ausgebildet ist oder eine ebene Platte ist.
19. Druckmaschine nach einem der Ansprüche 17 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Farbträger (2) aus durchscheinendem Material, vorzugsweise aus Glas besteht.
20. Druckmaschine nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Farbträger (2) eine Dicke zwischen 1 mm und 20 mm, vorzugsweise zwischen 2 mm und 10 mm, besonders bevorzugt etwa 5 mm hat.
21. Druckmaschine nach einem der Ansprüche 17 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Farbträger (2) eine Absorptionsschicht (10) angeordnet ist, die vorzugsweise eine Dik- ke aufweist, die kleiner als 10 μm, vorzugsweise kleiner als 5 μm, besonders bevorzugt kleiner als 1 μm ist.
22. Druckmaschine nach einem der Ansprüche 17 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche des die Drucksubstanz (8) aufnehmenden Abschnitts des Farbträgers (2) eine arithmetische Mittenrauhheit von mindestens 0,1 μm, vorzugsweise zwischen 0,5 μm und 5 μm, besonders bevorzugt etwa zwischen 1 μm und 2 μm aufweist.
23. Druckmaschine nach einem der Ansprüche 17 bis 21 , dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche des Farbträgers eine großräumige Toleranzabweichung von einer ideale ebenen bzw. zylindrischen Fläche von höchstens 20μ, vorzugsweise höchstens 5μm hat.
24. Druckmaschine nach einem der Ansprüche 17 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß eine Druckform (1) vorgesehen ist.
25. Druckmaschine nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckform (1) eine Vielzahl von Näpfchen und/oder Rillen aufweist, die zur Aufnahme von Drucksubstanz (8) vorgesehen sind.
26. Druckmaschine nach Anspruch 24 oder 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckform (1) in etwa Netzform hat.
27. Druckmaschine nach einem der Ansprüche 24 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Vertiefungen der Druckform (1), die zur Aufnahme von Drucksubstanz (8) dienen, miteinander verbunden sind.
28. Druckmaschine nach einem der Ansprüche 24 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckform (1) an dem Farbträger (2) befestigt angeordnet ist.
29. Druckmaschine nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckform (1 ) und der Farbträger (2) einstückig ausgebildet sind.
30. Druckmaschine nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckform (1) lösbar an dem Farbträger (2) befestigbar ist.
31. Druckmaschine nach einem der Ansprüche 24 bis 28 oder 30, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckform (1) als Band, vorzugsweise als endloses Band ausgeführt ist.
32. Druckmaschine nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckform (1) die Form einer Blende hat, die getrennt von dem Farbträger (2) und zwischen diesem und dem Bedruckstoff angeordnet ist.
33. Druckmaschine nach einem der Ansprüche 17 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß keine Druckform (1) vorgesehen ist.
34. Druckmaschine nach einem der Ansprüche 17 bis 33, dadurch gekennzeichnet, daß die energieabgebende Einrichtung aus mindestens einer Laserquelle besteht.
35. Druckmaschine nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, daß eine Fokussiereinrichtung (22) vorgesehen ist, die den Laserstrahl (7) auf einen vorbestimmten Punkt auf dem Farbträger (2) fokussiert.
36. Druckmaschine nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, daß die Fokussiereinrichtung eine f-theta-Optik (22) ist.
37. Druckmaschine nach einem der Ansprüche 34 bis 36, dadurch gekennzeichnet, daß eine Umlenkeinrichtung (21 ) vorgesehen ist.
38. Druckmaschine nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlenkeinrichtung (21) ein Umlenkspiegel (21) ist, wobei vorzugsweise das Lot auf der reflektierenden Fläche und das Lot auf der Bedruckstoffebene zum Zeitpunkt des Bedrückens einen Winkel von etwa 45° einschließen.
39. Druckmaschine nach einem der Ansprüche 34 bis 38, dadurch gekennzeichnet, daß eine Adressiereinrichtung vorgesehen ist.
40. Druckmaschine nach Anspruch 39, dadurch gekennzeichnet, daß die Adressiereinrichtung einen um seine Achse drehbaren Polygonspiegel aufweist.
41. Druckmaschine nach Anspruch 40, dadurch gekennzeichnet, daß eine Umlenkeinrichtung vorgesehen ist, durch welche der Laserstrahl in kurzen Zeitabständen abwechselnd über zwei verschiedene Pfade geführt und durch Ablenkspiegel abwechselnd aus zwei verschiedenen Richtungen und in Umfangsrichtung des Polygonspiegels auf um mindestens die Strahlbreite und zum Beispiel um etwa eine halbe Facettenlänge versetzte Punkte auf den Polygonspiegel gerichtet werden.
42. Druckmaschine nach Anspruch 41 , dadurch gekennzeichnet, daß die Ablenkeinrichtung eine mit dem Polygonspiegel synchronisierbare Shutterscheibe ist, die abwechselnd verspiegelte Flächen und Durchlaßöffnungen aufweist.
43. Druckmaschine nach Anspruch 41 , dadurch gekennzeichnet, daß der Laser ein polarisierter Laser ist und die Ablenkeinrichtung aus einem elektrooptischen Modulator in Kombination mit einem oder mehreren Polarisationsfiltern besteht.
44. Druckmaschine nach einem der Ansprüche 17 bis 43, dadurch gekennzeichnet, daß der als Zylinder ausgebildete Farbträger auf seiner Außenseite gelagert ist, und vorzugsweise in dem Winkelbereich Lagerelemente aufweist, in welchem auch der Bedruckstoff den kleinsten Abstand zur Oberfläche des Farbträgers erreicht.
45. Druckmaschine nach einem der Ansprüche 17 bis 44, dadurch gekennzeichnet, daß ein Übertragungsmittel (12) vorgesehen ist, das vorzugsweise aus lichtdurchlässigem Material besteht.
46. Druckmaschine nach einem der Ansprüche 17 bis 45, dadurch gekennzeichnet, daß die energieabgebende Einrichtung derart angeordnet ist, daß sie einen Lichtstrahl unter einem
Winkel α zu der Normalen auf der Drucksubstanzfläche von größer als 0° und vorzugsweise kleiner als 75 ° abgeben kann.
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