NL1008572C2 - Inkjetprintinrichting en werkwijze voor het beeldmatig op een ontvangstmateriaal aanbrengen van hotmelt inkt alsmede hotmelt inkt en een combinatie van hotmelt inkt geschikt voor toepassing in een dergelijke inrichting en werkwijze. - Google Patents

Description

Inkjetprintinrichting en werkwijze voor het beeldmatig op een ontvangstmateriaal aanbrengen van hotmelt inkt alsmede hotmelt inkt en een combinatie van hotmelt 5 inkt geschikt voor toepassing in een dergelijke inrichting en werkwijze

De uitvinding heeft betrekking op een inkjetprintinrichting omvattende middelen voor het beeldmatig op een ontvangstmateriaal aanbrengen van hotmelt inkt.

De uitvinding heeft tevens betrekking op een hotmelt inkt alsmede een 10 combinatie van hotmelt inkten geschikt voor toepassing in een dergelijke inkjetprintinrichting.

De uitvinding heeft verder betrekking op een werkwijze voor het vormen van een beeld van hotmelt inkt op ontvangstmateriaal, de werkwijze omvattend het met een inktjet printkop spuiten van druppels vloeibare hotmelt inkt op 15 ontvangstmateriaal overeenkomstig aan de inkjet printkop toe te voeren elektrische beeldsignalen en het verwarmen van de op het ontvangstmateriaal aangebrachte hotmelt inkt.

Hotmelt inkten bevatten geen oplosmiddelen om deze in vloeibare toestand te houden zoals In water oplosbare inkten. Hotmelt inkten zijn bij kamertemperatuur vast 20 en worden pas voor het aanbrengen op ontvangstmateriaal door verwarming vloeibaar gemaakt. Eenmaal aangebracht op het ontvangstmateriaal stolt de hotmelt inkt weer. Sr. het Amerikaanse octrooi US 5 043 741 worden de problemen beschreven die hierbij kunnen optreden. Als de temperatuur van het ontvangstmateriaal te laag is stolt de inkt te snel en blijft daardoor teveel aan de oppervlakte van het ontvangstmateriaal liggen. 25 Hierdoor wordt naast een verminderde printkwaliteit door een te kleine bedekking, een minder goede hechting met het ontvangstmateriaal verkregen. Als de temperatuur van het ontvangstmateriaal daarentegen te hoog is, stolt de inkt te laat waardoor deze diep in het ontvangstmateriaal doordringt waarbij de inkt zelfs een achterzijde van het ontvangstmateriaal kan bereiken. Een te grote penetratie van de inkt in het 30 ontvangstmateriaal kan tot een onvoldoende optische dichtheid leiden tengevolge van verdunning of het niet meer aan de oppervlakte zichtbaar zijn van de inkt. Daarnaast kan door een te lange verwarming een ongedefinieerde uitvloeiing van de inkt 1008572 2 optreden. Hier speelt met name de vezelstruktuur van het ontvangstmateriaal een rol. De inkt vloeit dan uit langs de locaal aanwezige vezels waardoor een onregelmatige vorm wordt verkregen. Dit effect wordt ook wel aangeduid als het zogenaamde featheren.

5 Bekende inrichtingen proberen daarom de temperatuur van het ontvangstmateriaal constant te houden door de temperatuur van een geleidingsvlak voor het ontvangstmateriaal constant te houden. Echter hierbij wordt nog geen rekening gehouden met de verschillen in eigenschappen van verschillende ontvangstmaterialen of de tijd die deze in contact verblijven met een dergelijk 10 geleidingsvlak. De inrichting overeenkomstig het genoemde octrooi is daarom geschikt voor het snel regelen van de temperatuur van een dergelijk geleidingsvlak. Hiertoe is het geleidingsvlak continue in warmte contact met zowel verwarmingsmiddelen van het conventionele elektrische weerstandsverwarming type alswel van koelingsmiddelen van het thermo-elektrische type. Dit geheel is ondergebracht in een vrijwel afgesloten 15 behuizing met gedefinieerde in- en uitstroomluchtopeningen. De bijbehorende temperatuurregeling zorgt ervoor dat de temperatuur van het geleidingsvlak voor het ontvangstmateriaal tussen 25° C onder en 25° C boven die van de inktsmelttemperatuur blijft.

Een nadeel van een dergelijk systeem is, behalve de complexiteit van de 20 temperatuurregeling, dat een afhankelijkheid van eigenschappen van ontvangstmateriaal weliswaar wordt verminderd maar nog steeds aanwezig is. Door de hierdoor niet optimaal te regelen dosering van warmte wordt het probleem van featheren niet echt voorkomen. In de praktijk blijkt feathering nog steeds te kunnen optreden.

25 Het Amerikaanse octrooi US 5 023 111 beschrijft eveneens een hotmeltprintinrichting. Hierbij wordt de op het ontvangstmateriaal aangebrachte inkt enige tijd boven de smelttemperatuur gehouden. Hiertoe wordt het ontvangstmateriaal eveneens over een verwarmd geleidingsvlak geleid. Dit geleidingsvlak is in de ontvangstmateriaaltransportrichting aan het begin en einde gekromd uitgevoerd om 30 kromtrekking van het ontvangstmateriaal tegen te gaan. Bij het einde van het transporttraject langs het verwarmde geleidingsvlak wordt een snelle temperatuurdaling gerealiseerd doordat ter plekke een deel van het geleidingsvlak in warmtecontactverbinding staat met een koellichaam.

1008572 tr 3

Het nadeel hierbij is weer de benodigde complexe constructie waarbij hooguit de vervorming van het ontvangstmateriaal wordt tegengegaan. Afdoende maatregelen om een te grote of te kleine uitvloeiing te voorkomen zijn hierbij niet beschreven.

Feathering kan hier nog evenzeer nog optreden.

5 In het US-octrooi 4 971 408 wordt eveneens het vervormen van het ontvangstmateriaal bij het aanbrengen van hotmelt inkt genoemd. Dit wordt ondermeer geweten aan het bij een verwarming op een ongecontroleerde wijze onttrekken van vocht aan het ontvangstmateriaal. Voorts wordt het probleem genoemd om een geleidingsvlak voor het ontvangstmateriaal op constante temperatuur te houden.

10 Overeenkomstig de in het genoemde US-octrooi beschreven hotmeltprintinrichting wordt daarom tijdens het aanbrengen van de inkt, de temperatuur van het ontvangstmateriaal onder de smelttemperatuur van de inkt gehouden waarna later, op een gecontroleerde wijze, de op het ontvangstmateriaal aanwezige inkt opnieuw, gedurende een tijd tussen 0,5 -10 s tot boven de smelttemperatuur wordt verhit in een 15 aparte herverwarmingsinrichting. Bij voorkeur wordt voor de herverwarming gebruik gemaakt van een warmtestraler. De nadelen van een verwarmde geleidingsplaat zijn weliswaar nu niet aanwezig, echter door de relatieve lange tijdsduur waarin het ontvangstmateriaal met de inkt moeten worden verwarmd kan nog een ongewenste verwarming van het ontvangstmateriaal en inkt plaatsvinden en daardoor nog een 20 feathering van de hotmelt inkt veroorzaken.

In het Amerikaanse octrooi US 4 202 618 wordt een kopieermachine beschreven waarbij eveneens wordt gefixeerd door middel van korte stralingspulsen afkomstig van een flitslamp. Echter dit betreft een electro-fotografische procédé waarbij de gebruikte inkten van een geheel ander type zijn. Bij een electro-fotografisch procédé 25 wordt een opgeladen fotogeleider beeldmatig belicht waarna op een hierdoor verkregen ladingsbeeld niet verwarmde toner van thermoplastisch materiaal gemengd met koolstof hierop wordt aangebracht. Dit tonerbeeld wordt vervolgens op elektrostatische wijze getransfereerd naar ontvangstmateriaal. Vervolgens wordt de toner op het ontvangstmateriaal blootgesteld aan korte stralingspulsen afkomstig van een flitslamp . 30 Dergelijke toner heeft echter een geheel ander vloeigedrag: bij verwarming wordt deze niet zoals bij hotmelt inkt volkomen vloeibaar maar wordt hooguit plastisch. Een absorptie van dergelijke toner in het ontvangstmateriaal zoals bij hotmelt inkt kan daarom ook niet optreden.

1008572 4

De inkjetprintinrichting overeenkomstig de uitvinding heft daarentegen de bovengenoemde problemen op en wordt gekenmerkt doordat de inkjetprintinrichting stralingsmiddelen omvat voor het bestralen van het van hotmelt inkt voorziene ontvangstmateriaal met straling met een zodanige energie en in een zodanige korte tijd 5 dat de hotmelt inkt voor ten minste een deel in het ontvangstmateriaal penetreert zonder dat hierbij zichtbare feathering optreedt.

Door gedurende een korte tijd te bestralen kan er zeer gedoseerd en gecontroleerd energie aan de hotmelt inkt worden toegevoerd waardoor feathering kan worden vermeden. Door de korte tijd van bestraling krijgt de inkt niet voldoende 10 gelegenheid om ongecontroleerd te gaan uitvloeien.

Een gunstige uitvoering wordt hierbij gekenmerkt doordat de korte tijd ten minste een aaneengesloten tijdsspanne van hooguit 0,5 seconde omvat.

Een verdere gunstige uitvoering wordt gekenmerkt doordat de ten minste éne aaneengesloten tijdspanne een waarde heeft welke ligt tussen 1 en 1000 |is.

15 Een voordelige uitvoering voor het verkrijgen van dergelijke korte tijdspannes wordt gekenmerkt doordat de stralingsmiddelen een gasontladingslamp omvatten.

Hierbij zijn op eenvoudige wijze de genoemde tijdspannes te realiseren waarin voldoende energie kan worden uitgezonden. Verder is een voordeel van een gasontladingslamp dat door variatie van een op de gasontladingslamp aangelegde 20 bedrijfsspanning en daarmee de stroomdichtheid, een andere verdeling van de stralingsenergie over het golflengtebereik van het zichtbare gebied ten opzichte van het nabije infrarode gebied kan worden gekozen. De stroomdichtheid is hierbij bepalend voor de spectrale verdeling.

Een verder voordelige uitvoering wordt gekenmerkt doordat de grootste energie-25 inhoud van de straling in het golflengtebereik van 400 tot 1700 nm ligt.

Door voornamelijk in het zichtbare golflengtegebied te bestralen, wordt er relatief meer energie door de donkerder gekleurde hotmelt inkt geabsorbeerd dan door het, in de praktijk lichter gekleurde ontvangstmateriaal. Hierdoor wordt een onnodige en ongewenste verwarming van het ontvangstmateriaal vermeden terwijl wel voldoende 30 energie door de hotmelt inkt kan worden geabsorbeerd teneinde deze gecontroleerd te laten uitvloeien. Dit in tegenstelling tot stralers met de grootste energie in het infrarode golflengtebereik waarbij relatief meer energie absorptie in het ontvangstmateriaal 1008572 5 optreedt. Voorts wordt in combinatie met de korte tijdsduur van bestraling, eveneens een te grote energieabsorptie in de inkt en het ontvangstmateriaal vermeden. De combinatie van korte tijdsduur van bestraling met straling in het zichtbare licht gefcied, maakt een gedoseerde energieabsorptie mogelijk.

5 Voor wat betreft de genoemde tijdspanne geabsorbeerde hoeveelheid energie wordt een voordelige uitvoeringsvorm wordt gekenmerkt doordat de hoeveelheid op het ontvangstmateriaal vallende hoeveelheid stralingsenergie in het golflengtebereik van 400 tot 1700 nm tussen 0,5 en 5 Joule/cm* bedraagt.

Hierbij kan nog een zekere hoeveelheid energieabsorptie in nabije infrarode gebied 10 optreden.

Een verder voordelige uitvoeringsvorm wordt hierbij gekenmerkt doordat de hoeveelheid op het ontvangstmateriaal vallende stralingsenergie in het golflengtebereik van 400 tot 700 nm ligt tussen 0,25 en 2 Joule/cmz.

Het gegeven dat de grootste stralingsenergie kan vallen in het zichtbare deel 15 van het golflengtebereik, doet niet af dat er een gunstig aanvullende energieabsorptie kan plaats vinden in het nabije infrarode deel van het golflengtebereik. Voor toepassing in een hotmeltprintinrichting zoals hiervoor beschreven, wordt een voordelige hotmelt inkt overeenkomstige de uitvinding gekarakteriseerd doordat deze aanvullende infrarood absorberende stoffen omvatten.

20 Een nadere uitvoering van dergelijke hotmelt inkt wordt gekarakteriseerd doordat de infrarood absorberende stof voornamelijk werkzaam is in het golflengtebereik van 700 tot 1700 nm.

Een combinatie van hotmelt inkten overeenkomstig de uitvinding waarbij de combinatie ten minste twee hotmelt inkten voor twee verschillende kleuren uit de groep 25 van kleuren gevormd door C, Μ, Y of K omvat, wordt gekenmerkt doordat de hoeveelheid infrarode straling absorberende stof van een eerste hotmelt inkt voor ten minste een eerste kleur verschillend is van de hoeveelheid infrarode straling absorberende stof van een tweede hotmelt inkt voor ten minste een tweede kleur, zodanig dat na een gelijktijdig verwarmen van beide van de op een ontvangstmateriaal 30 beeldmatig aangebrachte eerste en tweede hotmelt inkten door middel van dezelfde straling gedurende dezelfde korte tijd met een dusdanige energie dat de ten minste eerste en tweede hotmelt inkten in gelijke mate ten misnte voor een deel het 1008572 6 ontvangstmateriaal penetreren zonder dat zichtbare feathering optreedt.

Aangezien de hotmelt inkten het grootste deel van de stralingsenergie in het zichtbare deel van golflengtegebied absorberen, is de energieabsorptie daarom ook afhankelijk van de kleur van de hotmelt inkt. Dit kan met voordeel worden gecompenseerd door per 5 hotmelt inkt voor een specifieke kleur een voor die kleur een specifieke hoeveelheid van de infrarode straling absorberende stof toe te voegen. Hierdoor kan met één enkele bestralingspuls worden bereikt dat verschillende hotmelt inkten op een zelfde wijze uitvloeien.

De inrichting en werkwijze overeenkomstig de uitvinding zal nader worden 10 toegelicht aan de hand van de volgende figuren, waarvan

Fig. 1 schematisch een inkjetprintinrichting overeenkomstig de bekende stand ' van techniek weergeeft;

Fig. 2 verschillende wijzen van hechting van inkt aan ontvangstmateriaal illustreert; 15 Fig. 3 schematisch een uitvoering van een inkjetprintinrichting overeenkomstig de uitvinding weergeeft;

Fig. 4 verschillende oppervlaktebedekkingen van inkt op ontvangstmateriaal illustreert;

Fig. 5 de hoeveelheid straling IRAD ter plaatse van het ontvangstmateriaal 20 weergeeft als functie van de golflengte W bij verschillende bedrijfsspanningen van een in de tweede verwarmingsmiddelen gebruikte gasontladingslamp; = Fig. 6 de gemeten spreidingsfactoren S weergeeft als functie van de totale hoeveelheid ontvangen straling IRAD geïntegreerd over het 400 tot 700 nm golflengte gebied bij verschillende druppelgroottes van de inkt en 25 Fig. 7 een voorbeeld toont van uitvloeiing van afzonderlijke hotmelt inkt druppels op ontvangstmateriaal.

In Fig. 1 is een bekende inkjetprintinrichting weergegeven. Hierin is een inkjetprintkop 1 aanwezig voorzien van een spuitmond 2 voor het spuiten van hotmelt 30 inktdruppels 3 op ontvangstmateriaal 4. Het ontvangstmateriaal 4, zoals bijvoorbeeld een vel paper, wordt in de aangegeven richting langs de inkjetprintkop 1 voortbewogen 1008572 7 door niet verder in de figuur weergegeven transportmiddelen. De inkjet printkop 1 wordt voorzien van hotmelt inkt uit een voorraadkamer 5. De hierin aanwezige hotmelt inkt wordt in een vloeibare toestand gehouden door eerste verwarmingsmiddelen 6. Deze verwarmingsmiddelen 6 omvatten in een uitvoeringsvorm één of meerdere elementen 5 van het elektrische weerstandstype in combinatie met een temperatuurregelingscircuit. Hierbij moet worden bedacht dat een typische smelttemperatuur van hotmelt inkt tussen de 80 en 100 graden Celsius ligt. Bij kamertemperatuur verkeert de hotmelt inkt in vaste toestand, boven de smelttemperatuur is de hotmelt inkt bijna net zo vloeibaar als water. Zo bedraagt bij een temperatuur van 130 graden Celsius in de inkjet printkop 1 10 de karakteristieke viscositeit van de hotmelt inkt 8 tot 13 m Pa.s. De inkjet druppels 3 worden door niet nader weergegeven actuatormiddelen bij de spuitmond 2 beeldmatig op het ontvangstmateriaal 4 aangebracht. Geschikte actuatormiddelen kunnen bijvoorbeeld van het piëzo-electrische type zijn. Bij dit type wordt er een volumeverandering bewerkstelligd in een met de spuitmond 3 in verbinding staand 15 kanaal. Dit effect zorgt voor een uitstoten van een druppel hotmelt inkt uit de spuitmond 3 naar het ontvangstmateriaal 4. Deze actuatormiddelen worden aangestuurd met elektrische beeldsignalen welke gegenereerd worden door een beeldgenerator 9. Deze beeldgenerator 9 kan daartoe of over geheugenmiddelen beschikken waar de informatie voor het vormen van deze elektrische beeldsignalen zijn opgeslagen, of 20 voorzien zijn van verbindingsmiddelen voor het ontvangen van deze elektrische beeldsignalen. Deze beeldsignalen kunnen weer afkomstig zijn van een netwerk, een scanner of een ander extern geheugen.

In de praktijk zullen de op een dergelijke wijze op het ontvangstmateriaal 4 aangebrachte hotmelt inkt druppels 3 snel stollen. Zonder verdere maatregelen wordt 25 er dan een onvoldoende hechting met het ontvangstmateriaal 4 verkregen doordat de gestolde hotmelt inkt druppel 3 niet voldoende doordringt in het ontvangstmateriaal 4.

In het geval van papier als ontvangstmateriaal uit zich dit in een onvoldoende doordringing in de papiervezels.

Daartoe is in de bekende inrichting een geleideplaat 7 aanwezig waarover het 30 ontvangstmateriaal 4 wordt geleid. Deze geleideplaat 7 wordt met geschikte, tweede verwarmingsmiddelen 8 op een temperatuur gelijk of hoger dan de smelttemperatuur van de hotmelt inkt gehouden. Door de verwarming van het ontvangstmateriaal 4 wordt bewerkstelligd dat hierop aangebracht hotmelt inkt in zekere mate hierin kan trekken.

1008572 8

De nadelen verbonden aan deze wijze van fixeren zijn dat de hoeveelheid door de hotmelt inkt geabsorbeerde energie niet in voldoende mate nauwkeurig en gecontroleerd is te doseren waardoor een ongewenste uitvloeiing en feathering kan optreden. Hierbij speelt een rol dat energieabsorptie bij deze wijze van verwarmen van 5 de hotmelt inkt ook wordt bepaald door eigenschappen van het ontvangstmateriaal 4 zelf. De warmtecapaciteit en dikte van het ontvangstmateriaal 4 zijn bijvoorbeeld belangrijke parameters in dit opzicht. Voorts kan het ontvangstmateriaal 4 zelf gaan vervormen. Variaties in de grootte van deze parameters beïnvloeden voorts ook de mate van hechting van de hotmelt inkt.

10 In Fig. 2 zijn schematisch een aantal verschillende mogelijke toestanden van hechtingen van een druppel hotmelt inkt 3 op ontvangstmateriaal 4 weergegeven. In Fig. 2A is de toestand weergegeven welke kan optreden meteen na een aanbrengen van de hotmelt inkt 3 door de printkop 1. Bij het ontbreken van een verwarming van het ontvangstmateriaal 4, zal de druppel hotmelt inkt 3 niet verder uitvloeien en een 15 slechte hechting met het ontvangstmateriaal 4 houden.

Bij verwarming van het ontvangstmateriaal 4 of gedurende een nog vloeibare fase waarin de druppel hotmelt inkt 3 nog verkeert, kan deze volgens de in Fig. 2B weergegeven wijze uitvloeien en deels in het ontvangstmateriaal 4 doordringen. Een ' dergeiijke situatie kan bij relatief harde inkten de voorkeur hebben aangezien hierbij 20 een redelijke hechting wordt verkregen en nog een voldoende optische oppervlaktebedekking. Hierbij is pas sprake van een goede hechting als er een - voldoende gum-, kras- en vouwvastheid wordt verkregen waarbij de inkt niet door gummen, krassen en vouwen loslaat.

Daarentegen illustreert Fig. 2C de situatie zoals die kan optreden bij een te laat 25 optreden van de stolling van de hotmelt inkt 3. De inkt is hierbij volledig door het ontvangstmateriaal 4 doorgedrongen en is zichtbaar aan de achterzijde hiervan. Voorts kan de inkt hierbij zich ook op een onregelmatige wijze in het vlak van het ontvangstmateriaal 4 hebben verspreid langs bijvoorbeeld de papiervezels in het geval van papier als ontvangstmateriaal. Dit, niet nader in de figuur weergegeven effect, geeft 30 aanleiding tot een rafelige rand, vandaar de aanduiding feathering. Dit effect speelt met name een rol bij vezelige ontvangstmaterialen. Tevens zal de aan de bovenkant van j het onvangstmateriaal 4 nog aanwezige hoeveelheid inkt 3 onvoldoende zijn voor een j goede optische dichtheid.

1008572 9

Fig. 2D illustreert de totaal verschillende situatie zoals die optreedt bij in electro-fotografische procédés toegepaste tonerpoeder 10 op harsbasis. Bij verhitting verweekt dergelijke toner hooguit en wordt niet in dezelfde mate vloeibaar als inkt op hotmelt basis. Dergelijke toner zal dan ook niet in die mate uitvloeien en doordringen in het 5 ontvangstmateriaal 4 als het geval is bij hotmelt inkt. In de praktijk moet bij dergelijke toner een goede hechting tot stand worden gebracht door een combinatie van verwarmen en tegelijk aandrukken met drukwalsen.

Tenslotte is in Fig. 2E de situatie weergegeven waarbij de inkt 3 volledig In het ontvangstmateriaal 4 is gepenetreerd maar in tegenstelling tot de in Fig. 2C 10 weergegeven situatie, nog net aan de bovenkant van het ontvangstmateriaal aanwezig is en niet zichtbaar is aan de achterzijde hiervan.

In Fig. 3 is een uitvoering van een inkjetprintinrichting overeenkomstig de uitvinding weergegeven. Evenals in de Fig. 1 weergegeven uitvoering, zijn hierbij te onderscheiden een printkop 1 met een spuitmond 2 voor het spuiten van hotmelt inkt 15 druppels 3 op ontvangstmateriaal 4, een met de printkop 1 in vloeistofverbinding verbinding staande inktvoorraadkamer 5, eerste verwarmingsmiddelen 6 voor het in vloeibare toestand houden van de hotmelt inkt en een beeldgenerator 9 voor het genereren van elektrische beeldsignalen ten behoeve van niet nader weergegeven actuatormiddelen bij een op de spuitmond 3 aangesloten inktkanaal.

20 In tegenstelling tot de in Fig. 1 weergegeven bekende inkjetprintinrichting, is er geen verwarmde geleideplaat aanwezig voor verwarming van het ontvangstmateriaal 4. Daarentegen zijn stroomafwaarts in de transportbaan van het ontvangstmateriaal verwarmingsmiddelen 11,12 en 13 aanwezig. Deze zijn uitgevoerd als een stralingsverwarming in de vorm van een gasontladingslamp 12. De door de 25 gasontladingslamp 12 uitgezonden straling valt, mede via geschikte reflectormiddelen 13, op een beeldzijde van het ontvangstmateriaal 4 . De in de handel verkrijgbare gasontladingslampen kunnen worden toegepast. Een geschikte gasontladingslamp is bijvoorbeeld een flitslamp van Heiman, type HG 9903 GR 10B met een buisdiameter van 10 mm en afstand tussen de elektroden van 313 mm. De pulsduur van deze lamp 30 is 400 ps. De gasontladingslamp 12 wordt aangestuurd door lampbesturingsmiddelen 11 welke weer worden aangestuurd door besturingsmiddelen 14. Deze besturingsmiddelen 14 zorgen ondermeer voor een juiste synchronisatie van de ontvangstmateriaaltransport middelen 15, de eerste verwarmingsmiddelen 6 en de 1008572 10 beeldgenerator 9 met de tweede verwarmingsmiddelen 11,12 en 13. Hierbij kan het totale op het ontvangstmateriaal 4 gevormde beeld in één keer wordt bestraald in één enkele stralingspuls of in delen met per deel een stralingspuls.

In Fig. 5 is de spectrale verdeling van deze gasontladingslamp 12 weergegeven.

5 Hierbij is de op het ontvangstmateriaal vallende hoeveelheid energie IRAD

weergegeven als functie van de golflengte W. In de figuur zijn spectrale verdelingen voor diverse over de gasontladingslamp aangelegde bedrijfsspanningen weergegeven met per lijn de totale, over het gehele golflengte gebied geïntegreerde hoeveelheid straling . In tegenstelling tot bijvoorbeeld halogeen stralers, waarbij de uitgezonden 10 energie toeneemt met de golflengte en waarbij de grootste energie opbrengst optreedt bij golflengtes groter dan 1000 nm, is met de toegepaste gasontladingslamp de grootste energieopbrengst in het zichtbare gebied met golflengtes tussen 400 en 700 nm. Een kleiner deel valt in het zogenaamde nabije infrarood gebied met golflengtes tussen 700 en 1700 nm. Uit de figuur is te zien dat de grootte van de bedrijfsspanning 15 niet alleen deze totale hoeveelheid energie bepaalt, maar via de resulterende stroomdichtheid ook de spectrale verdeling beïnvloedt. Bij toenemende bedrijfsspanning en dus stroomdichtheid, neemt de opbrengst in het zichtbare bereik van 400 tot 700 nm meer toe dan de opbrengst in het nabije infrarood gebied van 700 tot 1700 nm. In de praktijk blijkt de bedrijfsspanning een goede parameter te zijn om 20 niet alleen de totale hoeveelheid uitgezonden energie in te stellen maar ook om deze spectrale verdeling in te stellen. De absolute waarde van de aangelegde bedrijfsspanning is hierbij vanzelfsprekend afhankelijk van de lengte van de toegepaste gasontladingslamp. Een optimale keuze voor de bedrijfsspanning zal liggen tussen een ondergrens waarbij een voldoende hechting wordt verkregen en een bovengrens 25 waarbij ongewenste uitvloeiing en feathering optreedt. De stroomdichtheid is hierbij de bepalende parameter voor de spectrale verdeling.

In de praktijk blijkt met dergelijke spectrale verdelingen circa 80 % van de straling door papier te worden gereflecteerd. Voorts zijn de bereikbare temperaturen in een druppel hotmelt inkt veel hoger dan de temperatuur die de hotmelt inkt heeft bij het 30 verlaten van een spuitmond van een inkjetkop. Hierdoor is vloeibaarheid van de hotmelt inkt ook hoger. Zo is voor een typische hotmelt inkt bij de zogenaamde jettemperatuur van 125 graden Celsius, de viscositeit 11 tot 12 PaS. Bij bestraling overeenkomstig de uitvinding zijn kortstondig temperaturen bereikbaar van 150 graden Celsius met een 1008572 11 bijbehorende viscositeit van kleiner dan 10 PaS. Deze combinatie van zeer goed vloeibaarheid over een zeer korte tijd blijkt tot veel betere resultaten te leiden dan verwarming tot lagere temperaturen over langere tijden.

Een goed werkgebied ligt bij een stralingsopbrengst tussen 1 en 3 J/cm2, 5 geïntegreerd over het golflengte bereik van 400 tot 1700 nm. De beoordeling hiervoor kan optisch worden verricht waarbij in Fig. 4 schematisch de mogelijke effecten van verschillende energietoevoer zijn weergegeven.

In de bovenste deel van de Figuren 4A, 4B en 4C is een druppel hotmelt inkt 16 weergegeven zoals gezien in de richting loodrecht op het ontvangstmateriaal. In Fig. 4A 10 is de situtatie weergegeven voor bestraling waarbij de druppel 16 een gedefiniëerde cirkelvormige omtrek heeft met een diameter D1 overeenkomend met de druppeldiameter. In Fig. 4B is de situatie weergegeven na bestraling resulterend in een grotere oppervlakte bedekking van de druppel 16 met eveneens een gedefiniëerde cirkelvormige omtrek 20 met diameter D2. In Fig. 4C is de situatie weergegeven na 15 een overmaat aan verwarming, resulterend in een ongedefiniëerde omtrek 21 van de druppel 16. Deze ongedefiniëerde omtrek 21 wordt deels veroorzaakt door uitvloeiing van de inkt overeenkomstig in de figuren schematisch aangegeven vezelrichtingen 22 van vezels in het ontvangstmateriaal.

De verhouding van de diameter D2 van de cirkelvormige druppel na bestraling 20 met de druppeldiameter D1 voor bestraling, wordt de spreidingsfactor S genoemd. In de praktijk blijkt deze spreidingsfactor S een goede maat voor het vaststellen van een ondergrens van de minimaal benodigde hoeveelheid bestraling. Deze ondergrens wordt namelijk bepaald door de zogenaamde gum-, kras- en vouwvastheid van de inkt op het ontvangsmateriaal. Bij relatief zachte inkten wordt een voldoende hechting volgens 25 deze criteria verkregen als de inkt net volledig in het ontvangstmateriaal is gepenetreerd, zoals in Fig. 2E is weergegeven. Bij relatief hardere inkten kan een goede hechting al worden gerealiseerd bij een gedeeltelijke penetratie, zoals weergegeven in Fig. 2B.

Zo wordt bijvoorbeeld in het geval van dergelijke zachtere inkt bij 30 druppelhoeveelheden van 40 to 100 pl, hetgeen overeenkomt met druppeldiameters van 40 tot 60 pm, een voldoende hechting wordt verkregen bij een spreidingsfactor S van 2,5. In het geval van relatief hardere inkt of bij andere druppelhoeveelheden, kan dit op het zelfde ontvangsmateriaal echter anders zijn.

1008572 12

Een bovengrens voor de hoeveelheid bestraling zal worden bepaald door het moment waarop de inkt onregelmatig zal gaan uitvloeien over het ontvangstmateriaal, zoals weergeven in Fig. 4C. Hierbij zal de druppeldiameter in relatie met de afmetingen van de in het ontvangstmateriaal aanwezige vezelstrukturen, ook een rol spelen.

5 Verder zijn in de Fig. 4A, 4B en 4C in de onderste diagrammen op de verticale as de corresponderende optische dichtheid weergegeven als functie van de positie op het ontvangstmateriaal op de horizontale as. De volgorde van deze posities wordt bepaald overeenkomstig de in de bovenstaande figuren met een pijl weergegeven richting.

In Fig. 4A is het met 16 corresponderend gebied op het ontvangstmateriaal bedekt met 10 een nog op het ontvangstmateriaal liggend hoeveelheid hotmelt inkt leidend tot een niveau 19 voor de optische dichtheid. De maximale optische dichtheid is hierbij genormeerd op 1 en de minimale optische dichtiheid op 0.

In Fig. 4B is de ideale situatie weergegeven waarbij over een groter deel van het ontvangstmateriaal, corresponderend met het gebied 20, een dusdanige uitvloeiing van 15 hotmelt inkt na bestraling is verkregen, dat nog steeds het niveau 19 voor de optische dichtheid wordt bereikt maar waarbij de hechting aan het ontvangstmateriaal sterk is verbeterd.

In Fig. 4C daarentegen is de situatie weergegeven na een te grote uitvloeiing van de hotmelt inkt over het ontvangstmateriaal welke tot een niet gedefiniëerde vorm 21 heeft 20 geleid. Behalve dat hierdoor een verminderde scherpte wordt verkregen door het grote gebied 21 waar de hotmelt over is verspreid, blijkt hierbij ook de eerder genoemde feathering op te treden. Hier schematisch geïllustreerd door uitvloeiing langs de vezelrichtingen 22. Zoals weergegeven, wordt hierbij ook een lager niveau voor de optische dichtheid 19 verkregen aangezien een deel van de inkt niet meer aan de 25 bovenkant van het ontvangstmateriaal zichtbaar is.

In Fig. 6 de eerder genoemde spreidingsfactor S weergegeven als functie van de over het golflengte gebied van 400 tot 700 nm geïntegreerde hoeveelheid op het ontvangstmateriaal vallende stralingsenergie IRAD. Hierbij zijn voor drie verschillende druppelgroottes van de hotmelt inkt de spreidingsfactoren S gemeten. In de praktijk 30 blijkt in het energiebereik van 0,25 tot 2 J/cm* geïntegreerd over het golflengtegebied van 400 tot 700 nm, een goed werkgebied te worden verkregen.

- Bij toepassing van verschillende gekleurde hotmelt inkten, zoals cyaan, magenta 1008572 13 en geel, kunnen er verschillen in onderling energieabsorptie door deze inkten optreden en daarmee een verschillende uitvloeiing optreden. Dit is inherent aan het bestralen van deze inkten met zichtbaar licht, de kleur van de hotmelt inkt bepaalt het deel van het energiespectrum wat door de inkt wordt geabsorbeerd. Dit verschil is het markantst 5 bij zwarte inkt welke over het gehele zichtbare golflengte gebied energie absorbeert ten opzichte van gekleurde hotmelt inkt welke maar energie over een deel van het zichtbare golflengte bereik absorbeert. Om deze verschillen in energie absorptie te compenseren worden overeenkomstig de uitvinding aanvullend in het infrarode golflengtebereik energie absorberende stoffen toegevoegd. Deze stoffen hebben door 10 hun absorptie buiten het zichtbare golflengtebereik geen invloed op de kleur van de hotmelt inkten. Bij voorkeur wordt per gekleurde hotmelt inkt een dusdanige hoeveelheid van een dergelijke stof toegevoegd dat voor alle kleuren hotmelt inkten een gelijke mate van totale energieabsorptie optreedt bij toepassing in de inkjetprintinrichting overeenkomstig de uitvinding. Hierbij zij opgemerkt, dat zelfs bij 15 toepassing van een hotmelt inkt van maar één enkele kleur, dergelijke stoffen ook kunnen worden toegevoegd om nog verder verbeterd vloeigedrag bij bestraling overeenkomstig de beschreven inkjetprintinrichting te verkrijgen. Hierbij speelt de spectrale verdeling van de gasontladingslamp een grote rol.

Geschikte infrarood absorberende stoffen zijn beschreven in bijvoorbeeld de 20 Amerikaanse octrooien US 4 539 284 en US 5 432 035 . De hierin beschreven toepassingen zijn beperkt tot toner op harsbasis bestemd voor gebruik in een electro-fotografisch procédé.

Verder zij opgemerkt dat de voorzieningen voor de bestraling van de hotmelt inkt niet noodzakelijkerwijs hoeven te worden omvat door de inkjetprintinrichting. De 25 beschreven bestralingsmiddelen kunnen evenzeer los van een dergelijke inkjetprintinrichting worden opgesteld. De hiermee uit te voeren bestraling kan eventueel zelfs langere tijd na het aanbrengen van de hotmelt inkt worden uitgevoerd.

Voorts kan eventueel eenzelfde of delen van eenzelfde gebiede meerder malen worden 30 bestraald om bijvoorbeeld onegaliteiten in een bestralingsprofiel uit te middelen

Tenslotte zijn in Fig. 7 enige voorbeelden gegeven waarin de verschillende gradaties van uitvloeiingen van een patroon gevormd door losse druppels hotmelt inkt op papier als ontvangstmateriaal is geïllustreerd. Hierbij geeft Fig. 7A de op papier 1008572 14 gespoten hotmelt inkt druppels weer zonder dat hierbij het papier of de inkt verwarmd is geweest. Dit voorbeeld komt overeen met de in Fig. 4A schematisch weergegeven situatie. In Fig. 7A zijn kleine, donkere en scherp begrensde kernen (gebied 16 in Fig. 4A) te onderscheiden met een diameter van ongeveer 70 pm. De hechting aan het 5 ontvangstmateriaal is hierbij onvoldoende ongezien de hotmelt inkt nog onvoldoende in het papier is gepenetreerd.

In Fig. 4B is de situtatie weergegeven zoals wordt verkregen na conventionele verwarming gedurende enige tijd in een oven met temeperatuur vlak bij de smeltemperatuur van de hotmelt inkt. Hierbij zijn nog steeds scherp begrensde donkere 10 kernen te onderscheiden maar nu ook een begin van uitvloeiing van de hotmelt inkt in het papier. Deze uitvloeiing kenmerkt zich echter door een onvoldoende optische dichtheid en blijkt een nog een onvoldoende hechting te geven.

In Fig. 4C is de situatie weergegeven na nog langere verwarming in een oven met temperaturen boven de smeltemperatuur van de hotmelt inkt. De overeenkomstige 15 situatie is schematisch in Fig. 4C weergegeven. Hierbij is de hotmelt inkt dusdanig ver in het papier getrokken dat de optische dichtheid onvoldoende is. Voorts is nu een onregelmatig verloop van de uitvloeiing van de hotmelt inkt waarneembaar; het zogenaamde featheren.

In Fig. 4D is de situatie weergegeven na verwarming overeenkomstig de uitvinding. De 20 overeenkomstige situatie is schematisch in Fig. 4B weergegeven. Hierbij is nu een grotere, maar nog steeds donkere en scherp begrensde kern gevormd met een diameter van ongeveerd 210 pm (gebied 20 in Fig. 4B). De hechting aan het ontvangstmateriaal en de optische dichtheid is hierbij voldoende.

1008572

Claims (17)

1. Inkjetprintinrichting omvattende middelen voor het beeldmatig op een ontvangstmateriaal aanbrengen van hotmelt inkt, met het kenmerk dat de 5 inkjetprintinrichting stralingsmiddelen omvat voor het bestralen van het van hotmelt inkt voorziene ontvangstmateriaal met straling met een zodanige energie en in een zodanig korte tijd dat de hotmelt inkt ten minste voor een deel in het ontvangstmateriaal penetreert zonder dat hierbij zichtbare feathering optreedt.

2. Inkjetprintinrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de korte tijd ten minste een aaneengesloten tijdsspanne van hooguit 0, 5 seconde omvat.

3. Inkjetprintinrichting volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de ten minste éne aaneengesloten tijdspanne een waarde heeft welke ligt tussen 1en 1000 ps.

4. Inkjetprintinrichting volgens één van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de stralingsmiddelen een gasontladingslamp omvatten.

5. Inkjetprintinrichting volgens één van de voorgaande conclusies, met het 20 kenmerk, dat de grootste energie-inhoud van de straling in het golflengtebereik van 400 tot 1700 nm ligt.

6. Inkjetprintinrichting volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat de hoeveelheid op het ontvangstmateriaal vallende hoeveelheid stralingsenergie in het golflengtebereik 25 van 400 tot 1700 nm tussen 0,5 en 5 Joule/cm2 bedraagt.

7. Inkjetprintinrichting volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat de hoeveelheid op het ontvangstmateriaal vallend stralingsenergie In het golflengtebereik van 400 nm tot 700 nm ligt tussen 0,25 en 2 Joule/cm2. 30

8. Werkwijze voor het vormen van een beeld van hotmelt inkt op 1008572 ontvangstmateriaal, de werkwijze omvattend het met een inkjet printkop spuiten van druppels vloeibare hotmelt inkt op ontvangstmateriaal overeenkomstig aan de inkjet printkop toe te voeren elektrische beeldsignalen, 5 het verwarmen van de op het ontvangstmateriaal aangebrachte hotmelt inkt, gekarakteriseerd door, de verwarming van de hotmelt inkt door middel van straling met een zodanige energie en In een zodanig korte tijd dat de hotmelt voor ten minste een deel in het ontvangstmateriaal penetreert zonder dat zichtbare feathering optreedt. 10

9. Werkwijze volgens conclusie 8, gekarakteriseerd door het bestralen van de hotmelt inkt gedurende ten minste een aaneengesloten tijdsspanne van hooguit 0, 5 seconde

10. Werkwijze volgens conclusie 9, gekarakteriseerd door dat de ten minste éne aaneengesloten tijdspanne een waarde heeft welke ligt tussen 1 en 1000 ps.

11. Werkwijze volgens één van de conclusies 8, 9 of 10, gekarakteriseerd door het bestralen van de hotmelt inkt met een gasontladingslamp. 20

12. Werkwijze volgens één van de conclusies 8 tot en met 11, gekarakteriseerd door het bestralen van de hotmelt inkt met straling waarvan de grootste energie-inhoud in het golflengtebereik van 400 tot 1700 nm ligt.

13. Werkwijze volgens conclusie 12, gekarakteriseerd door het bestralen van de hotmelt inkt waarbij de op het ontvangstmateriaal vallende hoeveelheid stralingsenergie in het golflengtebereik van 400 tot 1700 nm tussen 0,5 en 5 Joule/cm2 bedraagt.

14. Werkwijze volgens conclusie 13, gekarakteriseerd door het bestralen van de 30 hotmelt inkt waarbij de op het ontvangstmateriaal vallende hoeveelheid stralingsenergie in het golflengtebereik van 400 tot 700 nm tussen 0,25 en 2 Joule/cm2 1008572 ligt.

15. Hotmelt inkt geschikt voor toepassing in een inkjetprintinrichting volgens één van de conclusies 1 tot en met 7, met het kenmerk, dat deze aanvullend een infrarood 5 absorberende stof omvat.

16. Hotmelt inkt volgens conclusie 16, met het kenmerk, dat de infrarood absorberende stof voornamelijk werkzaam is in het golflengtebereik van 700 tot 1700 nm. 10

17. Een combinatie van hotmelt inkten volgens conclusie 15 of 16 waarbij de combinatie ten minste twee hotmelt inkten voor twee verschillende kleuren uit de groep van kleuren gevormd door C, Μ, Y of K omvat, met het kenmerk, dat de hoeveelheid infrarode straling absorberende stof van een eerste hotmelt inkt 15 voor ten minste een eerste kleur verschillend is van de hoeveelheid infrarode straling absorberende stof van een tweede hotmelt inkt voor ten minste een tweede kleur, zodanig dat na een gelijktijdig verwarmen van beide van de op een ontvangstmateriaal beeldmatig aangebrachte eerste en tweede hotmelt inkten door middel van dezelfde 20 straling gedurende dezelfde korte tijd met een dusdanige energie dat de ten minste eerste en tweede hotmelt inkten in gelijke mate ten minste voor een deel het ontvangstmateriaal penetreren zonder dat zichtbare feathering optreedt. 1008572