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Dokumentenidentifikation DE69703472T2 17.05.2001
EP-Veröffentlichungsnummer 0826513
Titel Vorrichtung und Verfahren zur Wiedereinbringung von Farbstoff in ein Farbstoffdonorelement eines thermischen Druckers
Anmelder Eastman Kodak Co., Rochester, N.Y., US
Erfinder Harrison, Daniel Jude, Rochester, New York 14650-2201, US;
Dawson, Susan Lee, Rochester, New York 14650-2201, US
Vertreter Lewandowsky, K., Dipl.-Ing., Pat.-Anw., 73033 Göppingen
DE-Aktenzeichen 69703472
Vertragsstaaten DE, FR, GB
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 18.08.1997
EP-Aktenzeichen 972025316
EP-Offenlegungsdatum 04.03.1998
EP date of grant 08.11.2000
Veröffentlichungstag im Patentblatt 17.05.2001
IPC-Hauptklasse B41M 5/38
IPC-Nebenklasse B41J 31/16   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ohmsche Thermodrucker im Allgemeinen und ohmsche Thermodrucker mit einem wiederverwendbaren Farbstoffgeberelement im Besonderen.

Farbstofftransfer-Thermodrucker arbeiten mit einem Farbstoffgeberelement, das blattförmig ausgebildet sein kann, in der Regel aber in Form eines Bandes von als Folie einer Vorratsrolle zu einer Aufwickelrolle transportiert wird. Das Farbstoffgeberelement läuft dabei zwischen einem Druckkopf und einem Farbstoffempfangselement durch. Der Thermodruckkopf umfasst eine lineare Anordnung ohmscher Heizelemente. Im Betrieb werden die ohmschen Heizelemente des Druckkopfs im Abhängigkeit von Daten aus einer Druckkopf-Steuerschaltung selektiv bestromt. Dadurch wird das von den Daten aus der Druckkopf-Steuerschaltung definierte Bild auf das Empfangselement übertragen.

Sehr problematisch bei dieser Technik ist die Tatsache, dass die für den Thermodruck benutzten Farbstoffgeberelemente im Allgemeinen nur für eine einmalige Verwendung vorgesehen sind. Obwohl das Element mindestens den dreifachen Flächeninhalt des Ausdrucks aufweist und genug Farbstoff zum Erzeugen eines durchgehend eingefärbten Bildes enthält, wird daher immer nur ein Bruchteil dieses Farbstoffs verwendet.

Nach dem Drucken eines Bildes kann das Farbstoffgeberelement nicht ohne weiteres wieder verwendet werden, obwohl dies bereits Gegenstand verschiedener Patente war. Eine Wiederverwendung der Farbstoffgeberelemente scheitert vor allem daran, dass der Farbstoffübertragungsvorgang sehr empfindlich auf die Konzentration des Farbstoffs in der Geberschicht reagiert. Beim ersten Druckvorgang wird Farbstoff selektiv aus der Schicht entfernt, sodass sich deren Konzentration ändert. Bei weiteren Druckvorgängen ist der Wirkungsgrad der Übertragung in Bereichen des Geberelements, die bereits abgebildet worden sind, geringer als in Bereichen, die noch nicht abgebildet worden sind. Dies hat zur Folge, dass auf weiteren Ausdrucken ein Geisterbild erscheint.

Wegen der dafür erforderlichen großen Bandfläche und der großen Überschussmenge des Farbstoffs, mit dem das Geberelement beschichtet wird, sind die Verbrauchskosten für den Einsatz nur einmal verwendeter Geberbänder hoch. Obwohl mit dieser Technik Halbton-Farbdrucke hoher Qualität erzeugt werden können, ist es daher wünschenswert, eine Lösung zu finden, die alle Vorteile des Farbstofftransfer-Thermodrucks bietet, gleichzeitig aber die mit dem Einsatz nur einmal verwendeter Geberelemente verbundenen Beschränkungen aufhebt.

Entsprechende Versuche sind bereits von anderer Seite unternommen worden. So beschreibt US-A-5 334 574 ein wiederverwendbares Farbstoffgeberband für den Farbstofftransfer-Thermodruck. Dieses wiederverwendbare Band weist mehrere Farbstoff enthaltende Schichten auf, die das Ausdiffundieren von Farbstoff aus der Geberfolie begrenzen. Infolgedessen kann das Band zur Herstellung mehrerer Ausdrucke verwendet werden. Außerdem kann das Band mit geringerer Geschwindigkeit laufen als die Farbstoffempfangsfolie, was den möglichen Nutzungsgrad weiter erhöht. Wiederverwendbare Farbstofftransfer-Thermodruckbänder sind somit an sich bekannt. Damit diese Bänder mehrmals verwendet werden können, wird bei deren Einsatz jedoch versucht, das Ausdiffundieren von Farbstoff aus dem Band zu steuern, statt eine Rückführung von Farbstoff in das Band durch Rediffusion zu ermöglichen, wie dies die vorliegende Erfindung vorsieht.

Die Erfindung betrifft im weitesten Sinne ein Gerät zum Wiederaufbringen eines Farbstoffs auf ein Farbstoffgeberelement eines Farbstofftransfer-Thermodruckers mit einem Farbstoffgeber-Thermoelement und einer Druckstation, in der Farbstoff bildweise vom Farbstoffgeberelement auf ein Empfangselement übertragen wird, wobei der Farbstoff mindestens teilweise vom Farbstoffgeberelement entfernt wird, gekennzeichnet durch:

- einen Behälter, der einen Vorrat an Farbstoff enthält, und

- eine Vorrichtung zum Übertragen des Farbstoffs vom Behälter zum Farbstoffgeberelement durch Farbstoffdiffusion in das Farbstoffgeberelement,

- wobei der Behälter eine diffusionsgesteuerte, durchlässige Membrane aufweist, durch die Farbstoff zum Farbstoffgeberelement gelangt.

Die Erfindung betrifft ferner im weitesten Sinne ein Verfahren zum VViederaufbringen eines Farbstoffs auf ein Farbstoffgeberelement eines Farbstofftransfer-Thermodruckers, wobei ein Farbstoffgeber-Thermoelement und eine Druckstation bereitgestellt werden, in der Farbstoff bildweise vom Farbstoffgeberelement auf ein Empfangselement übertragen wird, wobei Farbstoff mindestens teilweise vom Farbstoffgeberelement entfernt wird, gekennzeichnet durch die Schritte:

- Bereitstellen eines Behälters, der einen Vorrat an Farbstoff enthält, und

- Übertragen des Farbstoffs vom Behälter zum Farbstoffgeberelement durch Farbstoffdiffusion in das Farbstoffgeberelement durch eine diffusionsgesteuerte, durchlässige Membrane.

Durch die vorliegende Erfindung wird ein Gerät zum Wiederaufbringen eines Farbstoffs auf ein Farbgeberelement eines Farbstofftransfer-Thermodruckers geschaffen. Ein Behälter, der einen Vorrat an Farbstoff und Farbstoffträger enthält, weist eine diffusionsgesteuerte, durchlässige Membrane auf. Die diffusionsgesteuerte, durchlässige Membrane verhindert eine Diffusion des Farbstoffträgers. Infolgedessen teilt sich der Farbstoff zwischen dem Behälter und dem Farbstoffgeberelement auf, der Farbstoffträger dagegen nicht. Der Behälter kann auch eine mit einer diffusionsgesteuerten, durchlässigen Membrane bedeckte poröse Unterschicht aufweisen, durch die der Farbstoff von der Unterschicht zum Farbstoffgeberelement gelangt. Der Behälter kann ferner auch eine Walze sein, wobei die Membrane eine zylindrische Abdeckung für die Unterschicht bildet.

Bei diesem Verfahren wird Farbstoff thermisch von einem Behälter auf ein entleertes Feld des Farbstoffgeberelements übertragen. Der Farbstoff und ein Farbstoffträger sind im Behälter enthalten. Der Behälter ist mit einer diffusionsgesteuerten, durchlässigen Membrane bedeckt. Wenn Wärme zugeführt wird, diffundiert der Farbstoff durch die Membrane und gelangt zu dem Feld des Farbstoffgeberelements. Der Farbstoff teilt sich zwischen dem Behälter und dem Feld des Farbstoffgeberelements auf und stellt dadurch die ursprüngliche Farbstoffkonzentration wieder her.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines in der Zeichnung dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Die Zeichnung zeigt eine schematische Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Thermodruckers mit einem Farbstoffgeberband.

Die nachfolgende Beschreibung konzentriert sich auf Elemente, die Bestandteil des erfindungsgemäßen Geräts sind oder mit diesem unmittelbar zusammenwirken. Hier nicht ausdrücklich dargestellte oder beschriebene Elemente können in verschiedenen Formen ausgebildet sein, die dem Fachmann bekannt sind.

Wie in der Zeichnung dargestellt, ist ein wiederverwendbares Farbstoffgeberelement vorgesehen, beispielsweise in Form eines um zwei Rollen 12 und 14 geführten Bandes 10. Mindestens eine der beiden Rollen wird angetrieben, um das Band 10 an einer Vielzahl von Farbstoffbehälterwalzen 16, 18 und 20, einem oder mehreren Tintenrückführungsköpfen 22 und einem Druckkopf 24 in einer Druckstation vorbeizuführen.

Das als Geberelement dienende Band 10 besteht aus einem Träger 26 und einem Farbstoffgeberelement, wie zum Beispiel einer Vielzahl von Farbstoffgeberfeldern 28, 30 und 32. Als Träger für das erfindungsgemäße Farbstoffgeberelement kann jeder beliebige Werkstoff verwendet werden, sofern dieser formstabil und gegen die von dem Laser oder dem Thermokopf abgegebene Wärme beständig ist. Geeignete Werkstoffe sind u. a. Aluminium oder andere Metalle, rußgefüllte Polymere, Verbundstoffe aus Metall und Polymere, wie zum Beispiel mit 50-100 nm Metall metallisierte Polymere, Polyester, wie zum Beispiel Polyethylentherephthalat, Polyethylennaphthalat, usw., Polyamide (wie zum Beispiel Nomex), Polycarbonate, Celluloseester, wie zum Beispiel Celluloseacetat, Fluorpolymere, wie zum Beispiel Poly(vinylidenfluorid) oder Poly(tetrafluorethylen-co-hexafluoropropylen), Polyether, wie zum Beispiel Polyoxymethylen, Polyacetalharze, Polyolefine, wie zum Beispiel Polystyrol, Polyethylen, Polypropylen oder Methylpentenpolimere, und Polyimide, wie zum Beispiel Polyimidamide und Polyetherimide. Der Träger hat im Allgemeinen eine Dicke von etwa 5 um bis etwa 200 um und kann gegebenenfalls auch mit einer Unterlage unter Verwendung der in US-A-4 695 288 oder US-A-4 737 4186 beschriebenen Werkstoffe beschichtet werden.

Bei der dargestellten Ausführungsform bildet das Farbstoffgeberelement für jede Farbe ein eigenes Farbstoffgeberfeld auf dem Träger. Stattdessen kann jedoch auch ein Farbstoffgeberelement verwendet werden, das sich durchgehend über die ganze Oberfläche des Trägers erstreckt. In diesem Fall unterteilt die Maschinenlogik das Gesamtelement in Einzelbereiche für die verschiedenen Farben. Ebenso können auch mehr als drei Felder verwendet werden. Der Farbstoffgeber ist in einem polymeren Bindemittel, wie zum Beispiel Cellulose und Cellulosederivaten, dispergiert. Dafür eignen sich u. a. Celluloseacetathydrogenphathlat, Celluloseacetat, Celluloseacetatpropionat, Celluloseacetatbuthyrat und Cellulosetriacetat, Pohy(vinylacetal), Poly(vinylalkohol-co-butyral) und alle in US-A-4 700 207 beschriebenen Polymere, Polyurethane, Polyester, Polyamide, Polyacrylamide, Acrylate, Poly(vinylalkohol), Polyimide, Polyether, Polystyrol, Poly(siloxane), Polysulfon, Polycarbonat, Acrylharzderivate, Gelatine, Polyolefin, Poly(nitril), Poly(diene), Polyacetal, Polybutyral und deren Copolymere.

Ein herkömmliches Farbstoffempfangselement 34 wird von zwei Bandantriebsrollen 38 und 40 durch einen Walzenspalt zwischen dem Druckkopf 24 und einer Andrückwalze 36 gezogen. Das Farbstoffempfangselement 34 ist an sich bekannt und besteht aus einem Träger 42 und einer Empfangsschicht 44. Durch bildweise Aktivierung des linearen Druckkopfs 24 wird Farbstoff aus dem Farbstoffgeberelement des Bandes 10 in die Farbstoffempfangsschicht des Elements 34 übertragen. Dabei wird der Farbstoff mindestens zum Teil bildweise aus Abschnitten der Farbstofffelder entfernt.

Die Farbstoffbehälterwalzen 16, 18 und 20 weisen eine durchlässige Membrane auf. Geeignete Membranwerkstoffe sind beispielsweise Cellulose und derivatisierte Cellulosederivate, jeweils für sich allein oder in Mischung mit anderen Komponenten, Polyester, Polyamide, Polysulfon, vernetztes Polysterol, Phenol/Formaldehydharz und fluorhaltige Polymere, u. a. Polytetrafluorethylen und Polyvinylidenfluorid, Polycarbonat, Poly(vinylalkohol) und siliciumhaltige Polymere. Zur Herstellung der Membranen kann eine dichte Polymerschicht auf eine poröse Unterschicht aufgebracht werden. Die polymeren Membranen können vernetzt werden, um die Durchlässigkeit weiter zu verringern.

Die Farbstoffbehälterwalzen 16, 18 und 20 können durch nicht drehbare Dochte aus ähnlichen Werkstoffen ersetzt werden.

Den Farbstoffvorratswalzen gegenüber ist jeweils ein Tintenrückführungskopf (22) (in der Zeichnung ist nur ein Kopf dargestellt) angeordnet. Die Walzen werden, wie jeweils erforderlich, selektiv gehoben und durch Senken mit dem Band 10 in Berührung gebracht. Wenn eine Farbstoffbehälterwalze auf das Band abgesenkt und der zugehörige Tintenrückführungskopf aktiviert wird, wird das Farbstoffgeberelement durch Wärme und/oder Druck zwischen der Farbstoffbehälterwalze und dem Band 10 erneut mit Tinte versorgt und die entleerte Farbstoffgeberschicht des Feldes erneut mit Farbstoff aus der Farbstoffbehälterwalze gesättigt.

Bei diesem Verfahren wird der Farbstoff thermisch aus einem Behälter an das entleerte Geberfeld übertragen. Der Farbstoff und ein Farbstoffträger sind in dem Behälter enthalten. Der Behälter ist mit einer diffusionsgesteuerten durchlässigen Membrane bedeckt. Wenn Wärme zugeführt wird, diffundiert der Farbstoff durch die Membrane und gelangt zu dem Geberfeld. Der Farbstoff teilt sich zwischen dem Behälter und dem Geberfeld auf und stellt die ursprüngliche Farbstoffkonzentration wieder her.

Erfindungsgemäß trennt sich der Farbstoff während der Rediffusion von dem Lösemittel. Eine halbdurchlässige Membrane sorgt dafür, dass nur der Farbstoff aus dem Farbstoffvorrat in das Geberelement ausdiffundieren kann. Das Lösemittel wird im Vorrat zurückgehalten. Bei anderen Nachfüllverfahren muss das Lösemittel entweder vor dem Nachfüllen (Zwischenübertragung) oder nach erfolgter Übertragung des Farbstoffs an das Geberband entfernt werden. Bei diesen alternativen Verfahren müssen die Lösemittel flüchtig sein. Außerdem hat das Entfernen des Lösemittels eine komplexere Ausführung des Geräts und prozessbedingte Gesundheits- und Sicherheitrisiken zur Folge.

Für die Übertragung des Farbstoffs aus dem Behälter durch die halbdurchlässige Membrane ist ein Lösemittel als Farbstoffträger möglicherweise nicht erforderlich. Bei Übertragung eines festen Farbstoffs würde der Farbstoff schmelzen und zur erneuten Versorgung des Geberfeldes mit Tinte durch die Membrane diffundieren.


Anspruch[de]

1. Gerät zum Wiederaufbringen eines Farbstoffs auf ein Farbstoffgeberelement (28, 30, 32) eines Farbstofftransfer-Thermodruckers mit einem Farbstoffgeber- Thermoelement und einer Druckstation (24), in der Farbstoff bildweise vom Farbstoffgeberelement auf ein Empfangselement (34) übertragbar ist, wobei Farbstoff teilweise vom Farbstoffgeberelement entfernt wird, gekennzeichnet durch

- einen Behälter (16, 18, 20), der einen Vorrat an Farbstoff enthält, und

- eine Vorrichtung (22) zum Übertragen des Farbstoffs vom Behälter zum Farbstoffgeberelement durch Farbstoffdiffusion in das Farbstoffgeberelement,

- wobei der Behälter eine diffusionsgesteuerte, durchlässige Membrane aufweist, durch die Farbstoff zum Farbstoffgeberelement gelangt.

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zum Übertragen des Farbstoffs vom Behälter zum Farbstoffgeberelement einen Tintenrückführungskopf (22) aufweist, der dem Behälter Wärme zuführt, wodurch der Farbstoff durch die Membrane diffundiert und zum Farbstoffgeberelement gelangt.

3. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter Farbstoff und einen Farbstoffträger umfaßt und die diffusionsgesteuerte, durchlässige Membrane eine Diffusion des Farbstoffträgers verhindert.

4. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter eine mit einer diffusionsgesteuerten, durchlässigen Membrane bedeckte poröse Unterschicht aufweist, und dass Farbstoff durch die Membrane hindurch von der Unterschicht zum Farbstoffgeberelement gelangt.

5. Gerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter eine Walze (16, 18, 20) ist und die Membrane eine zylindrische Abdeckung für die Unterschicht bildet.

6. Verfahren zum Wiederaufbringen eines Farbstoffs auf ein Farbstoffgeberelement eines Farbstofftransfer-Thermodruckers, wobei ein Farbstoffgeber-Thermoelement und eine Druckstation bereitgestellt werden, in der Farbstoff bildweise vom Farbstoffgeberelement auf ein Empfangselement übertragen wird, wobei Farbstoff teilweise vom Farbstoffgeberelement entfernt wird, gekennzeichnet durch die Schritte:

- Bereitstellen eines Behälters, der einen Vorrat an Farbstoff enthält, und

- Übertragen des Farbstoffs vom Behälter zum Farbstoffgeberelement durch Farbstoffdiffusion in das Farbstoffgeberelement,

- wobei der Farbstoff vom Behälter durch eine diffusionsgesteuerte, durchlässige Membrane übertragen wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter Farbstoff und einen Farbstoffträger enthält und der Farbstoff ohne den Farbstoffträger vom Behälter aus durch eine diffusionsgesteuerte, durchlässige Membrane hindurch übertragen wird.







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