JPH09511459A - インキを記録媒体に転写するための熱電気式の印刷機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 印刷ドラム（１０）が印刷エレメント（３０）を含んでいる。印刷エレメント（３０）が印刷ドラム（１０）の表面内の凹所として形成されている。印刷エレメント（３０）はマトリックス列の形式で配置されている。印刷ドラム（１０）は印刷エレメント（３０）から成る１つよりも多くのマトリックス列（３３）を有している。各印刷エレメント（３０）は選択的に作動可能な１つの加熱装置（３１）を含んでおり、該加熱装置が印刷エレメント（３０）内に受容されたインキ（１３）を加熱できるようになっており、インキが加熱に際して形成されるガス気泡によって印刷エレメント（３０）から記録媒体（１４）に向けて放出される。印刷エレメント（３０）がインキステーション（１１）でインキを充填される。

Description

【発明の詳細な説明】 インキを記録媒体に転写する ための熱電気式の印刷機 本発明は、インキを記録媒体に転写するための熱電気式の印刷機に関する。種 々の熱電気式の印刷機が公知である： サーモ・印刷（Thermo-Drucken）においては、感熱式のペーパが加熱可能な印 刷ヘッドを用いてペーパの選ばれた箇所の加熱によって、加熱された箇所を変色 させることに基づき印刷される。 熱転写印刷法（Thermotransferdruckverfahren）においては、支持体シート上 のカラーのワックス層が加熱可能な印刷エレメントを用いて部分的に溶融されて 、ペーパ上に転写される。 サーモインキ印刷機（Thermotintendruckwerk）においては、インキがノズル から記録媒体上に噴射される。ノズルが加熱装置を有しており、加熱装置が各ノ ズルに対して個別に作動可能である。ノズル内にあるインキが加熱装置によって 加熱されて、これによってガス気泡を生ぜしめ、ガス気泡がインキをノズルから 追い出す。 この場合、インキとしては色素顔料を含む液体が用いられる。該液体はほぼ３ ５０°までの耐熱性で、か つ無害で−例えば水ベース（Wasserbasis）で作られていて−、ノズル内での沈 積の原因となるものではない。 通常、ノズルは印刷ヘッド内に配置されている。ノズルヘッドはインキ貯蔵部 を有しており、インキ貯蔵部からインキが毛管作用に基づきノズルに供給される 。熱電気式の変換器（バブル・ジェット：bubble-jet）を備えたこのようなイン キ印刷機の最大の噴射周期数は、ほぼ４ｋＨｚに制限されている。滴の大きさに 応じて、インキは次の噴射過程のためのインキが毛管作用によって吸い込まれる までに２５０μｓ及びそれ以上を必要とする。これに対して、ノズル内の加熱エ レメントのためのほぼ５乃至１０μｓの制御時間及び滴形成までのほぼ５０μｓ の時間は、比較的に短い。 米国特許第４７８５３１１号明細書により、円筒形の印刷ローラが公知であり 、印刷ローラの周壁が高粘性のインキのためのマトリックス状に配置された多数 の貫通孔を有している。インキは印刷ローラの内部に貯蔵されている。各貫通孔 には選択的に制御可能な加熱エレメントが配設されており、加熱エレメントを用 いて貫通孔を介したインキの流過が行われるようになっている。インキは重力に 基づき直接に記録媒体上に流れ、記録媒体が印刷ローラの、開放された貫通孔の 領域に位置する表面と接触している。 公知の印刷ローラを用いて印刷速度が高められる。 印刷ローラと記録媒体との原理的に必要な直接接触によって、貫通孔を汚して、 その結果、印刷像の品質を低下させる恐れがある。さらに印刷ローラと記録媒体 との間の直接接触によって必然的に、貫通孔を印刷像解像に応じてエンドレスマ トリックスとして印刷ローラ上に配置する必要がある。これによって印刷像解像 の精細度が制限されており、それというのは大きな数の貫通孔が電気的に１つの 制御ユニットに接続されねばならず、接続距離は任意に縮小できないからである 。印刷ローラ内へのインキの貯蔵によって、インキの交換が極めて困難である。 本発明の課題は、インキを記録媒体に転写するための熱電気式の印刷機を提供 して、該印刷機が印刷像解像、印刷像品質を損なうことなしにかつ熱電気式の印 刷機の整備を妨げることなしに印刷速度を可能にすることである。 前記課題は本発明の請求の範囲１項に記載の構成によって解決される。本発明 の有利な構成が従属項に記載してある。 印刷ドラムへの印刷エレメントの１つよりも多くのマトリックス列の配置及び 印刷ドラムの表面からの印刷エレメントへのインキの充填によって、著しく任意 の印刷像解像において高い印刷品質が印刷速度を増大させて達成される。印刷ド ラムの周囲に配置されたインキステーションの交換によっって、印刷像のインキ が簡単に交換される。高い印刷速度が印刷エレメントの複数倍の配置に基づき達 成される。これによって、印刷エレメント内へのインキの充填のための時間及び 熱的に安定化のための時間が比較的に長くなる。２０ｋＨｚの噴射周期数が達成 される。２つのマトリックス列のいわゆるオーバーラップ的な制御（ueberlappe nde Ansteuerung）によって噴射周期数が４０ｋＨｚ以上に高められる。オーバ ーラップ的な制御においては、後続の噴射過程が既に目下の噴射過程の行われて いる間に導入される。印刷ドラムに配置された印刷エレメント、印刷エレメント 内に配置された加熱エレメント及びエネルギ供給のために必要な導体路から成る マトリックス列は、半導体技術によって公知の製造技術を用いて形成される。 本発明の別の構成に基づき、インキステーションが分配ローラを有しており、 分配ローラの表面が印刷ドラムの表面に対して接線方向に転動する。分配ローラ は、分配ローラに沿って延びてインキを満たされた槽内に部分的に沈み込んでい る。従ってインキはインキドラムの全長にわたって均一に調量されて印刷ドラム に近づけられて、印刷エレメント内に充填される。 本発明の別の構成に基づき、印刷ドラムの運動方向で転動領域の後方にかきと り条片を配置してあり、かきとり条片が印刷ドラムの表面に沿って延びていて、 表面から余剰のインキをかきとるようになっている。 これによって、余剰のインキがインキステーションに戻される。印刷ドラムの表 面に場合によってあるインキ残留物がクリーニングされる。クリーニング効果が 本発明の構成によって印刷ドラムの套壁面を疎水性及び／又は疎油性の保護層に よって形成することに基づき助成される。疎水性及び／又は疎油性の保護層を選 ぶかどうかは、使用するインキに関連している。 さらに本発明の別の構成により、印刷ドラムの周囲に、必要に応じて印刷ドラ ムの表面と接触するクリーニングステーションを配置してあり、インキドラムが 長い印刷休止中に若しくは場合によって必要なクリーニング時間中に付着したイ ンキ若しくは汚れを除去される。 本発明の別の構成により、記録媒体が中間支持体として構成されており、該中 間支持体が対向圧装置の領域で印刷材料に対して転動され、これによって印刷像 が印刷材料に転写されるようになっている。中間支持体によって、印刷ドラムに 対する印刷材料、例えばペーパの直接的な影響が避けられる。これによって、印 刷機の信頼性及び印刷像の品質がさらに高められる。同時に、印刷ドラムの耐用 年数が高められる。有利には、中間支持体が弾性的な材料、例えばゴム若しくは シリコンから製造されている。これによって中間支持体が、例えばラベル印刷の 際の印刷材料の粗い表面若しくは不均一な形に適合される。さらに印刷ドラムか ら中間支持体への転写の際に印刷ドラムの表面と中間支持体の表面との間の一様 な間隔が得られ、これによって印刷像の不鮮明さが避けられる。 本発明の別の構成に基づき、中間支持体に複数の印刷ドラムが配属されている 。異なる印刷ドラムの印刷エレメントが異なる色のインキで満たされる。これに よって多色刷りが実施できる。個別の印刷エレメントにおける転写が中間支持体 に対して無接触で行われるので、インキ引きずりが排除されている。 次に本発明の実施例を図面に基づき詳細に説明する。 図１はインキを記録媒体に転写するための、印刷ドラム及び該印刷ドラムのた めのインキステーションを備えた熱電気式の印刷機を示す図であり、図２はエン ドレスマトリックスとしての印刷エレメントを備えた印刷ドラムを示す図であり 、図３は図２の印刷ドラムの表面の部分図であり、図４は印刷エレメントのため の制御ユニットを備えた図２の印刷ドラムの端面図であり、図５は印刷エレメン トの断面図であり、図６は軸線方向に延びる４つのマトリックス列を備えた印刷 ドラムを示す図であり、図７は図６の異なるマトリックス列内の１つの行の加熱 装置の制御のための原理的な制御回路図であり、図８は図６のマトリックス列の 個別の印刷エレメントを示す図であり、図９は図６の印刷エレメントの断面図で あり、図０は端面間を対角 線に延びるマトリックス列を備えた印刷ドラムを示す図であり、図１１は図１０ の個別の印刷エレメントを備えた印刷ドラムの表面の部分図であり、図１２は図 １０の印刷エレメントの断面図であり、図１３は印刷ドラムと記録媒体との間に 中間支持体を備えた熱電気式の印刷機を示す図であり、かつ図１４は中間支持体 に配設された複数の印刷ドラムを備えた熱電気式の印刷機を示す図である。 インキ１３を記録媒体１４に転写すための熱電気式の印刷機は、円筒形の印刷 ドラム１０を有しており、印刷ドラムは回転方向１５で回転する。記録媒体１４ は転写箇所１８を記録媒体搬送方向１６に向けて印刷ドラム１０に対して所定の 間隔１７で案内して通過させられる。転写箇所１８で記録媒体搬送方向１６と印 刷ドラム１０の回転方向１５とが同じ方向に向けられている。転写箇所１８に転 写ローラ１９が配置されている。転写ローラ１９の対称平面が印刷ドラム１０の 回転軸線に対して平行に、かつ記録媒体搬送方向１６に対して直角に延びている 。転写ローラ１９と印刷ドラム１０との間を通して、記録媒体１４が搬送される 。記録媒体１４は記録媒体の幅全体にわたって転写ローラ１９に対して接線方向 に転動する。従って、転写ローラ１９によって記録媒体と印刷ドラム１０との間 の一様な間隔１７が保証されている。 熱電式の印刷機はさらにインキステーション１１を 有しており、インキステーションは印刷ドラム１０の周囲に配置されている。イ ンキステーション１１は円筒形の分配ローラ１２を有しており、分配ローラの表 面が印刷ドラム１０の表面に対して接線方向に転動する。分配ローラ２０はイン キ１３で満たされており、従って分配ローラ１２が部分的に、例えば周囲の半分 だけインキ１３内に沈み込んでいる。沈み込みに際して、分配ローラ１２はイン キ１３を受け取り、分配ローラに付着するインキ１３を印刷ドラム１０に移す。 十分な量のインキ１３を搬送するために、分配ローラ１２は多孔質の材料を含ん でいる。 回転方向１５で見て印刷ドラム１０と分配ローラ１２との間の転動領域の後方 にかきとり条片２１を配置してあり、かきとり条片が印刷ドラム１０の表面に沿 って延びていて、余剰のインキ１３を印刷ドラムの表面からかきとる。槽２０に よって余剰のインキ１３が受容されて、図示してない手段によって槽２０内のイ ンキ貯蔵部１３に供給される。 熱電気式の印刷機はさらにクリーニングローラ２２として構成されたクリーニ ングステーションを有している。クリーニングローラ２２は印刷ドラム１０に旋 回可能に配置されていて、印刷ドラム１０の幅全体にわたって印刷ドラムに対し て接線方向に転動するようになっている。クリーニングローラ２２の表面は吸収 性の材料、例えばフリースによって形成されている。 クリーニングローラ２２を印刷ドラム１０に向けて旋回させる場合には、インキ ステーション１１若しくはインキステーションの分配ローラ１２が印刷ドラム１ ０から離反旋回させられる。 印刷ドラム１０に、印刷ドラム１０の一方の端面側から他方の端面側へ延びる マトリックス列３３が配置されている。マトリックス列３３は多数の印刷エレメ ント３０から成っている。印刷エレメント３０は印刷ドラム１０の表面の凹所と して構成されており、凹所内に選択的に作動可能な加熱装置３１が配置されてい る。 図２及び図３に示してあるように、多数のマトリックス列３３は一様な間隔で 印刷ドラム１０上を軸線方向に延びている。列間隔３４は印刷像の解像の行間隔 ３５に相応している。従って、印刷エレメント３０の配置は、１つのエンドレス マトリックス（Endnlosmatrix）に相応する。２４０dpi（dots per inch）の解 像においては、列間隔３４及び行間隔３５は１／２４０インチ（Zoll）に相応す る。印刷エレメント３０の凹所の直径はほぼ５０μｍである。印刷エレメント３ ０の凹所内に配置された加熱装置３１は、行及び列導線４２，４３から成る配線 網によって選択的に作動可能である。このために、行及び列導線４２，４３が制 御ユニット４０に接続されている。 図４に示すように、制御ユニット４０は組み込まれ た複数の回路から成る１つのモジュールによって形成されていて、印刷ドラム１ ０の端面に配置されている。ボンディング若しくはレーザ溶接によって、行及び 列導線４２，４３に対する接続が行われる。印刷ドラム１０における制御ユニッ ト４０の配置によって、常に転写箇所１８に位置するマトリックス列３３が印刷 装置若しくはコピー装置からの印刷インフォメーションで負荷される。 印刷エレメント３０は図５に示す構成で形成されている。印刷ドラム１０のコ アを形成する支持体２３に第１の層２４が設けられている。第１の層２４内に行 導線（Spaltenleitung）２４が埋め込まれている。第１の層２４の上に配置され た第２の層２５内に列導線（Zeilenleitung）４３が埋め込まれている。行導線 ４２と列導線４３との間で該導線の交点に加熱装置３１が取り付けられている。 第２の層２５は交点に円筒形の貫通孔（Durchdringung）を有しており、貫通孔 は加熱装置３１まで達する凹所（Vertiefung）を形成している。凹所の領域で加 熱装置３１上に保護層２６を設けてあり、保護層が加熱装置３１とインキ１３と の直接的な接触を防止している。第２の層２５を被う第３の層２７が印刷ドラム １０の外套面（Mantelflaeche）を形成している。第３の層２７は、印刷エレメ ント３０の凹所と合致したロート状の貫通孔３６を有している。第３の層は疎水 性の材料から成っている。従って、ド ラム表面におけるインキ１３の堆積が避けられる。ロート状の貫通孔３６は、分 配ローラ１２による空気封入を防止して印刷エレメント３０の充填を助成する。 分配ローラ１２は印刷運転中は印刷ドラム１０と常に接触していて、インキ１ ３を印刷エレメント３０内に供給する。インキ１３は転写箇所１８まで印刷エレ メント３０内に留まり、かつそこでそれぞれの印刷インフォメーションに関連し て印刷エレメント３０から放出される。このために、列及び行導線４３，４２の 交点に配置された加熱装置（加熱抵抗）３１が電流を供給されて、加熱される。 この熱がインキ１３に伝導され、これによって蒸気気泡（Dampfblase）が発生す る。蒸気気泡はインキ１３をインキエレメント３０から追い出す。滴状のインキ １３が記録媒体１４にぶつかる。そこで、インキ滴は流れ広がり、従って印刷エ レメント３０の幾何学的にオーバーラップされない配置にもかかわらずつながっ た筆致（Schriftzug）が得られる。このようにしてインキ１３を放出した印刷エ レメント３０は、その後にインキステーション１１内で再びインキ１３を満たさ れる。 図６乃至図９に基づき、４つのマトリックス列３３が印刷ドラム１０の端面間 で印刷ドラム上を軸線方向に延びるように印刷ドラムに配置されている。印刷ド ラム１０の周囲はこの実施例では互いに絶縁された４つのセクタに分割されてい る。各セクタは、印刷ドラ ム１０のコアを形成する支持体２３から出発して次のような形式で構成されてい る：導電性の層３９が絶縁体２９を介して支持体２３上に設けられている。層３ ９は列導線４３として用いられる。層３９上にシート３８を配置してあり、シー トが印刷エレメント３０の備えられたマトリックス列及び配属の行導線４２を含 んでいる。個別のセクタは、セクタ間に設けられた絶縁体２８によって互いに電 気的に絶縁されている。印刷ドラム１０の１つの端面に、図４に示すように制御 ユニット４０を配置してあり、制御ユニットはシート形導体路（Folienleiterba hn）として形成された行導線４２及び列導線４３に接続されている。 制御ユニット４０は図７に示すように、行スイッチ４１及び列スイッチ４４を 有している。列スイッチ４４はそのつど転写箇所１８の領域に位置するマトリッ クス列３３を電圧源４５に接続する。与えられる印刷インフォメーションに基づ き行スイッチ４１を用いて印刷エレメント３０の加熱装置３０が電圧源４５に接 続される。加熱装置３０は３０乃至１００オームの電気的な抵抗を有していて、 電圧源４５によって５乃至４０ボルトの電圧で負荷される。 シート３８はプリント回路基板技術によって公知の方法を用いて形成されてい る。印刷エレメント３０はロート状の開口を備えた貫通孔によって構成されてお り、貫通孔が加熱装置３１によって閉じられている。 加熱装置３１はシート３８の下面まで達して、直接に層３９に接触させられる。 シート３８内には導体路４２が埋め込まれている。 シート３８の見込まれる熱負荷及び電圧源４５の電流負荷を考慮して、直接に 隣接する印刷エレメント３０がマトリックス列に沿って互いにずらされて、対称 線４６の両側に配置されている。印刷ドラム１０の回転速度が記録媒体１４の搬 送速度よりも大きくなっているので、対称線４６の一方若しくは他方の側に位置 する印刷エレメント３０の適当な制御によって、記録媒体１４へのインキ１３の 正確な位置での転写が保証されている。時間的にずらした制御によって電圧源４ ５の一様な電流負荷が得られる。 印刷ドラム１０におけるマトリックス列３３の配置の別の変化例が図１０及び 図１１に示してある。印刷ドラム１０上で２つのマトリックス列３３が対角方向 に印刷ドラム１０の端面間を延びている。印刷ドラム１０の回転速度が記録媒体 速度よりも大きくなっており、マトリックス列の個別の印刷エレメント３０が相 応に制御されて、インキ１３が正確な位置で記録媒体１４に転写される。前述の 実施例におけるように、印刷エレメント３０は行導線４２を介して制御ユニット ４０に接続されている。支持体２３上に図１２に基づき、加熱装置３１及び行導 線４２を含む層４７が設けられている。その上に、疎油性の材料から成る層４８ を配置してあり、該層は加熱装置３１の領域に貫通孔４９を有している。 図１３に基づき、図１の熱電気式の印刷機が中間支持体５１だけ拡大されてい る。中間支持体５１に、印刷像が前述の形式で形成された印刷ドラム１０を用い て移される。この場合、印刷ドラム１０がインキステーション１１、かきとり条 片２１、及びクリーニングステーション２２と協働する。中間支持体５１に移さ れた印刷像が転写箇所５６で記録媒体１４に転写される。 中間支持体５１は弾性的な外套面を備えた円筒形のローラとして形成されてい る。転写箇所５６で記録媒体１４が、互いに接線方向に転動する対向圧ローラ５ ５と中間支持ローラ５１との間を通して搬送される。印刷像が中間支持ローラ５ １と記録媒体１４との直接的な接触によって記録媒体に転写される。中間支持ロ ーラ５１の弾性的な表面は、記録媒体１４の粗い表面においても若しくはラベル 印刷のように記録媒体の不均一な表面形状においても高品質の転写が達成される ように作用する。さらに、中間支持ローラ５１の使用によって印刷ドラム１０が 記録媒体の通過によって印刷ドラム１０の近くの周囲に生じる汚れに対して保護 される。空間的な特別な分離手段（図示せず）、例えば印刷ドラム１０の構造に ほぼ完全に閉じられたケーシングによって、空間的な分離が達成される。 多色刷りに適した熱電気式の印刷機が図１４に示してある。中間支持体５０が 中間支持体５０上に形成された多色の印刷像を転写箇所５６へ搬送して、そこで 該印刷像が図１３に基づき中間支持体５０と対向圧ローラ５５との協働作用によ って記録媒体１４に転写される。中間支持体５０は中間支持ベルト（Zwischentr aegerband）として構成されており、中間支持ベルトが２つの転向ローラ５３， ５４間で搬送される。中間支持ベルト５０に沿って４つの転写ローラ１０．１， １０．２，１０．３，１０．４が配置されている。転写ローラ１０を用いてイン キ１３が中間支持体５０に移される。各転写ローラ１０にはインキステーション １１．１，１１．２１１．３，１１．４が配設されている。各インキステーショ ン１１は互いに異なる色のインキ１３で満たされている。それぞれ１つのかきと り条片２１．１，２１．２，２２．３，２２．４を用いて印刷ドラム１０の表面 からインキがかきとられる。印刷ドラム１０と中間支持体５０との間の転写過程 は、カラーの完全な印刷像が中間支持体５０上に存在して、中間支持体から転写 箇所５６に搬送されるように制御され、転写箇所で該印刷像が記録媒体１４に転 写される。記録媒体１４への転写の後に中間支持体５０に残るインキ残留物は、 最初の印刷ドラム１０．１の手前に配置されたクリーニングステーション５２に よって除去される。個別の印刷ドラム１０おける転写 が中間支持ベルト５０に対して接触なしに行われるので、インキ引きずりのおそ れはない。印刷ドラム１０の駆動装置の同期は公知の機械的若しくは電子的な手 段によって問題なく可能である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．インキを記録媒体に転写するための熱電気式の印刷機において、 −印刷ドラムを備えており、 −印刷ドラムに配置された印刷エレメントから成る１つよりも多くのマトリック ス列を備えており、印刷エレメントが印刷ドラムの表面に形成された凹所として 構成されており、凹所内に選択的に作動可能な加熱装置が配置されており、 −印刷ドラムの周囲に配置されたインキステーションを備えており、インキステ ーションを用いてインキが印刷ドラムの表面から印刷エレメント内に入れられる ようになっており、かつ −転写箇所を備えており、転写箇所で印刷インフォメーションに応じて加熱装置 が作動されて、インキが対応する印刷エレメントから記録媒体に追い出されるよ うになっていることを特徴とする、熱電気式の印刷機。 ２．インキステーションが、 −分配ローラを備えており、分配ローラの表面が印刷ドラムの表面に対して接線 方向に転動するようになっており、 −分配ローラに沿って延びる槽を備えており、槽がインキで満たされており、イ ンキ内に分配ローラが部分的に沈み込んでいる請求項１記載の熱電気式の印刷機 。 ３．印刷ドラムの運動方向で転動領域の後方に配置されたかきとり条片を備え ており、かきとり条片が印刷ドラムの表面に沿って延びていて、表面から余剰の インキをかきとるようになっている請求項２記載の熱電気式の印刷機。 ４．印刷ドラムの周囲に配置されたクリーニングステーションを備えており、 クリーニングステーションが必要に応じて印刷ドラムの表面と接触するようにな っている請求項１から３のいずれか１項記載の熱電気式の印刷機。 ５．印刷ドラムの套壁面を形成する疎水性及び／又は疎油性の保護層を備えて いる請求項１から４のいずれか１項記載の熱電気式の印刷機。 ６．印刷像解像に対応して配置されたエンドレスマトリックスとしての印刷エ レメントを備えている請求項１から５のいずれか１項記載の熱電気式の印刷機。 ７．印刷ドラム上を軸線方向に延びる少なくとも２つのマトリックス列を備え ており、マトリックス列の加熱エレメントが選択的に作動されるようになってい る請求項１から５のいずれか１項記載の熱電気式の印刷機。 ８．直接に隣接する印刷エレメントがマトリックス列に沿って互いにずらされ て、対称線の両側に配置されている請求項７記載の熱電気式の印刷機。 ９．印刷ドラムの端面間を対角線に延びるマトリックス列を備えている請求項 １から５のいずれか１項記載の熱電気式の印刷機。 １０．中間支持体として構成された記録媒体を備えており、該記録媒体が対向 圧装置の領域で印刷材料に対して転動され、これによって印刷像が印刷材料に転 写されるようになっている請求項１から９のいずれか１項記載の熱電気式の印刷 機。 １１．中間支持体に配設された複数の印刷ドラムを備えている請求項１０記載 の熱電気式の印刷機。 １２．選択的に作動可能な加熱装置のための制御ユニットを備えており、制御 ユニットが印刷ドラムに接続されている請求項１から１１のいずれか１項記載の 熱電気式の印刷機。