WO2011020608A2 - Programmierbarer stempel - Google Patents

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WO2011020608A2
WO2011020608A2 PCT/EP2010/005075 EP2010005075W WO2011020608A2 WO 2011020608 A2 WO2011020608 A2 WO 2011020608A2 EP 2010005075 W EP2010005075 W EP 2010005075W WO 2011020608 A2 WO2011020608 A2 WO 2011020608A2
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stamp
toner
matrix
pixels
base
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Andrzej Grzesiak
Ralf Becker
Stefan GÜTTLER
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Trodat GmbH
Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
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Trodat GmbH
Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
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    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03G—ELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
    • G03G15/00—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern
    • G03G15/22—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern involving the combination of more than one step according to groups G03G13/02 - G03G13/20
    • G03G15/32—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern involving the combination of more than one step according to groups G03G13/02 - G03G13/20 in which the charge pattern is formed dotwise, e.g. by a thermal head
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
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    • G03G15/22—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern involving the combination of more than one step according to groups G03G13/02 - G03G13/20
    • G03G15/34—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern involving the combination of more than one step according to groups G03G13/02 - G03G13/20 in which the powder image is formed directly on the recording material, e.g. by using a liquid toner
    • G03G15/344—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern involving the combination of more than one step according to groups G03G13/02 - G03G13/20 in which the powder image is formed directly on the recording material, e.g. by using a liquid toner by selectively transferring the powder to the recording medium, e.g. by using a LED array
    • G03G15/348—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern involving the combination of more than one step according to groups G03G13/02 - G03G13/20 in which the powder image is formed directly on the recording material, e.g. by using a liquid toner by selectively transferring the powder to the recording medium, e.g. by using a LED array using a stylus or a multi-styli array

Definitions

  • the invention relates to a stamp whose stamp image is programmable by charging pixels of a matrix of the stamp independently of each other and then contacting them with toner so that the toner adheres only to the charged pixels.
  • stamps In conventional stamps, a stamp image produced by the stamp is normally fixed by embossing a stamp surface. Such stamps normally produce monochrome stamp images. For some time, however, it has also been possible to create multicolored stamp images. For this motives of the stamps are divided into different sectors, which are stamped in different colors. The different colors associated sectors of the stamp surface are wetted here by means of ink pads with ink, which correspond to the sectors of the Stamp surface are divided into sectors, which have different colors.
  • a stamp is a device by means of which a stamp image can be produced on a surface, wherein the ink is normally applied at all places of the stamp image substantially or exactly simultaneously.
  • Stamps are preferably portable and are guided by hand. They are usually functional independently of other peripherals.
  • stamp image is not changeable, but is fixed by a profiling of the stamp surface.
  • stamp advantageous, the stamp image is changeable, ideally freely programmable, is.
  • a stamp with a variable stamp image operates on the principle of an inkjet printer.
  • ink is printed by means of nozzles monochrome on the surface to be printed.
  • the inking takes place here not at all places of the stamp image at the same time, but via a movable printer head, which moves during the stamping process over the surface.
  • the problem here is that the ink can dry and clog the nozzles. To clean the nozzles, rinsing processes are required, resulting in high ink consumption and accumulation of residual ink.
  • the object of the present invention is to provide a stamp whose stamp image can be changed as desired.
  • the stamp image should preferably be on the largest possible variety of surfaces be produced and resistant to abrasion and moisture.
  • Preferably also multi-colored stamp images should be produced with the stamp.
  • the object of the invention is achieved by the
  • stamp according to claim 1 The stamp according to claim 1, the stamp base according to claim 10, the stamp device according to claim 19 and the method for producing a stamp image according to claim 20.
  • the respective dependent claims give advantageous developments of the stamp according to the invention, the stamp base according to the invention and the method according to the invention.
  • Claims 30 to 32 indicate uses of the stamp according to the invention.
  • a stamp according to the invention is suitable for producing changeable presettable stamp images.
  • Presettable means that the stamp image can be designed before the stamping process and set for the stamp, for example by the
  • Stamp image is stored in a memory of the stamp. Changeable here means that an existing stamp image of the stamp can be replaced at any time by another stamp image.
  • the stamp according to the invention now has a matrix with a multiplicity of pixels.
  • a pixel is a surface unit which is preferably rectangular, particularly preferably square, and together with other pixels forms a stamp image.
  • the stamp image is thus formed by a plurality of pixels.
  • the pixels are arranged in a rectangular matrix and in this case have a rectangular or square shape.
  • the stamp can be tailored to specific applications.
  • the pixels may be arranged according to the figures to be displayed by the stamp. For example, if the stamp is intended to represent only alphanumeric characters, the pixels may be arranged in the form of a rectangular 8.
  • each pixel of the matrix is electrostatically chargeable independently of some or all of the other pixels.
  • This charging is effected according to the invention in that a potential can be applied to the pixels independently of one another with respect to a ground.
  • the pixels can be connected to a voltage source.
  • this stamp image is first displayed in the pixels of the matrix. Some pixels will provide a color contribution to the stamp image, other pixels will not provide any color contribution. Those pixels that are supposed to provide a color contribution are placed at a certain potential with respect to the mass, so that they charge electrostatically with a certain sign. For the stamping process, the toner is also electrostatically charged. The color contributing pixels are charged with a sign opposite to that with which the toner is charged. The other pixels of the stamp which are not intended to contribute color to the stamp image are not charged or preferably with the opposite sign to the color-bearing pixels.
  • the charge of the pixels which do not contribute color to the stamp image has the same sign as the toner.
  • the non-color-contributing pixels repel the toner, which leads to a clean stamp image.
  • the pixels are separated from each other. On the one hand, this means that no charge can travel from one pixel to another. It is advantageous if the pixels are also structurally or structurally separated from each other, in the sense that the pixels are separated on a surface carrying them to each other.
  • Such a matrix can be formed on a silicon chip.
  • the pixels can be considered as areas on a surface of the pixels
  • Silicon chips are formed, which are contacted individually electrically.
  • a contact can for
  • the pixels from a backside of the silicon chip may each be connected to an electrical lead, e.g. a wire, are bonded.
  • Each pixel can therefore be separately connected to a potential via the electrical line.
  • the matrix is formed flat, ie that it is not curved in its areal extent.
  • the potential which can be applied to the pixels in each case can be positive or negative. As described above, it may also be positive for some pixels and negative for other pixels, so that any charged toner is attracted by some pixels and repelled by other pixels.
  • the value of the potential can be for all contribute to the stamp image Pixels and / or for all not to the stamp image beitra ⁇ ing pixels have the same amount. Or else it is that different pixels of one or both of these categories have potentials under ⁇ Kunststofflichem amount.
  • pixels which are to apply a large amount of ink can be provided with a high potential, while pixels, which are to apply a small amount of ink, are provided with a low potential.
  • the potentials can also be adapted to the specific properties of the toners, in particular the electrostatic charge.
  • the applied potentials are preferably in the range between -200 and +200 volts.
  • the potential is greater than or equal to 5 volts, more preferably greater than or equal to 15 volts, more preferably ⁇ 30V, more preferably ⁇ 50V, most preferably ⁇ 80V, most preferably ⁇ 100V, most preferably ⁇ 200V in magnitude positive or negative sign.
  • the stamp according to the invention is designed such that the pixels can be discharged
  • the stamp is preferably designed such that the matrix can be contacted with a toner, preferably a toner powder, and then with a surface to be stamped.
  • the matrix can be arranged in an underside of the stamp, which is preferably flat, and form a uniform surface with the underside of the stamp or as the underside of the stamp.
  • the matrix may be surrounded on the underside of the stamp by an edge or frame which together with the matrix forms a uniform surface so that neither the frame protrudes beyond the matrix nor the matrix over the frame. However, it is also possible for the matrix to protrude beyond the frame so that the frame does not touch a surface to which the matrix is pressed.
  • the stamp may have a handle or handle, which is preferably arranged on that of the underside of the punch opposite side of the punch.
  • the stamp can in this case be designed like a conventional stamp with a handle and a substantially cubic stamp unit.
  • stamping surface is fixable.
  • the applied toner can be wetted with a solvent. If this type of fixation is selected, preferably the stamp has a device for applying the solvent.
  • the matrix of the stamp can be heated, preferably at temperatures 200 200 ° C, more preferably 180 180 ° C, more preferably 130 130 ° C, more preferably 100 100 ° C, more preferably
  • Low temperatures are advantageous if a temperature-sensitive surface is to be printed.
  • the energy consumption for producing low temperatures is lower, which is advantageous if the stamp is operated by means of a battery.
  • High temperatures increase the range of usable toner materials and result in a more consistent print.
  • the invention also provides a stamp base for receiving a stamp according to the invention as described above.
  • This stamp base has a toner bed in which toner is arranged or arranged to contact the matrix of a stamp received in the stamp base.
  • the stamp base thus preferably has a receptacle which corresponds to the contours of the stamp.
  • a receptacle may for example be a depression with 4 walls and a floor.
  • the toner bed is arranged so that the matrix of the stamp comes into contact with the toner contained in the toner bed when the stamp is inserted or placed in the receptacle.
  • the toner bed may be disposed in a recess in the bottom of the receptacle so that the surface of the toner present in the toner bed is level with the bottom of the receptacle.
  • the toner bed can also be located in the bottom of the stamp. the receptacle to be sunk by the amount by which the matrix protrudes from the bottom of the stamp.
  • the size and dimensions of the toner bed preferably correspond to the size and dimensions of the matrix of the stamp.
  • the stamp base may comprise a stirrer, preferably a screw conveyor, with which the toner can be stirred. By such stirring, the toner is then charged triboelectrically.
  • the charging of the toner particles can also be carried out by mixing the toner powder with so-called carrier particles, the mixture being stirred. Depending on the choice of carrier particles, the toner can be charged positively or negatively.
  • carrier particles are e.g. Eisenkü- gel with a plastic coating, such as Teflon and / or epoxy in question.
  • the stamp base preferably has a device for cleaning the underside of the stamp and / or the matrix.
  • a device may be, for example, a doctor blade, which is striped over the underside of the stamp and / or the matrix.
  • the cleaning can in this case take place in the same receptacle, in which also the contacting with toner, when the doctor blade is guided so that it does not contact the toner in the toner bed.
  • the toner bed can be lowered or covered.
  • the stamp according to the invention is preferably supplied with electrical energy via a rechargeable battery and / or capacitor arranged on or in the stamp.
  • the stamp base particularly preferably has a charging device for this rechargeable battery or capacitor, which is particularly preferably in electrical contact with the rechargeable battery or capacitor of the stamp when the stamp is inserted into the receptacle of the base station. Charging may occur during contact with toner or during cleaning of the stamp. The charge can also be made if the stamp is not used.
  • the voltage causing the charge of the pixels and the adhesion of the toner is provided by means of one or more capacitors, and a control electronics and a heating device of the stamp are supplied with energy by means of a rechargeable battery.
  • a control electronics and a heating device of the stamp are supplied with energy by means of a rechargeable battery.
  • various oppositely chargeable capacitors can be provided.
  • the stamp base preferably has a plurality of toner beds for toner of different colors.
  • the number of toner beds corresponds to the number of primary colors to be used.
  • the stamp base may have a toner bed for black color, a toner bed for blue color, one for red and one for yellow.
  • the various toner beds can be structurally connected to one another or can be present separately from one another.
  • the matrix is successively contacted with toners of different colors, wherein prior to the contact of the matrix with the toner of a color only those pixels be charged to the matrix to which toner of the corresponding color is to adhere, to which therefore toner of the corresponding color to be generated in the stamp image to be created. It is preferable if the matrix with the toners of different colors
  • Colors are contacted in the order of increasing brightnesses, i. First the darkest toner is contacted with the matrix and then the lighter toner.
  • toner colors for example, black, blue, red and yellow in question, to produce a four-color print.
  • the toner may preferably be a functional toner, which may be e.g. magnetic
  • the invention also provides a method for producing a stamp image on a surface, which is preferably carried out with the aid of the above-described stamp and / or stamp base described above.
  • a method for producing a stamp image on a surface which is preferably carried out with the aid of the above-described stamp and / or stamp base described above.
  • the pixels are charged independently of each other by being independently applied to a potential with respect to a ground.
  • the partially charged matrix in this way is then contacted with at least one toner such that the toner adheres to the charged pixels. It is preferred if the toner is charged electrostatically.
  • those pixels of the matrix to which no toner is to adhere for forming the stamp image are loaded with a sign equal to that of the pixels
  • Charge of the toner is. Those pixels that have toner are loaded with a sign opposite to the toner.
  • the matrix of the stamp After contacting the matrix with the toner, the matrix of the stamp is brought into contact with the surface to be printed.
  • the potential of all pixels is now set to 0, so that the toner can detach from the pixels.
  • the charge of those pixels carrying toner to contribute to the stamp image may be reversed. It is also possible to load all pixels with a sign which is identical to the sign of the toner charge. In this case, the toner is repelled by the pixels and thus delivered particularly advantageous to the surface to be printed.
  • the toner is fixed after being discharged onto the surface.
  • the toner can be brought into contact with solvent.
  • the toner is heated for fixing. Such heating may e.g. This is done by heating the matrix of the stamp.
  • the underside of the stamp and / or the matrix is preferably freed from residues of toner. This can be done for example by stripping by means of a doctor blade.
  • FIG. 1 shows a stamp according to the invention
  • FIG. 2 shows a stamp matrix as used in the stamp according to the invention
  • FIG. 3 shows a punch base according to the invention and FIG. 4 shows a punch according to the invention in one
  • a stamp handle 1 is arranged on the underside 5 opposite side of a punch body 2.
  • a stamp handle 1 is arranged in the bottom 5 of the stamp.
  • a matrix 3 with a plurality of pixels 4a, 4b, 4c, which are independently chargeable in that they can be set independently of each other to a potential against a mass.
  • the pixels 4c are charged in this way, while the pixels 4a, 4b are charged uncharged or with a sign opposite to the pixels 4c.
  • the loaded pixels 4c form in the example shown the letters F H G.
  • FIG. 2 shows a matrix 3, as used in the stamp according to the invention.
  • the matrix can be addressed as pixel-by-pixel, for example
  • Silicon chip can be carried out, wherein the pixels of the matrix can be set independently of one another to a potential.
  • the matrix 3 is here formed on a silicon chip as an integrated circuit (IC) with an electrostatically chargeable matrix on the outer surface. This integrated circuit may include driving the matrix and thus controlling the toner transfer.
  • the circuit is powered by contacts 6a, 6b, 6c. These contacts can be used to transfer the stamp images (eg serially) to the matrix.
  • the illustrated matrix 3 is a rectangular matrix with square pixels 4a, 4b, 4c arranged in a plane. As in FIG. 1, the letters FHG are formed here by the charged pixels 4c.
  • Figure 3 shows a stamp base according to the invention with a receptacle 7, in which the stamp according to the invention can be arranged.
  • the receptacle 7 is bounded laterally by four walls 8a, 8b and has a bottom 9.
  • the bottom 9 may in this case contain a toner bed, but the recording can also form the toner bed itself.
  • FIG. 4 shows a stamp according to the invention which is arranged in a punch base according to the invention.
  • the stamp base in this case has a power supply and data interface 10, via which a rechargeable battery and / or capacitor arranged in the stamp can be charged, and the stamp image can be programmed. It can be seen that the outline of the receptacle 9 corresponds to the circumference of the stamp body 2.
  • the stamping device according to the invention may, for example, have the following functional blocks:
  • a stamp i. a device for selectively receiving and dispensing toner powder
  • a programming device and / or interface for programming the matrix field are described in detail below.
  • the sequence of a stamping operation may, for example, be as follows: 1. Programming of the stamp: Any pixel pattern (writing, graphic elements) is stored in a memory (for example flash memory) of the stamp. This pattern is saved until overwriting.
  • Bottom 5 of the stamp The pixels 4a, 4b, 4c of the matrix 3 corresponding to the stored pattern are grounded to a potential of, for example, + 50V, the remaining pixels, for example, to the potential -50V.
  • the toner powder in the station is stirred by, for example, a
  • the charging of the toner particles can also be done by mixing and
  • the toner can be charged positively or negatively. In this example, we assume that it is negatively charged.
  • Stamping object The stamp is taken from the station and pressed onto the object, for example paper.
  • the potential at all pixels 4a, 4b, 4c of the matrix is uniformly negative, for example at -50V. Due to the electrostatic repulsion and the adhesion forces of the toner particles with the base (paper), the majority of the toner is transferred to the object.
  • Fixing the toner on the object To fix the stamp image, the toner is either melted or chemically dissolved by a solvent. This results in a permanent connection of the toner material (the toner matrix) with the surface of the object, for example the fibers of the paper.
  • a preferred solution is a melting of the toner, since a chemical solvent would first have to be replenished in the stamp and secondly leads to emissions. Melting toner requires a relatively high amount of energy, which the stamp's battery has to provide.
  • One solution to this is a low melting toner, which is preferably e.g. a melting temperature ⁇ 80 ° C has.
  • the stamp After loading the rechargeable battery and / or capacitor in the station, the stamp stands for a ready stamping process.
  • the invention offers the possibility of producing multicolored stamp images, wherein the colors, in contrast to conventional multicolour stamps, are not limited to fixed segments, but can be freely combined. This requires a stamp station that holds toner in several colors.
  • the development of the stamp image is as follows: First, the transfer of the darkest takes place
  • Toner (generally black) on the stamp as described above. Subsequently, the pixels to which a color toner, e.g. red, is switched to positive potential and the stamp is brought into contact with the red toner.
  • a color toner e.g. red
  • Pixels with positive potential to which no black toner adheres will transfer the red toner.
  • the pixels already developed with black toner have a neutral to slightly negative potential due to the negative charge of the toner, and an additional carryover of red toner resulting in contamination does not take place or only slightly occurs.
  • another color may be transferred to the stamp, to locations to which no black or red toner has been transferred, that is to pixels which were previously negatively poled.
  • the now developed multi-color stamp image is transferred and fixed as described above on the object. Since the multiple development steps may not avoid slight contamination of the toner first transferred to the stamp, the order of the transferred toners will preferably be from dark colors to light colors (such as black, blue, red, yellow). Only a contamination of the lowest toner layer, which covers the object, is created becomes .
  • toner powders may contain special substances, e.g. magnetic nanoparticles or dyes that are visible only under UV light.
  • security features can be visible or invisible built into the stamp image, which allow verification of the authenticity of the stamp image and thus increase the security against counterfeiting.
  • the system according to the invention also allows the free and flexible coding of any type of information that can be printed on all surfaces in principle.
  • magnetic ink toner is extremely inexpensive compared to RFID chips and is expected to be comparable to the price of conventionally-used ink or toner. It was thus possible to distinguish all sorts of objects inexpensively and without much effort, such as, for example:

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Stempel zur Erzeugung veränderbar voreinstellbarer Stempelbilder, wobei dieser gekennzeichnet ist durch eine Matrix mit einer Vielzahl von Pixeln, wobei die Pixel unabhängig voneinander dadurch aufladbar sind, dass sie unabhängig voneinander auf je ein Potential gegenüber einer Masse legbar sind.

Description

Programmierbarer Stempel
Die Erfindung betrifft einen Stempel, dessen Stempelbild dadurch programmierbar ist, dass Pixel einer Matrix des Stempels unabhängig voneinander aufgeladen werden und dann mit Toner in Kontakt gebracht werden, so dass der Toner nur an den aufgeladenen Pixeln anhaftet .
Bei herkömmlichen Stempeln wird ein vom Stempel erzeugtes Stempelbild normalerweise durch eine Prägung einer Stempelfläche fest vorgegeben. Derartige Stempel erzeugen im Normalfall einfarbige Stempelbilder. Seit einiger Zeit ist es jedoch auch möglich, mehrfarbige Stempelbilder zu erzeugen. Hierzu werden Motive der Stempel in verschiedene Sektoren aufgeteilt, die in verschiedenen Farben gestempelt werden. Die verschiedenen Farben zugeordneten Sektoren der Stempelfläche werden hierbei mittels Stempelkissen mit Farbe benetzt, die entsprechend den Sektoren der Stempelfläche in Sektoren unterteilt sind, welche unterschiedliche Farben aufweisen.
Ein Stempel ist ein Gerät, mittels dessen ein Stem- pelbild auf einer Oberfläche herstellbar ist, wobei die Farbe normalerweise an allen Orten des Stempelbildes im Wesentlichen oder genau gleichzeitig aufgebracht wird. Stempel sind vorzugsweise transportabel und werden von Hand geführt. Sie sind normalerweise unabhängig von weiterer Peripherie funktionsfähig.
Nachteilig bei herkömmlichen Stempeln ist, dass das Stempelbild nicht veränderbar ist, sondern durch eine Profilierung der Stempelfläche fest vorgegeben ist. Für eine Vielzahl von Anwendungsgebieten wären jedoch
Stempel von Vorteil, deren Stempelbild veränderbar, im Idealfall frei programmierbar, ist.
Ein Stempel mit veränderbarem Stempelbild nach dem Stand der Technik arbeitet nach dem Prinzip eines Tintenstrahldruckers. Hierbei wird Tinte mittels Düsen einfarbig auf die zu bedruckende Oberfläche aufgedruckt. Der Farbauftrag erfolgt hierbei nicht an allen Orten des Stempelbildes gleichzeitig, sondern über einen beweglichen Druckerkopf, der sich während des Stempelvorganges über die Oberfläche bewegt.
Problematisch ist hierbei, dass die Tinte eintrocknen und die Düsen verstopfen können. Zum Reinigen der Dü- sen sind Spülprozesse erforderlich, die zu einem hohen Tintenverbrauch und Anfall von Resttinte führen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Stempel zu schaffen, dessen Stempelbild beliebig ver- änderbar ist. Das Stempelbild soll vorzugsweise auf einer möglichst großen Vielfalt von Oberflächen erzeugbar und beständig gegen Abrieb und Feuchtigkeit sein. Vorzugsweise sollen mit dem Stempel auch mehrfarbige Stempelbilder herstellbar sein. Die erfindungsgemäße Aufgabe wird gelöst durch den
Stempel nach Anspruch 1, die Stempelbasis nach Anspruch 10, die Stempelvorrichtung nach Anspruch 19 sowie das Verfahren zur Erzeugung eines Stempelbildes nach Anspruch 20. Die jeweiligen abhängigen Ansprüche geben vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Stempels, der erfindungsgemäßen Stempelbasis und des erfindungsgemäßen Verfahrens. Die Ansprüche 30 bis 32 geben Verwendungen des erfindungsgemäßen Stempels an.
Ein erfindungsgemäßer Stempel ist zur Erzeugung veränderbar voreinstellbarer Stempelbilder geeignet. Voreinstellbar bedeutet hier, dass das Stempelbild vor dem Stempelvorgang gestaltet und für den Stempel festgelegt werden kann, beispielsweise indem das
Stempelbild in einem Speicher des Stempels gespeichert wird. Veränderbar bedeutet hier, dass ein bestehendes Stempelbild des Stempels jederzeit durch ein anderes Stempelbild ersetzt werden kann.
Der erfindungsgemäße Stempel weist nun eine Matrix mit einer Vielzahl von Pixeln auf. Ein Pixel ist eine Flächeneinheit, die vorzugsweise rechteckig, besonders bevorzugt quadratisch, ist und zusammen mit an- deren Pixeln ein Stempelbild zusammensetzt. Das Stempelbild wird also durch eine Vielzahl von Pixeln gebildet .
Vorzugsweise sind die Pixel in einer rechtwinkligen Matrix angeordnet und haben in diesem Falle rechteckige oder quadratische Form. Der Stempel kann aber auch auf bestimmte Anwendungen zugeschnitten sein. In diesem Falle können die Pixel entsprechend der von dem Stempel darzustellenden Figuren angeordnet sein. Soll der Stempel beispielsweise nur alphanumerische Zeichen darstellen, so können die Pixel in Form einer rechteckigen 8 angeordnet sein.
Erfindungsgemäß ist jeder Pixel der Matrix unabhängig von einigen oder allen anderen Pixeln elektrostatisch aufladbar. Diese Aufladung wird erfindungsgemäß dadurch bewirkt, dass an die Pixel unabhängig voneinander ein Potential gegenüber einer Masse angelegt werden kann. Hierzu können die Pixel mit einer Spannungsquelle verbunden sein.
Soll nun ein bestimmtes Stempelbild eingestellt werden, so wird dieses Stempelbild zunächst in den Pixeln der Matrix dargestellt. Einige Pixel werden hierbei einen Farbbeitrag zum Stempelbild liefern, andere Pixel werden keinen Farbbeitrag liefern. Jene Pixel, die einen Farbbeitrag liefern sollen, werden auf ein bestimmtes Potential gegenüber der Masse gelegt, so dass sie sich elektrostatisch mit einem bestimmten Vorzeichen aufladen. Für den Stempelvorgang wird auch der Toner elektrostatisch aufgeladen. Die Farbe-beitragenden Pixel werden mit einem Vorzeichen aufgeladen, welches jenem, mit welchem der Toner aufgeladen ist, entgegengesetzt ist. Die anderen Pixel des Stempels, welche keine Farbe zum Stempelbild beitragen sollen, werden nicht aufgeladen oder bevorzugt mit dem zu den farbtragenden Pixeln entgegen gesetzten Vorzeichen. Wird also ein elektrostatisch geladener Toner verwendet, so hat die Ladung der Pixel, welche keine Farbe zum Stempelbild beitragen, das gleiche Vorzeichen wie der Toner. Hierdurch stoßen die Nicht-Farbe-beitragenden Pixel den Toner ab, was zu einem sauberen Stempelbild führt.
Es ist bevorzugt, wenn die Pixel gegeneinander getrennt sind. Dies bedeutet zum einen, dass keine La- dung von einem Pixel zum anderen wandern kann. Vorteilhaft ist es, wenn die Pixel auch baulich bzw. konstruktiv voneinander getrennt sind, in dem Sinne, dass die Pixel auf einer sie tragenden Oberfläche zueinander vereinzelt sind.
Besonders vorteilhaft lässt sich eine solche Matrix auf einem Siliciumchip ausbilden. Hierbei können die Pixel als Bereiche auf einer Oberfläche des
Siliciumchips ausgebildet sein, die einzeln elekt- risch kontaktiert sind. Eine Kontaktierung kann zum
Beispiel darin bestehen, dass die Pixel von einer Rückseite des Siliziumchips jeweils mit einer elektrischen Leitung, z.B. einem Draht, gebondet sind. Jeder Pixel ist also über die elektrische Leitung sepa- rat auf ein Potential legbar.
Besonders vorteilhaft ist die Matrix eben ausgebildet, d.h. dass sie in ihrer flächigen Ausdehnung nicht gekrümmt ist. Auf diese Weise lässt sich mit dem erfindungsgemäßen Stempel auf ebene Oberflächen, wie beispielsweise ein auf einem Tisch liegendes Blatt Papier, drucken, ohne dass der Stempel bewegt oder abgerollt werden müsste. Das Potential, welches an die Pixel jeweils anlegbar ist, kann positiv oder negativ sein. Wie oben beschrieben, kann es auch für einige Pixel positiv und für andere Pixel negativ sein, so dass ein eventuell geladener Toner von einigen Pixeln angezogen wird und von anderen Pixeln abgestoßen wird. Der Wert des Potentials kann für alle zum Stempelbild beitragenden Pixel und/oder für alle nicht zum Stempelbild beitra¬ genden Pixel den gleichen Betrag haben. Möglich ist es aber auch, dass unterschiedliche Pixel einer oder beider der genannten Kategorien Potentiale mit unter¬ schiedlichem Betrag haben. Hierdurch ist es möglich, Stempelbilder mit abgestuften Grauwerten zu erzeugen. Insbesondere können hierbei Pixel, die eine große Farbmenge auftragen sollen, mit einem hohen Potential versehen sein, während Pixel, welche eine geringe Farbmenge auftragen sollen, mit einem geringen Potential versehen werden. Die Potentiale können auch an die spezifischen Eigenschaften der Toner, insbesondere die elektrostatische Ladung, angepasst sein. Die angelegten Potentiale liegen vorzugsweise im Bereich zwischen -200 und +200 Volt. Vorzugsweise ist das Potential größer oder gleich 5 Volt, besonders bevorzugt größer oder gleich 15 Volt, besonders bevorzugt ^ 30 V, besonders bevorzugt ^ 50 V, besonders bevorzugt ^ 80 V, besonders bevorzugt ^ 100 V, besonders bevorzugt ^ 200 V im Betrag mit positiven oder negativen Vorzeichen.
Es ist möglich, die Pixel zunächst aufzuladen und die Spannung dann abzuschalten, während die Pixel durch Isolation so ausgebildet sind, dass sie sich nicht selbstständig entladen.
Es ist bevorzugt, wenn der erfindungsgemäße Stempel so ausgestaltet ist, dass die Pixel entladbar
und/oder umpolbar sind, wobei besonders bevorzugt auch alle Pixel gemeinsam entladbar bzw. umpolbar sind. Aufgrund der elektrostatischen Abstoßung und der Adhäsionskräfte der Tonerpartikel mit der Unterlage (Papier) wird der überwiegende Teil des Toners auf das Objekt übertragen. Erfindungsgemäß ist der Stempel vorzugsweise so ausgestaltet, dass die Matrix mit einem Toner, vorzugsweise einem Tonerpulver, und anschließend mit einer zu bestempelnden Oberfläche kontaktierbar ist. Hierzu kann die Matrix in einer Unterseite des Stempels, die vorzugsweise eben ist, angeordnet sein und mit der Unterseite des Stempels oder als Unterseite des Stempels eine einheitliche Fläche bilden. Die Matrix kann auf der Unterseite des Stempels von einem Rand oder Rahmen umgeben sein, der mit der Matrix zusammen eine einheitliche Fläche bildet, so dass weder der Rahmen über die Matrix hervorsteht, noch die Matrix über den Rahmen. Es ist jedoch auch möglich, wenn die Matrix über den Rahmen hervorsteht, so dass der Rahmen eine Oberfläche nicht berührt, auf welche die Matrix aufgedrückt wird.
Zur Handhabung des Stempels kann dieser einen Griff oder Stiel aufweisen, der vorzugsweise auf jener der Unterseite des Stempels gegenüber liegenden Seite des Stempels angeordnet ist. Der Stempel kann hierbei wie ein herkömmlicher Stempel mit einem Griff und einer im Wesentlichen kubischen Stempeleinheit ausgebildet sein .
Es ist besonders bevorzugt, wenn mit dem erfindungsgemäßen Stempel das Stempelbild auf der zu
bestempelnden Oberfläche fixierbar ist. Hierzu kann der aufgebrachte Toner mit einem Lösungsmittel benetzt werden. Wird diese Art der Fixierung gewählt, so weist vorzugsweise der Stempel eine Vorrichtung zum Aufbringen des Lösungsmittels auf.
Bevorzugt ist jedoch eine Fixierung des Toners auf der zu bedruckenden Oberfläche mittels Erwärmung. Hierzu kann die Matrix des Stempels erwärmbar sein, vorzugsweise auf Temperaturen ^ 200 °C, besonders bevorzugt ^ 180 °C, besonders bevorzugt ^ 130 °C, besonders bevorzugt ^ 100 °C, besonders bevorzugt
< 80 °C und besonders bevorzugt ^ 70 °C und/oder > 40 °C, vorzugsweise ^ 60 °C, wobei der Toner bei der entsprechenden Temperatur schmelzbar ist. Niedrige Temperaturen sind vorteilhaft, wenn eine temperaturempfindliche Oberfläche bedruckt werden soll. Außerdem ist der Energiebedarf zur Herstellung niedriger Temperaturen geringer, was vorteilhaft ist, wenn der Stempel mittels eines Akkus betrieben wird. Hohe Temperaturen erhöhen das Spektrum der verwendbaren Tonermaterialien und führen zu einem beständigeren Druck .
Erfindungsgemäß ist auch eine Stempelbasis zur Aufnahme eines erfindungsgemäßen Stempels wie oben beschrieben. Diese Stempelbasis weist ein Tonerbett auf, in welchem Toner so angeordnet oder anordenbar ist, dass er die Matrix eines in die Stempelbasis aufgenommenen Stempels kontaktiert. Die Stempelbasis weist also vorzugsweise eine Aufnahme auf, welche den Umrissen des Stempels entspricht. Eine solche Aufnahme kann beispielsweise eine Vertiefung mit 4 Wänden und einem Boden sein.
In der Aufnahme ist das Tonerbett so angeordnet, dass die Matrix des Stempels mit dem im Tonerbett enthaltenen Toner in Kontakt kommt, wenn der Stempel in die Aufnahme eingeführt oder gestellt wird. Beispielsweise kann das Tonerbett in einer Vertiefung in dem Boden der Aufnahme angeordnet sein, so dass die Oberfläche des im Tonerbett vorhandenen Toners eine Ebene mit dem Boden der Aufnahme bildet. Für den Fall, dass die Matrix des Stempels über die Unterseite des Stempels hervorsteht, kann das Tonerbett auch in dem Bo- den der Aufnahme um den Betrag versenkt sein, um den die Matrix gegenüber der Unterseite des Stempels hervorsteht .
Der Umfang und die Abmessungen des Tonerbettes entspricht vorzugsweise dem Umfang und den Abmessungen der Matrix des Stempels.
Es ist bevorzugt, wenn der Toner im Stempelbett und/oder in der Stempelbasis aufladbar ist. Hierzu kann die Stempelbasis einen Rührer, vorzugsweise einen Schraubenförderer, aufweisen, mit dem der Toner rührbar ist. Durch ein solches Rühren wird der Toner dann triboelektrisch aufgeladen. Die Aufladung der Tonerpartikel kann auch durch Vermischen des Tonerpulvers mit sog. Trägerteilchen erfolgen, wobei die Mischung gerührt wird. Je nach Wahl der Trägerteilchen kann der Toner hierbei positiv oder negativ geladen werden. Als Trägerteilchen kommen z.B. Eisenkü- gelchen mit einer Kunststoffbeschichtung, beispielsweise aus Teflon und/oder Epoxy in Frage.
Die Stempelbasis weist vorzugsweise eine Vorrichtung zum Reinigen der Unterseite des Stempels und/oder der Matrix auf. Eine solche Vorrichtung kann beispielsweise eine Abstreifklinge sein, welche über die Unterseite des Stempels und/oder die Matrix gestreift wird. Die Reinigung kann hierbei in der gleichen Aufnahme erfolgen, in welcher auch die Kontaktierung mit Toner erfolgt, wenn die Abstreifklinge so geführt wird, dass sie den Toner im Tonerbett nicht kontaktiert. Hierzu kann beispielsweise das Tonerbett abgesenkt oder verdeckt werden. Es ist aber auch möglich, in der Stempelbasis eine weitere, mit der ersten Aufnahme verbundene oder separate Aufnahme vorzusehen, in welcher die Reinigung des Stempels stattfindet. Der erfindungsgemäße Stempel wird vorzugsweise über einen am oder im Stempel angeordneten Akku und/oder Kondensator mit elektrischer Energie versorgt. Besonders bevorzugt weist in diesem Fall die Stempelbasis eine Ladevorrichtung für diesen Akku bzw. Kondensator auf, die besonders bevorzugt mit dem Akku bzw. Kondensator des Stempels in elektrischem Kontakt steht, wenn der Stempel in die Aufnahme der Basisstation eingeführt ist. Die Aufladung kann hierbei während der Kontaktierung mit Toner erfolgen oder während der Reinigung des Stempels. Die Ladung kann auch erfolgen, wenn der Stempel nicht verwendet wird.
Bevorzugterweise wird jene die Ladung der Pixel und die Anhaftung des Toners bewirkende Spannung mittels eines oder mehrerer Kondensatoren bereitgestellt und eine Steuerungselektronik sowie eine Heizvorrichtung des Stempels mittels eines Akkus mit Energie versorgt. Zum Umpolen der Pixel können verschiedene entgegengesetzt ladbare Kondensatoren vorgesehen sein.
Mit dem erfindungsgemäßen Stempel ist es möglich, mehrfarbige Stempelbilder zu erzeugen. Hierzu weist vorzugsweise die Stempelbasis mehrere Tonerbette für Toner unterschiedlicher Farben auf. Besonders bevorzugt entspricht die Anzahl der Tonerbette der Anzahl der zu verwendenden Grundfarben. Es kann also beispielsweise die Stempelbasis ein Tonerbett für schwarze Farbe, ein Tonerbett für blaue Farbe, eines für rote und eines für gelbe Farbe aufweisen. Die verschiedenen Tonerbette können miteinander baulich verbunden sein oder separat voneinander vorliegen.
Hierzu wird die Matrix nacheinander mit Tonern verschiedener Farben kontaktiert, wobei vor dem Kontakt der Matrix mit dem Toner einer Farbe nur jene Pixel der Matrix aufgeladen werden, an welchen Toner der entsprechenden Farbe anhaften soll, an welchen also Toner der entsprechenden Farbe im zu erzeugenden Stempelbild aufgebracht werden soll. Es ist bevor- zugt, wenn die Matrix mit den Tonern verschiedener
Farben in der Reihenfolge aufsteigender Helligkeiten kontaktiert werden, d.h. zunächst der dunkelste Toner mit der Matrix kontaktiert wird und anschließend die helleren Toner. Als Tonerfarben kommen beispielsweise schwarz, blau, rot und gelb in Frage, um einen Vierfarbdruck zu erzeugen.
Soll der erfindungsgemäße Stempel zur Zertifizierung verwendet werden, so kann der Toner vorzugsweise ein funktionaler Toner sein, welcher z.B. magnetische
Partikel oder Farbstoffe, die ausschließlich bei UV- Licht sichtbar sind, enthält.
Erfindungsgemäß ist auch ein Verfahren zur Erzeugung eines Stempelbildes auf einer Oberfläche, welches vorzugsweise mit Hilfe des oben beschriebenen Stempels und/oder der oben beschriebenen Stempelbasis durchgeführt wird. Hierbei werden zunächst in einer Matrix eines Stempels, die eine Vielzahl von Pixeln aufweist, die Pixel unabhängig voneinander dadurch aufgeladen, dass sie unabhängig voneinander auf je ein Potential gegenüber einer Masse gelegt werden. Die auf diese Weise teilweise geladene Matrix wird dann mit zumindest einem Toner so kontaktiert, dass der Toner an den geladenen Pixeln anhaftet. Es ist bevorzugt, wenn der Toner elektrostatisch geladen wird. In diesem Falle ist es auch bevorzugt, wenn jene Pixel der Matrix, an welchen zur Erzeugung des Stempelbildes kein Toner anhaften soll, mit einem Vorzeichen geladen werden, welches gleich jenem der
Ladung des Toners ist. Jene Pixel, welche Toner auf- nehmen sollen, werden mit einem dem Toner entgegen gesetzten Vorzeichen geladen.
Nach Kontaktierung der Matrix mit dem Toner wird die Matrix des Stempels mit der zu bedruckenden Oberfläche in Kontakt gebracht. Das Potential aller Pixel wird nun auf 0 gesetzt, so dass sich der Toner von den Pixeln lösen kann. Alternativ kann auch die Ladung jener Pixel umgepolt werden, welche Toner tragen, um zum Stempelbild beizutragen. Es können auch alle Pixel mit einem Vorzeichen geladen werden, welches mit dem Vorzeichen der Tonerladung identisch ist. In diesem Fall wird der Toner von den Pixeln abgestoßen und damit besonders vorteilhaft an die zu bedruckende Oberfläche abgegeben.
Es ist bevorzugt, wenn der Toner, nachdem er auf die Oberfläche abgegeben wurde, fixiert wird. Hierzu kann der Toner mit Lösungsmittel in Kontakt gebracht werden. Bevorzugt ist es jedoch, wenn der Toner zum Fixieren erwärmt wird. Eine solche Erwärmung kann z.B. dadurch geschehen, dass die Matrix des Stempels erwärmt wird.
Nach Beendigung des Stempelvorganges wird vorzugsweise die Unterseite des Stempels und/oder die Matrix von Überresten von Toner befreit. Dies kann beispielsweise durch Abstreifen mittels einer Abstreifklinge erfolgen.
Im Folgenden soll der erfindungsgemäße Stempel, die erfindungsgemäße Stempelbasis und das erfindungsgemäße Stempelverfahren anhand einiger Beispiele näher erläutert werden. Es zeigt
Figur 1 einen erfindungsgemäßen Stempel, Figur 2 eine Stempelmatrix, wie sie im erfindungsgemäßen Stempel zum Einsatz kommt,
Figur 3 eine erfindungsgemäße Stempelbasis und Figur 4 einen erfindungsgemäßen Stempel in einer
Stempelbasis .
Es zeigt Figur 1 einen erfindungsgemäßen Stempel mit Blick auf die Unterseite 5 des Stempels. Auf jener der Unterseite 5 entgegen gesetzten Seite eines Stempelkörpers 2 ist ein Stempelgriff 1 angeordnet. In der Unterseite 5 des Stempels befindet sich eine Matrix 3 mit einer Vielzahl von Pixeln 4a, 4b, 4c, die unabhängig voneinander dadurch aufladbar sind, dass sie unabhängig voneinander auf je ein Potential gegenüber einer Masse gelegt werden können. Im gezeigten Beispiel sind die Pixel 4c in dieser Weise aufgeladen, während die Pixel 4a, 4b ungeladen oder mit einem den Pixeln 4c entgegen gesetzten Vorzeichen aufgeladen sind. Die beladenen Pixel 4c bilden im gezeigten Beispiel die Buchstaben F H G.
Figur 2 zeigt eine Matrix 3, wie sie in dem erfindungsgemäßen Stempel zum Einsatz kommt. Die Matrix kann beispielsweise als pixelweise adressierbarer
Siliciumchip ausgeführt werden, wobei die Pixel der Matrix unabhängig voneinander auf ein Potential gelegt werden können. Die Matrix 3 ist hier auf einem Siliciumchip als integrierter Schaltkreis (IC) mit einer elektrostatisch aufladbaren Matrix an der Außenfläche ausgebildet. Dieser integrierte Schaltkreis kann die Ansteuerung der Matrix beinhalten und damit den Tonerübertrag steuern. Der Schaltkreis wird über Kontakte 6a, 6b, 6c mit Strom versorgt. Über diese Kontakte können die Stempelbilder (z.B. seriell) an die Matrix übertragen werden. Die gezeigte Matrix 3 ist eine rechteckige Matrix mit quadratischen Pixeln 4a, 4b, 4c, die in einer Ebene angeordnet sind. Wie in Figur 1 werden hier durch die geladenen Pixel 4c die Buchstaben F H G gebildet.
Figur 3 zeigt eine erfindungsgemäße Stempelbasis mit einer Aufnahme 7, in welcher der erfindungsgemäße Stempel anordenbar ist. Die Aufnahme 7 wird durch vier Wände 8a, 8b seitlich begrenzt und weist einen Boden 9 auf. Der Boden 9 kann hierbei ein Tonerbett enthalten, die Aufnahme kann aber auch selbst das Tonerbett bilden.
Figur 4 zeigt einen erfindungsgemäßen Stempel, der in einer erfindungsgemäßen Stempelbasis angeordnet ist.
Die Stempelbasis weist hierbei eine Stromzuführung und Datenschnittstelle 10 auf, über welche ein im Stempel angeordneter Akku und/oder Kondensator aufladbar ist, sowie das Stempelbild programmiert werden kann. Es ist zu erkennen, dass der Umriss der Aufnahme 9 dem Umfang des Stempelkörpers 2 entspricht.
Die erfindungsgemäße Stempelvorrichtung kann beispielsweise die folgenden Funktionsblöcke aufweisen:
• einen Stempel, d.h. eine Vorrichtung zum selektiven Aufnehmen und Abgeben von Tonerpulver,
• eine Station oder Stempelbasis mit Tonervorrat zum Aufnehmen des Toners,
· eine Einrichtung zur Fixierung des Toners auf dem
Objekt, • eine Reinigungsvorrichtung der Stempelfläche,
• eine Akkuladestation und/oder eine
KondensatorladeStation,
• eine Programmiervorrichtung und /oder -Schnittstelle zum Programmieren des Matrixfelds.
Erfindungsgemäß kann der Ablauf eines Stempelvorganges beispielsweise wie folgt aussehen: 1. Programmieren des Stempels: Ein beliebiges Pixelmuster (Schrift, graphische Elemente) werden in einem Speicher (z.B. Flashspeicher) des Stempels abgelegt. Dieses Muster bleibt bis zum Überschreiben gespeichert.
2. Erzeugen eines elektrostatischen Musters auf der
Unterseite 5 des Stempels: Die dem gespeicherten Muster entsprechenden Pixel 4a, 4b, 4c der Matrix 3 werden auf ein Potential von beispielsweise +50V gegen Masse gelegt, die übrigen Pixel beispielsweise auf das Potential -50V.
3. Laden des Toners: Das Tonerpulver in der Station wird durch Rühren mit beispielsweise einem
Schraubenförderer elektrostatisch geladen
(triboelektrische Aufladung) . Die Aufladung der Tonerpartikel kann auch durch Vermischen und
Rühren des Tonerpulvers mit sog. Trägerteilchen erfolgen. Der Toner kann hierbei positiv oder negativ geladen werden. Wir nehmen in diesem Beispiel an, dass er negativ geladen wird.
4. Entwickeln des Stempelbildes: Der Stempel wird mit dem elektrostatisch geladenen Tonerpulver in Kontakt gebracht; dies findet in der Station statt. Hierbei haften die negativ geladenen Tonerpartikel nur an den Pixeln 4c der Matrix 3 an, die auf positivem Potential liegen. Da hierfür neben elektrostatischen auch Adhäsionskräfte wesentlich sind, haften negativ geladene Tonerteilchen in geringerem Umfang auch an Pixeln an, die das Potential Null haben, nicht jedoch an Pixeln, die negatives Potential haben.
Übertragen des Stempelbilds auf das zu
bestempelnde Objekt: Der Stempel wird der Station entnommen und auf das Objekt, beispielsweise Papier gedrückt. Das Potential an allen Pixeln 4a, 4b, 4c der Matrix wird einheitlich negativ, beispielsweise auf -50 V gelegt. Aufgrund der elektrostatischen Abstoßung und der Adhäsionskräfte der Tonerpartikel mit der Unterlage (Papier) wird der überwiegende Teil des Toners auf das Objekt übertragen.
Fixieren des Toners auf dem Objekt: Zum Fixieren des Stempelbilds wird der Toner entweder aufgeschmolzen oder durch ein Lösungsmittel chemisch angelöst. Hierdurch erfolgt eine dauerhafte Verbindung des Tonermaterials (der Tonermatrix) mit der Oberfläche des Objekts, beispielsweise der Fasern des Papiers. Bevorzugter Lösungsweg ist ein Aufschmelzen des Toners, da ein chemisches Lösungsmittel erstens in den Stempel nachgefüllt werden müsste und zweitens zu Emissionen führt. Für das Aufschmelzen von Toner wird eine relativ hohe Energie benötigt, die der Akku des Stempels zur Verfügung stellen muss. Eine Lösung hierfür ist ein niedrig schmelzender Toner, der bevorzugt z.B. eine Schmelztemperatur < 80°C hat.
Reinigen des Stempels: Auf dem Stempel verbliebene Tonerreste werden in der Station mechanisch entfernt, beispielsweise durch eine Abstreifklinge .
Nach dem Laden des Akkus und/oder Kondensators in der Station steht der Stempel für einen wei- teren Stempelvorgang bereit.
Die Erfindung bietet die Möglichkeit mehrfarbige Stempelbilder zu erzeugen, wobei die Farben im Unter- schied zu konventionellen mehrfarbigen Stempeln nicht auf feste Segmente beschränkt sind, sondern frei kombiniert werden können. Hierfür ist eine Stempelstation erforderlich, die Toner in mehreren Farben bereithält. Die Entwicklung des Stempelbilds erfolgt wie folgt: Zunächst erfolgt der Übertrag des dunkelsten
Toners (im Allgemeinen schwarz) auf den Stempel wie oben beschrieben. Anschließend werden die Pixel, auf die ein Farbtoner, z.B. rot, übertragen werden soll, auf positives Potential geschaltet und der Stempel wird in Kontakt mit dem roten Toner gebracht. Auf die
Pixel mit positivem Potential, an denen kein schwarzer Toner haftet, wird der rote Toner übertragen. Die Pixel, die bereits mit schwarzem Toner entwickelt sind, haben aufgrund der negativen Ladung des Toners ein neutrales bis leicht negatives Potential und ein zusätzlicher Übertrag von rotem Toner, der zu einer Verunreinigung führt, findet nicht oder nur geringfügig statt. Nachfolgend kann gegebenenfalls eine weitere Farbe auf den Stempel übertragen werden, auf Stellen, auf die kein schwarzer oder roter Toner übertragen wurde, d.h. auf Pixel, die bisher negativ gepolt waren. Das nun mehrfarbig entwickelte Stempelbild wird wie oben beschrieben auf das Objekt übertragen und fixiert. Da durch die mehrfachen Entwick- lungsschritte eine geringfügige Verunreinigung der zuerst auf den Stempel übertragenen Toner möglicherweise nicht vermieden werden kann, wird die Reihenfolge der übertragenen Toner bevorzugt von dunklen Farben hin zu hellen Farben sein (etwa schwarz, blau, rot, gelb) . Es entsteht nur eine Verunreinigung der untersten Tonerschicht, die auf dem Objekt überdeckt wird .
Zusätzlich zu oder anstatt von Farbstoffen können Tonerpulver SpezialSubstanzen erhalten, z.B. magnetische Nanopartikel oder Farbstoffe, die nur unter UV- Licht sichtbar sind. Hierdurch lassen sich Sicherheitsmerkmale sichtbar oder unsichtbar in das Stempelbild einbauen, die eine Überprüfung der Echtheit des Stempelbilds ermöglichen und somit die Fälschungssicherheit erhöhen.
Mit der erfindungsgemäßen Stempelvorrichtung und dem Verfahren lassen sich neue Arbeitsgebiete und Geschäftsfelder erschließen.
Neben dem Bedrucken von Papier und anderen Oberflächen ermöglicht das erfindungsgemäße System auch das freie und flexible Kodieren von jeglicher Art von Informationen, die prinzipiell auf alle Oberflächen aufgedruckt werden können. Toner mit magnetischer Tinte ist beispielsweise extrem kostengünstig gegenüber RFID-Chips und voraussichtlich vergleichbar mit dem Preis konventionell eingesetzter Tinte oder Toner. Es ließen sich somit alle möglichen Gegenstände kostengünstig und ohne großen Aufwand auszeichnen, wie beispielsweise:
• Codierung von Textdokumenten (Codierung von Textseiten und Urkunden in einem 2D-Code) ,
• Codierung von ProduktInformationen auf Waren aller Art (auch Lebensmittel) ,
• Tags auf Waren, die ein Herunterladen (bsp. über UMTS oder Internet) erfordern (bsp. Musik oder Videoclips) — Auslesen mit einem Handy-Scanner möglich,
• Identitytags zur Auszeichnung von Warensendungen in der Logistik.

Claims

FRAUNHOFER-GESELLSCHAFT...e.V.
Patentansprüche
Stempel zur Erzeugung veränderbar voreinstellbarer Stempelbilder,
gekennzeichnet durch
eine Matrix mit einer Vielzahl von Pixeln, wobei die Pixel unabhängig voneinander dadurch aufladbar sind, dass sie unabhängig voneinander auf je ein Potential gegenüber einer Masse legbar sind.
Stempel nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Matrix auf einem Siliciumchip ausgebildet ist und dass die Pixel durch Bereiche des Siliziumchips gebildet werden, die jeweils mit einem Draht gebondet sind .
Stempel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Matrix eben ist .
Stempel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Potential für zumindest einen Teil der Pixel positiv und/oder für zumindest einen Teil der Pixel negativ ist.
Stempel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Potential einen Betrag von ^ 200 V und/oder ^ 5 V, vorzugsweise ^ 15 V, besonders bevorzugt ^ 30 V, besonders bevorzugt ^ 50 V, besonders bevorzugt ^ 80 V, besonders bevorzugt ^ 100 V, besonders bevorzugt > 200 V hat. Stempel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Pixel entladbar und/oder umpolbar sind.
Stempel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Matrix mit Toner, vorzugsweise Tonerpulver und/oder einer zu bestempelnden Oberfläche kontaktierbar ist.
Stempel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stempel eine Vorrichtung zum Erwärmen einer zu bestempelnden Oberfläche aufweist.
Stempel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Stempel ein Toner dadurch schmelzbar oder fixierbar ist, dass die Matrix erwärmbar ist, vorzugsweise auf Temperaturen Ξ> 40 °C, vorzugsweise ^ 60 °C, und/oder auf Temperaturen ^ 200 °C, besonders bevorzugt 180 °C, besonders bevorzugt ^ 130 °C, besonders bevorzugt -S 100 °C, besonders bevorzugt -S 80 °C und besonders bevorzugt ^ 70 °C.
Stempelbasis zur Aufnahme eines Stempels nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einem Tonerbett, in dem Toner so angeordnet ist, dass er mit der Matrix eines in die Stempelbasis aufgenommenen Stempels kontaktierbar ist.
Stempelbasis nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Stempelbasis einen ebenen Boden aufweist, dessen Abmessungen den Abmessungen einer die Matrix aufweisenden Unterseite des Stempels entsprechen, wobei in dem Boden eine Vertiefung ausgebildet ist, deren Abmessungen in der Pixelebene den Abmessungen der Matrix entsprechen, wobei vorzugsweise diese Vertiefung ein Tonerbett bildet.
12. Stempelbasis nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass der Toner in der
Stempelbasis elektrostatisch aufladbar ist.
13. Stempelbasis nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Stempelbasis einen Rührer aufweist, mit dem der Toner zur triboelektrischen Aufladung rührbar ist.
14. Stempelbasis nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Toner in der Stempelbasis mit Trägerteilchen vermischbar und rührbar ist, so dass er positiv oder negativ aufgeladen wird.
15. Stempelbasis nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Stempelbasis eine Vorrichtung zum Reinigen der Unterseite des Stempels und/oder der Matrix aufweist, vorzugs- weise eine Abstreifklinge .
16. Stempelbasis nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Stempelbasis eine Vorrichtung zum Laden eines Akkus und/oder eines Kondensators des Stempels aufweist. 17. Stempelbasis nach einem der Ansprüche 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Stempelbasis zumindest 2, vorzugsweise 4 Tonerbette für Toner verschiedener Farben aufweist.
18. Stempelbasis nach einem der Ansprüche 10 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Toner magneti- sehe Nanopartikel und/oder ausschließlich bei UV-Licht sichtbare Farbstoffe enthält.
Stempelvorrichtung mit einem Stempel nach einem der Ansprüche 1 bis 9 und zumindest einer Stempelbasis nach einem der Ansprüche 10 bis 18.
Verfahren zur Erzeugung eines Stempelbildes auf einer Oberfläche, wobei
1) in einer Matrix eines Stempels, die eine Vielzahl von Pixeln aufweist, die Pixel unabhängig voneinander dadurch aufgeladen werden, dass sie unabhängig voneinander auf je ein Potential gegenüber einer Masse gelegt werden,
2) die Matrix mit zumindest einem Toner so kontaktiert wird, dass der Toner an den mit einem vorbestimmten Vorzeichen geladenen Pixeln anhaftet ,
3) die Matrix des Stempels mit der Oberfläche in Kontakt gebracht wird, und
4) das Potential aller Pixel auf 0 gesetzt wird oder alle Pixel oder jene Pixel, an welchen im Schritt 2 Toner angehaftet wurde, umgepolt werden, so dass der Toner auf die Oberfläche übergeht .
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Toner vor oder während dem Kontaktieren mit der Matrix in
Schritt 2) elektrostatisch geladen wird, vorzugsweise durch Rühren.
22. Verfahren nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass der Toner nach dem Übergang auf die Oberfläche fixiert wird. 23. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch,
dadurch gekennzeichnet, dass der Toner zum Fixieren erwärmt wird, vorzugsweise auf Temperaturen < 200 °C, besonders bevorzugt -S 180 °C, besonders bevorzugt ^ 130 °C, besonders bevorzugt < 100 °C, besonders bevorzugt < 80 °C und besonders bevorzugt ^ 70 °C und/oder Temperaturen > 40 °C, vorzugsweise > 60 °C.
24. Verfahren nach Anspruch 22,
dadurch gekennzeichnet, dass der Toner zum Fi- xieren mit einem Lösungsmittel in Kontakt gebracht wird.
25. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Übergang des Toner auf die Oberfläche Tonerreste von einer Unterseite des Stempels und/oder von der
Matrix entfernt werden, vorzugsweise durch Abstreifen .
26. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt 2) die Matrix nacheinander mit Tonern verschiedener
Farben kontaktiert wird, wobei vor dem Kontakt mit Toner einer Farbe nur jene Pixel der Matrix mit jenem Vorzeichen aufgeladen werden, das zur Anhaftung von Toner führt, an welche Toner der entsprechenden Farbe im zu erzeugenden Stempelbild anhaften soll.
27. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch,
dadurch gekennzeichnet, dass die Toner verschie- dener Farben in der Reihenfolge zunehmender Helligkeit ihrer Farbe mit der Matrix kontaktiert werden .
28. Verfahren nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass schwarzer, blauer, roter und gelber Toner mit der Matrix kontaktiert wird.
29. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass ein Stempel nach einem der Ansprüche 1 bis 9 und/oder eine Stempelbasis nach einem der Ansprüche 10 bis 18 verwendet wird.
30. Verwendung eines Stempels nach einem der Ansprü- che 1 bis 9 und/oder einer Stempelvorrichtung nach Anspruch 19 zur Codierung von Textdokumenten mit einem zweidimensionalen Code.
31. Verwendung eines Stempels nach einem der Ansprüche 1 bis 9 und/oder einer Stempelvorrichtung nach Anspruch 19 zur Codierung von Produktinformationen auf Waren.
32. Verwendung eines Stempels nach einem der Ansprüche 1 bis 9 und/oder einer Stempelvorrichtung nach Anspruch 19 zum Aufbringen von Text auf Wa- ren und/oder Warensendungen.
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