Digitale Drucktechnologie 9. Thermografie

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1 Digitale Drucktechnologie 9. Thermografie Bild:

2 Gliederung 1. Einführung Einteilung Anwendungsgebiete 2. Technische Bestandteile Thermodruckkopf Thermofarbbänder (-folien) Thermopapiere 3. Thermodruckverfahren Thermodirektdruck Transfer-Thermografie Thermosublimationsdruck Thermotransferdruck Thermoretransferdruck 4. Beispiele Digitale Drucktechnologie 9. Thermografie 2

3 Einführung In den letzten Jahrzehnten wurden neben den konventionellen Druckverfahren neue Techniken entwickelt, die es ermöglichen, außergewöhnliche Bedruckstoffe zu bedrucken. Die sogenannten digitalen Druckverfahren (Non Impact Druckverfahren) drucken direkt aus dem digitalen Datenbestand (Pre-Press) heraus auf den Bedruckstoff. Die Thermografie (Thermodruck) zählt neben Elektrofotografie, Ionografie, Magnetografie, Photografie, Ink-Jet und X-Graphy zu diesen modernen Druckverfahren. Bilder: Beschriftungen per Hochdruck (oben) und Beschriftung per Thermodruck (unten) Digitale Drucktechnologie 9. Thermografie 3

4 Einführung Thermografie griech. Thermo = Wärme, Hitze; griech. Grafie = Zeichen, mehrfarbige Flächenkunst Entwickelte sich in den 1960er als Alternative zum Siebdruck Ermöglicht das Bedrucken von verschiedenen Materialien z.b.: Papier, Holz, Metall, Rohlingen, Textilien Die Drucktechnik wurde nach dem physikalisch - chemischen Prozessablauf während des Drucks benannt Durch die Zufuhr von Wärme werden Farbstoffe, die sich auf dem Thermofarbband befinden, auf den Druckträger übertragen Digitale Drucktechnologie 9. Thermografie 4 Bilder:

5 Einführung Thermodruck ist eine bewährte technisch-hochwertige Druckmethode Hohe Zuverlässigkeit, niedrige Verbrauchskosten, geringe Wartungsintervalle Geräuscharm Durchschnittliche Geschwindigkeit ist druckerabhängig und kann bis zu 300 mm/sec oder 500 mm/sec beim Etikettendruck betragen Flexibel an diverse Medien anschließbar Lebensdauer von bis zu 100 km Papierdurchlauf Digitale Drucktechnologie 9. Thermografie 5

6 Einführung Änderungen, Zusätze im Druckbild können ohne größere Aufwände, Unterbrechungen und Probleme vollzogen werden Thermodruck ist für Einsatzgebiete geeignet, in denen häufige Informationswechsel erfolgen, z.b. in öffentlichen Bereichen Trocknungsprozess entfällt dadurch, dass sich die geschmolzene Farbe sofort auf dem Bedruckstoff verfestigt Druckergebnisse zeichnen sich vor allem durch ihre Druck- und Farbqualitäten aus, die u.a. durch die gleich bleibende Punktgröße beim Thermotransferdruck und durch die Wachsschicht bedingt ist Aufgrund seiner einfachen Handhabung ist der Thermodruck nicht mehr in den Printmedien wegzudenken und wird deshalb immer wieder gerne in den unterschiedlichsten Einsatzgebieten verwendet Digitale Drucktechnologie 9. Thermografie 6

7 Einführung: Einteilung Thermografie Transfer Thermografie indirekter Thermodruck Direkte Thermografie Thermodirektdruck Thermosublimationsdruck Thermotransferdruck Thermoretransferdruck Digitale Drucktechnologie 9. Thermografie 7

8 Einführung: Anwendungsgebiete Thermografie Transfer Thermografie Indirekter Thermodruck Direkte Thermografie Thermodirektdruck Zahlungsbelegen Kaufquittungen, Kontoauszüge Lottoquittungen Identifizierung von Kundenkarten Etiketten mit Barcode Lebensmittel Fluggepäckanhänger Logos und Graphiken Aufkleber, Textilien Tickets Fahrkarten, Kinokarten, Konzertkarten, Parkbelege Digitale Drucktechnologie 9. Thermografie 8

9 Gliederung 1. Einführung Einteilung Anwendungsgebiete 2. Technische Bestandteile Thermodruckkopf Thermofarbbänder (-folien) Thermopapiere 3. Thermodruckverfahren Thermodirektdruck Transfer-Thermografie Thermosublimationsdruck Thermotransferdruck Thermoretransferdruck 4. Beispiele Digitale Drucktechnologie 9. Thermografie 9

10 Bestandteile: Thermodruckkopf Der Thermodruckkopf befindet sich in der Thermodruckleiste und ist im direkten Kontakt mit dem Farbträger, also Farbband Es gibt serielle und parallele Druckmethode Beim seriellen Druck wird ein Druckkopf mit neun oder mehr Heizelementen über den Bedruckstoff zeichenweise geführt Beim parallelen Druck besteht der Druckkopf aus einer ganzen Reihe von Heizelementen, die sich über die gesamte Zeilenbreite ausdehnen Digitale Drucktechnologie 9. Thermografie 10 Bilder:

11 Bestandteile: Thermodruckkopf In der Druckleiste befinden sich viele einzelne, nebeneinander liegende Heizelemente, die sogenannten dots Die dots sind etwa 0,08-0,125 mm groß und einzeln beheizbar Bei einer Auflösung von 300 dpi und 216 mm Bedruckfläche müssen Heizelemente vorhanden sein Ein Druck ist ab einer Schriftgrößen von 6 Punkt möglich Die Druckauflösung beträgt zwischen 200 und 600 dpi Digitale Drucktechnologie 9. Thermografie 11 Bilder: Störch,

12 Bestandteile: Thermofarbbänder Ein Thermofarbband besteht (ausgehend vom Druckkopf) aus mehreren Schichten: Schutzschicht, etwa 0,5 µm Trägermaterial, etwa 4-6 µm (z.b. PET) Trennschicht (Primer), etwa 1 µm Farbschicht (Dyes), bis zu 3 µm Haftschicht, etwa 2 µm Je nach Farbträger wird zwischen Wachsbändern, Wachs-/Harzbändern und Harzbändern unterschieden Digitale Drucktechnologie 9. Thermografie 12 Bilder: Kipphan, HPM, Springer-Verlag, 2000

13 Bestandteile: Thermofarbbänder Wachsfolien (ca. 0,12 /m²) zur Bedruckung von normalen Papier- und Kartonetiketten, wie z.b. Preisauszeichnung von Nahrungsmitteln Farben verwischen leicht Band ist kaum kratzfest Wachs-/Harzbänder (ca. 0,25 /m²) werden für glatte Oberflächen verwendet, z. B. Bedruck von Papier und Kunststoffen abriebfest und witterungsbeständig Harzbänder (ca. 0,40 /m²) für glatte Kunststoffoberflächen, z.b. Etiketten/Packstoffe aus Polymerstoffen verwendet hohe Kratz- und Schmierfestigkeit waschbeständig bis 95 C resistent gegenüber Lösungsmitteln Digitale Drucktechnologie 9. Thermografie 13 Bild:

14 Bestandteile: Thermopapiere Für den Thermodruck sind glatte Oberflächen besonders geeignet Thermopapiere (ca. 0,50 /m²) sind als Bogen/Rollenmaterial ab g/m² erhältlich Lagerung: C, 55 % Luftfeuchte Haltbarkeit: über 5 Jahre Chemische, mechanische und umweltbedingte Einflüsse, wie z.b. Öl, Kratzer, Sonnenlicht, können die Papiere schädigen Digitale Drucktechnologie 9. Thermografie 14 Bilder:

15 Bestandteile: Thermopapiere Alle Thermopapiere bestehen ähnlich wie die Thermobänder, aus einem thermoreaktiv beschichteten Material, das in unterschiedliche Schichten eingeteilt ist: Schutzschichten auf der Vorder- (Topcoat) und Rückseite (Back Barrier) zusätzliche Schichten (Verbundmaterial) innerhalb des Papiers schützen die Druckergebnisse vor Imitationen Digitale Drucktechnologie 9. Thermografie 15 Bilder:

16 Bestandteile: Thermopapiere Sensitivität des Papiers soll berücksichtigt werden, da davon die Farbreaktion abhängt Es wird zwischen statischen und dynamischen Sensitivität unterschieden Statische Sensitivität: Temperatur Schwärzung hohe statische Sensitivität: ab 70/75 C niedrige statische Sensitivität: ab 90/120 C Dynamische Sensitivität: Druckgeschwindigkeit der Thermodrucker Verfärbung Digitale Drucktechnologie 9. Thermografie 16 Bilder:

17 Gliederung 1. Einführung Einteilung Anwendungsgebiete 2. Technische Bestandteile Thermodruckkopf Thermofarbbänder (-folien) Thermopapiere 3. Thermodruckverfahren Direkte Thermografie Transfer-Thermografie Thermosublimationsdruck Thermotransferdruck Thermoretransferdruck 4. Beispiele Digitale Drucktechnologie 9. Thermografie 17

18 Direkte Thermografie Thermografie Transfer Thermografie indirekter Thermodruck Direkte Thermografie Thermodirektdruck Thermosublimationsdruck Thermotransferdruck Thermoretransferdruck Digitale Drucktechnologie 9. Thermografie 18

19 Direkte Thermografie Bei direkter Thermografie wird direkt auf wärmeempfindlichen Bedruckstoff (z.b. Papier) gedruckt Durch die Zufuhr von Wärme verändert sich das beschichtete Papier farblich: Heizpunkte erwärmen sich, dadurch entsteht ein Abdruck Druck-Erzeugnisse sind einfarbig, teilweise zweifarbig: Farbabstufungen sind nicht möglich, da die Druckfarbe vom Transferband bestimmt wird und ist nur 1x verwendbar Die thermischen Schreibsysteme werden Thermodrucker genannt. Die direkte Thermografie hat für die grafische Industrie eine untergeordnete Bedeutung. Digitale Drucktechnologie 9. Thermografie 19 Bild:

20 Direkte Thermografie: Druck-Erzeugnisse Bekannteste Thermodirektdruckgeräte: Telefaxgeräte Etikettendrucker Belegdrucker Druck-Erzeugnisse sind nicht licht- und temperaturbeständig und bleichen mit der Zeit aus, vergilben Digitale Drucktechnologie 9. Thermografie 20

21 Transfer Thermografie Thermografie Transfer Thermografie indirekter Thermodruck Direkte Thermografie Thermodirektdruck Thermosublimationsdruck Thermotransferdruck Thermoretransferdruck Digitale Drucktechnologie 9. Thermografie 21

22 Transfer Thermografie: Thermosublimationsdruck Englisch: Dye Diffusion Thermal Transfer (D2T2) Farbübertragung erfolgt vom Trägermaterial auf den speziell beschichteten Bedruckstoff durch Diffusionseffekte Farben werden auf Druckoberfläche aufgetragen und diffundieren in Bedruckstoff ein (z.b. Skiern ab 160 C/Textilien). Bei der Diffusion werden die festen Bestandteile sofort in den gasförmigen Zustand überführt (verdampft) Je nach zugeführter Temperatur werden unterschiedlich viele Farbpigmente aus dem Farbband gelöst Die Farbe dringt bis zu 0,25 mm tief ein Digitale Drucktechnologie 9. Thermografie 22 Bilder: Kipphan, H.: Handbuch der Printmedien; Böhringer: Kompendium der Mediengestaltung

23 Transfer Thermografie: Thermosublimationsdruck Es erfolgt ein lokales Verdampfen der Farbe durch Wärmezufuhr, die den Sublimationsprozess auslöst. Physikalisch definiert ist Sublimation der Übergang von der festen Phase direkt in die gasförmige Phase. Physikalisch exakter und zutreffender ist es, bei der Thermosublimation von einem Diffusionsprozess zu sprechen. Je nach Wärme, die dem Bildpunkt zugeführt wird, wird eine unterschiedliche Menge von Farbe übertragen. Pro Bildpunkt lassen sich daher mehrere Grauwerte darstellen. Im Gegensatz zum Thermotransfer bleibt die Bildpunktgröße gleich, aber die Farbdichte verändert sich Digitale Drucktechnologie 9. Thermografie 23 Bild: Kipphan, H.: Handbuch der Printmedien. Heidelberg: Springer Verlag, 2000

24 Transfer Thermografie: Thermosublimationsdruck Beste Druckqualität und Kantenschärfe: bei einer hohen Temperatur und kurzen Einwirkzeit Pro Abschnitt kann immer nur eine Farbe gedruckt werden Je nachdem wie viele Farben für das Druckbild verwendet werden, muss bis zu viermal dieselbe Druckposition angesteuert werden Eingesetzt bei Proofssystemen oder Photodrucksystemen mit leistungsfähigen Computern Digitale Drucktechnologie 9. Thermografie 24 Bild: Kipphan, H.: Handbuch der Printmedien. Heidelberg: Springer Verlag, 2000

25 Transfer Thermografie: Thermotransferdruck Englisch: Thermal Mass Transfer Beim Thermotransfer wird die Farbe durch die Zuführung von Wärme (ca C) auf den Bedruckstoff übertragen, Geschwindigkeit ca. 2 cm/s Bei den hohen Temperaturbedingungen vergasen die Druckfarben auf dem Thermofarbband und dringen (punktweise) in die oberste Lackschicht ein Es wird zunächst eine für den individuellen Druckprozess notwendige Druckerdatei erstellt Diese enthält alle Druckfarben in der Reihenfolge der Prozessfarben, die für den Druck notwendig sind Nach der Erstellung der Druckdatei werden die Heizelemente (Druckköpfe) nach der Vorlage des Druckbildes erhitzt Digitale Drucktechnologie 9. Thermografie 25

26 Transfer Thermografie: Thermotransferdruck Thermotransfer Für den Mehrfarbendruck sind bei einem Multipass-System auf einem Farbträger die unterschiedlichen Farben nacheinander aufgebracht. Der Druckzylinder bzw. die Trommel dreht sich bei vier Farben vier mal pro Bild. Die Farbauszüge werden daher nacheinander auf den Bedruckstoff übertragen. Ein Thermokopf zur Bebilderung ist mit dem Farbträger in Kontakt. Durch bildabhängige Ansteuerung der Heizelemente im Thermokopf (bis 600 dpi) erfolgt die punktweise Übertragung der Farbe auf den Bedruckstoff. Digitale Drucktechnologie 9. Thermografie 26 Bilder: Kipphan, H.: Handbuch der Printmedien. Heidelberg: Springer Verlag, 2000

27 Transfer Thermografie: Thermotransferdruck Aufbau eines Thermotransfer-Etikettendruckers der Firma GSK GmbH: cab Hermes A 4L Bedruckstoff: Etikettenrolle Transportsystem Thermoband Druckkopf Etikettenabroller Digitale Drucktechnologie 9. Thermografie 27 Bild:

28 Transfer Thermografie: Thermotransferdruck Digitale Drucktechnologie 9. Thermografie 28

29 Transfer Thermografie: Thermotransferdruck Die Punktgröße kann variieren, da sie abhängig von der zugeführten Hitze ist Während die Farbe auf den Bedruckstoff übertragen wird, befinden sich Farbband und Bedruckstoff unter dem Druckkopf Transportmechanismus steht still Ist der Farbübertrag gelungen, werden Folie und Druckträger weiter transportiert Auftrag der nächsten Farbe, dazu muss der Druckträger wieder an seine Ausgangsposition gebracht werden Der Durchlauf der Farbbänder ist abhängig vom Bildmedium und wiederholt sich bis zu 3 4 mal je nach Anzahl der Farben (Multiple Pass System, z. dt.: mehrfach zuführen) Digitale Drucktechnologie 9. Thermografie 29 Bild: Kipphan, H.: Handbuch der Printmedien. Heidelberg: Springer Verlag, 2000

30 Transfer Thermografie: Thermotransferdruck Eine erhöhte Druckproduktivität wird durch Drucker, die eine Reihenbauweise (Single Pass System) aufweisen, ermöglicht die einzelnen Farbbänder sind für den Druckprozess hintereinander angeordnet Farbübertragung erfolgt über 4 separate Thermobänder Druckverzögerungen können vermieden werden, indem das Papier nicht mehr in Längsrichtung zur Druckwalze geführt wird, sondern die größere Druckwalze zur Papierführung verwendet wird Digitale Drucktechnologie 9. Thermografie 30 Bild: Störch

31 Transfer Thermografie: Thermotransferdruck Durch zu starke Erwärmung, falschen Andruck der Thermoleiste oder falsche Kombination von Farbband und zu bedruckendem Material kann es zu schlechten Druckbildern kommen Z.B. Fehlstellen, Flecken, Abrieb, Streifen, Farbe wirkt blass, verschmiert etc. Digitale Drucktechnologie 9. Thermografie 31 Bilder:

32 Transfer Thermografie: Thermoretransferdruck Weiterentwicklung des Thermotransferdrucks Vorwiegend für die CD/DVD - Bedruckung angewendet Unterschied liegt lediglich darin, dass die Farbe auf ein spezielles transparentes Übertragungsband, dem sogenannten Retransferband übertragen wird und von dort aus erfolgt die Farbübertragung Höhere Auflösung wird ermöglicht Digitale Drucktechnologie 9. Thermografie 32

33 Gliederung 1. Einführung Einteilung Anwendungsgebiete 2. Technische Bestandteile Thermodruckkopf Thermofarbbänder (-folien) Thermopapiere 3. Thermodruckverfahren Direkte Thermografie Transfer-Thermografie Thermosublimationsdruck Thermotransferdruck Thermoretransferdruck 4. Beispiele Digitale Drucktechnologie 9. Thermografie 33

34 Beispiele: Canon Selphy ES30 DIN A6 Thermosublimations-Fotodrucker Preis: 159 Neben dem normalen Verbrauchsmaterial auch schwarz-weiß- Packs und mit zusätzlicher goldener oder silberner Farbe für besondere Effekte Bedingung erfolgt über 3-Zoll-Display Druckauflösung beträgt 300 dpi Bilder können über PC, übliche Speicherkarten und Bluetooth ausgedruckt werden Als ES3-Ausführung verfügt das Gerät zusätzlich über 3 Gbyte Speicherplatz und einen größeren Display und kostet 209 Digitale Drucktechnologie 9. Thermografie 34 Bild: Quelle: VDI Nachrichten, Oktober 2009, Nr. 41

35 Beispiele: Barcodat TTP-348M Etiketten-Thermotransferdrucker Auflösung 300 dpi Etikettenbreite von 241,3 mm mit einer maximalen Druckfläche von 219,5 mm Die Druckgeschwindigkeit beträgt bis zu 101,6 mm/s Die Drucktechnik arbeitet mit Farbbandlängen bis zu 600 m Digitale Drucktechnologie 9. Thermografie 35 Bild:

36 Beispiele: Metapace T1 SRP350 Barcode und Kassenbon Thermodirekt-Drucker Druckbreite beträgt 80 mm von der Rolle, eingebautes Schnittmesser Maximale Druckgeschwindigkeit ist 150 mm/s Farbe: Schwarz-weiß Auflösung: 180 dpi, 7 Dot/mm Preis: 197 Digitale Drucktechnologie 9. Thermografie 36

37 Beispiele: Primera Signature Z1 CD-DVD Thermoretransfer-Drucker Nur einfarbiger Druck ist möglich Auflösung bis 200 dpi Druckt direkt auf speziell beschichtete CD-/DVD- Oberflächen Druckergebnisse sind wisch- und wasserfest Preis: 79 Digitale Drucktechnologie 9. Thermografie 37

38 Impressum Larisa Salun, M.Sc. Digitale Drucktechnologie Vorlesung im Wintersemester 2011/12 Prof. Dr.-Ing. E. Dörsam Technische Universität Darmstadt Fachgebiet Druckmaschinen und Druckverfahren Magdalenenstraße Darmstadt

39 Beispiele: Armarilla Patientenarmbänder Armarilla Patientenarmbänder Der Thermodruck findet Anwendung auch im Krankenhaus Die Firma PAXAR hat die sog. Armilla Patientenarmbänder entwickelt, um Patienten bei der stationären Aufnahme identifizierbar zu machen Nachdem die persönlichen Daten des Patienten in das Krankenhausinformationssystem (KIS) eingegeben sind, wird über den Thermotransferdrucker das Patientenband mit Namen des Patienten ausgedruckt Armbänder bestehen aus weißem, matten Polyester zeichnen sich durch ihre Wasser-, Alkohol- und Lösungsmittelresistenz aus, sind Kratzer unempfindlich und strapazierfähig Digitale Drucktechnologie 9. Thermografie 39 Bilder: