Übersicht zu den Thermografie-Verfahren

Die NIP-Technologie ‚Thermografie‘ lässt sich in Thermotransfer und Thermosublimation unterteilen. Bei beiden Verfahren ist die Farbe auf ein Trägematerial (Farbband auf Rolle) aufgetragen. Über Wärmezufuhr erfolgt der Übertrag auf die CD bzw. DVD.

Bei der Transfer Thermografie wird die Farbe auf einem Trägermaterial gespeichert und durch Einwirkung von Wärme auf die CD übertragen. Beim Thermotransfer wird, vereinfacht ausgedrückt, aus dem Trägermaterial ein Teil der Farbschicht herausgelöst und auf die CD übertragen (es erfolgt der Übertrag einer größeren Farbmenge). Die Farbe auf dem Trägermaterial kann Wachs oder ein spezielles Polymer (Resin) sein. Thermotransfer wird daher verschiedentlich auch als „Thermal Mass Transfer “ bezeichnet. Bei der Thermosublimation dagegen erfolgt der Farbübertrag vom Trägermaterial auf die CD durch Diffusionseffekte. Die Erwärmung hat ein Schmelzen der Farbe zur Folge, wodurch ein Diffusionsprozess der Farbmittel auf die CD erfolgt. Dies erfordert eine spezielle Beschichtung der CD zur Aufnahme der diffundierten Farbstoffe. Thermosublimation wird physikalisch-chemisch präzise als „Dye Diffusion Thermal Transfer “ bezeichnet, abgekürzt D2T2.

Während beim Thermotransfer beim Übertrag in jedem Fall der Farbträger mit der CD in Verbindung steht, kann bei der Thermosublimation ein kleiner Abstand zwischen Empfangsschicht und Farbschicht bestehen, z.B. durch Abstandhalter, die entweder auf der Empfangsschicht oder im Farbträger mit eingebunden sind (z.B. kugelförmige Partikel, die eine spezielle Oberflächenstruktur bilden). Für den Mehrfarbendruck sind auf einem Farbträger z.B. die Prozessfarben Gelb, Magenta und Cyan aufgetragen. Ein Thermokopf zur Bebilderung ist mit dem Farbträger in Kontakt. Durch bildabhängige Ansteuerung der Heizelemente im Thermokopf (Systeme mit 600 dpi Auflösung sind verfügbar) erfolgt ein Übertrag der Farbe vom Träger auf die CD. Der Farbträger ist, wie zuvor erläutert, in direktem Kontakt mit der CD. Der Mehrfarbendruck erfolgt, indem durch Thermografie die Farbauszüge nacheinander auf die CD übertragen werden. D.h. die CD wird dem Druckkopf drei mal zugeführt.

Beim Thermotransfer erfolgt durch Erhitzen des Farbträgers ein Schmelzen der Farbe auf der Trägerfolie. Unter leichtem Druck wird die verflüssigte Farbe auf die CD übertragen. In dem einfacheren binären Prozess ist die optische Dichte im Druck, durch die Konfektionierung des Farbträgers mit definierter Schichtdicke, Farbmittelkonzentration und Farbton vorgegeben. Dies ist die ursprüngliche Version des Thermotransfers, eines Verfahrens, bei dem in einem binären Prozess die Farbe übertragen wurde, d.h. Ansteuerung der Heizelemente des Schreibkopfes, Übertragung der gesamten Farbschicht pro Pixel auf die CD, bei abgeschaltetem Heizelement kein Farbübertrag. Durch die Möglichkeiten der Mikromechanik und Mikroelektronik bei der mechanischen Auslegung der Thermoköpfe und der Elektronik zur kontrollierten, fein dosierten Erwärmung der Bebilderungsstelle ist es möglich, unterschiedliche Farbmengen zu übertragen. Dabei bleibt die Farbkonzentration des Übertrags, bedingt durch die Zusammensetzung de Farbschicht, erhalten, die Punktgröße kann allerdings variieren, d.h. kleinere oder größere Farbmengen können durch definiertes Schmelzen übertragen werden. Diese Variante des Thermotransfers wird auch mit VDT (Variable Dot Thermal Transfer ) bezeichnet.

Bei der Thermosublimation erfolgt ein lokales Verdampfen der Farbe durch die Wärmezufuhr, und ein Sublimationsprozess wird ausgelöst. Physikalisch definiert ist Sublimation der Übergang von der festen Phase direkt in die gasförmige Phase ohne die Zwischenstufe flüssig; dies ist bei der sogenannten Thermosublimation nicht unbedingt der Fall, die bessere bzw. meist zutreffendere Beschreibung für den ablaufenden Prozess ist über Diffusionseffekte gegeben (Dye Diffusion Thermal Transfer,D2T2 ). Je nach Wärmeenergie, die dem Bildpunkt zugeführt wird, wird eine unterschiedliche Menge Farbe (Farbmittel/Dyes in der Farbschicht) auf das Substrat übertragen. Die CD erfordert, wie bereits erläutert, eine spezielle Beschichtung , in die die Farbe durch Diffusion eindringt. Pro Bildpunkt lassen sich demnach je nach diffundierter Farbmenge mehrere Grauwerte darstellen, gesteuert über Temperatur und/oder Zeitdauer des Heizsignals. Im Gegensatz zum zuvor erläuterten Thermotransfer mit variabler Punktgröße, bleibt hier der Bildpunktdurchmesser annähernd gleich groß, aber die Farbdichte verändert sich.

Es wird pro Farbe ein kompletter Abschnitt des Farbträgers für die bestimmte Farbe im vorgesehenen gerätespezifischen Format benutzt. Nach dem Farbübertrag ist die restliche Farbfolienfläche für den Druck nicht mehr weiter verwendbar, was eine relativ schlechte Nutzung der Farbfolien bedeutet. Die Farbträgermaterialien als Rollenmaterial haben typischerweise eine Dicke von insgesamt ca.10 µm, die Farbschicht selbst hat eine Dicke von ca.3 µm; hinzu kommt noch eine Schutzschicht von ca.2 µm. Die Schutzschicht hat die Aufgabe, einen guten Wärmeübertrag zum Schreibsystem zu gewährleisten und gleichzeitig eine sichere Handhabung des dünnen Materials zu ermöglichen.

Wie zuvor erläutert, ist das Bandmaterial so konfiguriert, dass die einzelnen Farben hintereinander auf einer Bahn angeordnet sind. Entsprechend werden in einer Druckeinheit die Farben nacheinander auf die CD übertragen. Thermotransfer für den Mehrfarbendruck wird auch mit nur drei Farben, den Buntfarben Cyan, Magenta und Gelb, angewandt; Schwarz wird dann durch Übereinanderdruck erzeugt. Die Farbträger stehen als Rollenmaterial zur Verfügung und werden durch eine spezielle Gerätekonfiguration dem Druckprozess zugeführt. Die CD muss entsprechend mehrfach dem Druckwerk zugeführt werden (Multipass-System).

Thermo-Transfer Drucksysteme

Auf der Basis der zuvor gegebenen Erläuterungen des Prinzips zum Thermotransfer folgen einige gerätetechnische Ausführungen. Beim Thermotransfer erfolgt die Bebilderung in einfacher Weise durch Übertrag der Farbe vom Farb- träger insgesamt auf die CD. Der Farbträger ist in Kontakt mit dem thermischen Bebilderungskopf (Druckkopf) und der CD. Zum Mehrfarbendruck innerhalb eines Multipass Systems liegen die Farben hintereinander auf dem Farbträger. Für ein dreifarbiges Druckbild sind drei Farbübertragungsprozesse erforderlich. Die Quali- tät des Mehrfarbenbildes wird durch die Qualität der Farben, durch die Registerhaltigkeit im Übereinanderdruck und durch die Auflösung bestimmt. Für die CD-Bebilderung (ca.120 mm) stehen Auflösungen von bis zu 400 dpi zur Verfügung. Die gerätetechnische Umsetzung basiert auch auf eine speziellen Farbträgerfolie. Durch Steuerung der Heizimpulsdauer wird die Menge des Farbübertrags bestimmt. Insbesondere in Verbindung mit einer dünnen Farbschicht von nur 0,3 µm (Thin-Layer Thermal Transfer Material,3T).

Thermo-Re-Transfer Drucksysteme

Das Thermo-Re-Transfer System arbeitet prinzipiell nach dem gleichen Verfahren wie Thermo-Transfer. Die Bebilderung erfolgt allerdings nicht direkt auf die CD sondern, über einen Zwischenschritt, zuerst auf ein farbloses Transferband und von dort mittels einer erhitzten Walze mit konstanter Temperatur auf die CD Oberfläche. Beim Übertragen der Bildinformation auf das Transferband, wird hierbei jedoch ein Verfahren eingesetzt, das mit ‚variable-dot-technology‘ bezeichnet wird. Mit dieser Technik werden unterschiedlich große Bildpunkt erzeugt und somit ein variables Raster. Je kleiner die Bildpunkte sind aus denen sich eine Farbe zusammensetzt, desto realistischer erscheint die Farbe als Teil eines Bildes und je höher ist die Auslösung. Mit dieser Technologie ist man in der Lage mit einer Auflösung von 400 dpi zu drucken für fotorealistische Darstellungen bis ins kleinste Detail.

Ink Jet-Verfahren

Ink Jet ist die meist angewandte Non-Impact-Technologie zum Aufbau von digitalen Drucksystemen. Das Ink Jet-Verfahren ist eine Computer to Print-Technologie, bei der Farbe aus Düsen gespritzt wird, also prinzipiell kein Bildträger benötigt wird. Die Daten des digital beschriebenen Druckauftrages werden direkt zur Ansteuerung einer Bebilderungseinheit übertragen. Die Bebilderungseinheit ist in diesem Falle das Ink Jet-System selbst, das je nach Technologie die Farbe über Düsen direkt auf die CD überträgt die mit einer speziellen Oberfläche ausgestattet ist, die es erlaubt Farbe aufzunehmen, zu trocknen und zu fixieren. Üblicherweise wird die CD nach dem Druck mit einem speziellen Spray fixiert, was die Farbe gegen Umwelteinflüsse unempfindlicher werden lässt. Bei den aktuell verfügbaren Medien, ist dies jedoch nicht mehr unbedingt erforderlich, da die Oberflächenbeschaffenheit ein Verwischen der Farbe unterbindet. Im Ink Jet-Verfahren kann also die zu druckende Information auf dem kürzesten Wege, mit einem Minimum an Funktionselementen, auf die CD übertragen werden; dies ist auch die treibende Kraft zur stetigen Weiterentwicklung und Neuentwicklung von Ink Jet-Systemen und -Verfahren.