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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bedrucken eines Substrats mit Tinte mit den Merkmalen von Anspruch 1.
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Technisches Gebiet und Stand der Technik
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Die Erfindung liegt auf dem technischen Gebiet der grafischen Industrie und dort insbesondere im Bereich des industriellen Tintendrucks (Inkjet) auf flache Substrate, d. h. des Auftragens und optional des Trocknens/Härtens/Pinnens von flüssiger Tinte auf bogen- oder bahnförmige Bedruckstoffe, bevorzugt aus Papier, Karton, Pappe, Kunststoff oder Verbundmaterial.
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Beim Drucken im Inkjet-Druckverfahren können Probleme im Randbereich gedruckter Stellen entstehen.
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Die
JP 2005/041041A offenbart bereits ein Verfahren, bei welchem in einem Randbereich kleinere Tropfen gedruckt werden, um einen geschlossenen Rand ohne sogenannte Pixel-Lücken zu erzeugen.
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Es wurde erkannt, dass außer solchen Pixel-Lücken auch andersartige Probleme im Randbereich von bedruckten Stellen entstehen können. Beispielsweise kann der Randbereich mit dem Auge wahrnehmbare Störungen aufweisen, wie diese z. B. als Schlieren in 8 dargestellt sind.
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Aufgabe
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Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, eine Verbesserung gegenüber dem Stand der Technik zu schaffen, welche es insbesondere ermöglicht, Störungen im Randbereich bedruckter Stellen zu verringern oder gar zu verhindern.
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Erfindungsgemäße Lösung
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte und daher bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung und den Zeichnungen.
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Ein erfindungsgemäßes Verfahren ist ein Verfahren zum Bedrucken eines Substrats mit Tinte, wobei Tintentropfen auf dem Substrat Pixel und die Pixel auf dem Substrat Rasterpunkte erzeugen, wobei ein Übergangsbereich gedruckt wird zwischen einem ersten Bereich des Substrats, welcher mit der Tinte derart bedruckt wird, dass zumindest teilweise ineinanderfließende Rasterpunkte erzeugt werden und einem zweiten Bereich des Substrats, welcher unbedruckt oder mit einem von der Tinte verschiedenen fluiden, pastösen oder festen Stoff bedruckt oder beschichtet ist, und wobei das mittlere Tintenvolumen der von Tintentropfen erzeugten Pixel in dem Übergangsbereich gegenüber dem mittleren Tintenvolumen der von den Tintentropfen erzeugten Pixel im ersten Bereich verringert wird.
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Die Erfindung ermöglicht es in vorteilhafterweise, Störungen im Übergangsbereich bedruckter Stellen zu verringern oder gar zu verhindern.
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Erfindungsgemäß ist das mittlere Tintenvolumen in dem Übergangsbereich verringert. Hierdurch können insbesondere solche Störungen, wie sie beispielsweise in 8 als Schlieren gezeigt sind, verringert oder gar verhindert werden. So wurde in umfangreichen Untersuchungen erkannt, dass im Randbereich von bedruckten Stellen unerwünschte und mit dem bloßen Auge erkennbare Unregelmäßigkeiten oder Schlieren entstehen. Ebenso wurde erkannt, dass diese Unregelmäßigkeiten verringert oder gar verhindert werden können, indem erfindungsgemäß in dem Übergangsbereich das Tintenvolumen verringert wird. Es wurde außerdem erkannt, dass infolge der Tintenreduktion auch die Leistung beim Trocknen und/oder Härten, insbesondere beim Pinnen (teilweise Härten), reduziert werden kann und dass dadurch höhere Glanzwerte erreicht werden können.
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Das erfindungsgemäße Verfahren kann in allen Übergangsbereichen des zu druckenden Bildes durchgeführt werden. Alternativ kann das Verfahren auf solche Übergangsbereiche beschränkt werden, welche durch den Einsatz digitaler Bildverarbeitung als kritisch, d.h. potentiell störend (potenziell Schlieren o.ä. ausbildend) erkannt werden. Hierzu können Testdrucke mit variierenden Testfeldern (z.B. variierende Tintenvolumen und/oder Raster) gedruckt, ausgewertet und „kritische“ Übergangsbereiche für den späteren Abgleich hinterlegt werden.
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Weiterbildungen der Erfindung
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Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung können sich wie folgt auszeichnen:
- - dass der Übergangsbereich eine Breite b mit b ≥ 10*h und b ≤ 50*h aufweist, wobei h die mittlere Dicke einer von der Tinte erzeugten Tintenschicht im ersten Bereich ist.
- - dass die mittlere Dicke h der Tintenschicht zwischen 5 und 10 Mikrometer beträgt und der Übergangsbereich eine Breite b von etwa 100 bis etwa 500 Mikrometern aufweist.
- - dass der Übergangsbereich eine Breite b von mehr als 2 Pixel, mehr als 5 Pixel oder mehr als 10 Pixel aufweist.
- - dass der Übergangsbereich eine Länge 1 aufweist, wobei 1 ≥ 2 Millimeter, 1 ≥ 3 Millimeter oder 1 ≥ 10 Millimeter.
- - dass der Übergangsbereich einen offenen Rand umfasst.
- - dass der Übergangsbereich einen geschlossenen Rand umfasst.
- - dass das mittlere Tintenvolumen auf weniger als 90%, weniger als 80%, weniger als 75%, weniger als 70%, weniger als 60% oder weniger als 50% reduziert wird.
- - dass das Reduzieren des mittleren Tintenvolumens abgestuft mit wenigstens einer Stufe erfolgt.
- - dass das Reduzieren des mittleren Tintenvolumens kontinuierlich oder quasi-kontinuierlich erfolgt.
- - dass das mittlere Tintenvolumen von etwa 4 Pikoliter auf etwa 3 Pikoliter reduziert wird.
- - dass die Tinte im ersten Bereich eine geschlossene Tintenschicht bildet.
- - dass der erste Bereich eine Breite B von mehr als 10 Pixeln aufweist.
- - dass der fluide, pastöse oder feste Stoff im ersten Bereich unter der Tinte durch Drucken oder Beschichten aufgebracht wird.
- - dass der fluide, pastöse oder feste Stoff im ersten Bereich über der Tinte durch Drucken oder Beschichten aufgebracht wird.
- - dass das Verringern des mittleren Tintenvolumens der von den Tintentropfen erzeugten Pixel durch ein Verändern von Bilddaten des Übergangsbereichs vor einem digitalen Rastern der Bilddaten des Übergangsbereichs erfolgt.
- - dass die Tinte wenigstens im Übergangsbereich mit geringerer Leistung gepinnt wird.
- - dass der fluide, pastöse oder feste Stoff ein Reinstoff oder ein Stoffgemisch ist, insbesondere eine von der Tinte verschieden zusammengesetzte und/oder verschieden farbige Tinte, eine Druckfarbe, z.B. eine Offsetfarbe oder eine Flexofarbe, ein Lack, ein Kaltfolientransfermaterial, ein (Flüssig- oder Trocken-) Toner, eine Grundierung, ein Primer (Haftvermittler) oder ein Precoat (z.B. eine Säure enthaltende Flüssigkeit für den Einsatz beim Drucken mit wasserbasierten Tinten) ist.
- - dass das Substrat aus Papier, Karton oder Kunststoff ist.
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Ausführungsbeispiele zur Erfindung
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Die Erfindung und deren bevorzugte Weiterbildungen werden nachfolgend unter Bezug auf die Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele näher beschrieben. Einander entsprechende Merkmale sind in den Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen.
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Die Zeichnungen zeigen in den 1 bis 8 Darstellungen von bevorzugten Ausführungsbeispielen des erfindungsgemäßen Verfahrens, sowie dessen Details.
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1 zeigt die Durchführung einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens und zugleich eine Draufsicht auf ein erfindungsgemäß hergestelltes Druckprodukt. Dabei wird ein Substrat 1 (oder ein Bereich des Substrats), z. B. Etiketten oder Bogen oder Bahnen aus Papier, Karton oder Kunststofffolie, mittels eines Tintendruckkopfs 2 bedruckt, d. h. es werden Tintentropfen 3 bzw. Tinte 7 auf das Substrat übertragen. Der Druckkopf kann ein piezogesteuerter Drop-On-Demand-Druckkopf sein. Es können auch mehrere Köpfe vorgesehen sein, z. B. zum Herstellen von Mehrfarbendrucken. Die Tinte ist bevorzugt eine UV-Tinte. Das Verfahren kann auch beim Bedrucken von 3D-Objekten bzw. deren beliebig geformter Oberflächen eingesetzt werden.
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Es ist eine Steuervorrichtung 4, z. B. ein Rechner, vorgesehen, welcher die Bilddaten 4a des zu druckenden Bildes speichert und verarbeitet, z. B. mittels eines Raster-Image-Prozessors (RIP), und die Daten an den Druckkopf 2 übermittelt. Die Bilddaten können durch den Rechner vor der Bearbeitung durch den RIP (also vor dem sogenannten Rastern) derart verändert werden, dass das mittlere Tintenvolumen erfindungsgemäß reduziert wird. Es ist ferner ein Trockner 5, z. B. ein UV-Trockner oder ein Heißlufttrockner vorgesehen, welcher das Substrat 1 mit Strahlung oder Heißluft 5a beaufschlägt. Der Trockner kann dem Vortrocknen dienen, d.h. er kann die Viskosität der Tinte erhöhen. Der Trockner kann insbesondere zum Pinnen, d. h. zum Anhärten der Tinte (d.h. nur zum teilweise Härten), vorgesehen sein. Das Endhärten kann mit einem weiteren Trockner erfolgen.
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In 1 ist ein erster Bereich erkennbar (z. B. der dargestellte Buchstabe „A“), in welchem Tinte 7 auf das Substrat übertragen wird. Dabei erzeugen die applizierten Tintentropfen 3 auf dem Substrat Pixel 11 aus Tinte und diese Pixel bevorzugt wiederum Rasterpunkte 11a aus Tinte (vgl. auch 2). Die Pixel bzw. die Rasterpunkte fließen zumindest teilweise ineinander und erzeugen auf diese Weise im ersten Bereich eine Tintenschicht 7a, bevorzugt eine geschlossene Tintenschicht. Der erste Bereich kann sehr klein (Mikrometerbereich bis Millimeterbereich) sein, z. B. ein Buchstabe eines gedruckten Textes in üblicher Schriftgröße. Er kann aber auch größer sein, z. B. eine gedruckte Fläche im Größenbereich von einigen Millimetern bis Zentimetern oder Dezimetern bis zu Abmessungen im Größenbereich des Formats des Substrats 1, also z.B. mehrere Dezimeter.
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Der Rand 10 kann ein offener Rand 10a sein, z. B. eine Außenkontur eines Buchstabens (wie beispielsweise dargestellt) oder ein sonstiger eingeschlossener erster Bereich 6 innerhalb eines zweiten Bereichs 8. Er kann aber auch ein geschlossener Rand 10b sein, z. B. eine „Lücke“ in einem Buchstaben, oder ein sonstiger eingeschlossener zweiter Bereich 8 innerhalb eines ersten Bereichs 6.
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In 1 ist auch ein zweiter Bereich 8 erkennbar, welcher an den ersten Bereich 6 zumindest an einem Rand 10 des ersten Bereichs angrenzt. Dieser zweite Bereich kann unbedruckt oder er kann mit einem fluiden, pastösen oder festen Stoff 9, bevorzugt einem Fluid 9, bedruckt oder beschichtet sein, welches von der Tinte 7 verschieden ist, z. B. eine anders zusammengesetzte Tinte, eine andersfarbige Tinte, ein Lack, eine Grundierung, ein Primer oder ein sogenannter Precoat. Im Folgenden wird (ohne Beschränkung der Allgemeinheit) der Einsatz eines Fluides 9beschrieben. Das Fluid kann dabei eine Fluidschicht 9a, bevorzugt eine geschlossene Schicht, ausbilden. Der zweite Bereich kann zeitlich vor, während oder nach dem ersten Bereich erzeugt werden.
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Das mittlere Tintenvolumen der von den Tintentropfen 3 erzeugten Pixel 11 in dem Übergangsbereich 12 ist erfindungsgemäß gegenüber (d. h. im Vergleich zu bzw. relativ zu) dem mittleren Tintenvolumen der von den Tintentropfen 3 erzeugten Pixel 11 im ersten Bereich 6 verringert. Dabei kann jeweils eine Mittelwertbildung über den Übergangsbereich 12 bzw. ersten Bereich 6 erfolgen. Es kann bevorzugt auf etwa 75% verringert werden, z. B. im Mittel von etwa 4 Pikolitern auf etwa 3 Pikolitern pro Tintentropfen. Beispielsweise kann das mittlere Tintenvolumen auch dadurch reduziert werden, dass räumlich abwechselnd Tropfen verschiedener Tintenvolumen gedruckt werden, z. B. abwechselnd mittlere und kleine Tintentropfen.
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Das Reduzieren kann tintenabhängig erfolgen, d. h. das Maß der Reduktion (z. B. 75%) und/oder das Maß der Breite b des Übergangsbereichs wird für verschiedene Tinten vor der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens bestimmt bzw. qualifiziert, z. B. durch Drucken von Testfeldern und deren Auswertung. Das jeweilige Maß kann in dem Rechner hinterlegt sein. Beim Auswerten kann mit Hilfe digitaler Bildverarbeitung bestimmt werden, unter welchen Bedingungen (z.B. mittleres Tintenvolumen) störende Schlieren oder Ähnliches in vorteilhafter Weise vermieden wird.
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Das Maß der Reduktion und der Breite b kann auch in Abhängigkeit vom Material des Substrats 1 oder der (mittleren) Flächendeckung bestimmt werden. Weitere Parameter, die berücksichtigt werden können, sind z. B. die (mittlere) Druckgeschwindigkeit und die (mittlere) Pinningleistung. Andererseits ist das Verfahren bevorzugt unabhängig von der Art der verwendeten Druckköpfe. Ein Erfassen entsprechender Testdrucke und das Hinterlegen der Maße braucht nicht bei jedem erfindungsgemäßen Herstellen von Drucken zu erfolgen, d. h. das erfindungsgemäße Verfahren kommt bei vorgegebenen und hinterlegten Maßen ohne ein ständiges Erfassen aus.
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Die in den folgenden 2 bis 7 gezeigten Ausführungsformen bzw. die dort gezeigten Drucke werden durch die in 1 gezeigte Strahlung 5a gepinnt, d. h. die applizierte Tinte wird angehärtet bzw. nur teilweise gehärtet. Dabei wird im Übergangsbereich 12 bevorzugt mit geringerer Leistung gepinnt. Das Reduzieren der Pinningleistung erfolgt gegenüber einer sonst üblichen Pinningleistung. Ein solches Reduzieren der Pinningleistung hat dabei den Vorteil, dass höhere Glanzgrade erzeugt werden können
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In 2 ist der in 1 als Kreis dargestellte Ausschnitt II vergrößert dargestellt. Es sind (links) der erste Bereich 6, (in der Mitte) der Übergangsbereich 12 und der Rand 10 sowie (rechts) der zweite Bereich 8 erkennbar. Der Übergangsbereich 12 hat eine Breite b, im gezeigten Beispiel (eines Buchstabens in typischer Schriftgröße) von etwa 10 Pixeln, also im Bereich unter ein Millimeter. Der erste Bereich hat eine Breite B, im gezeigten Beispiel von mehr als 10 Pixeln. Die Breite B kann in etwa derselben Richtung gemessen werden, in der auch die Breite b des Übergangsbereichs gemessen wird, also z. B. im Wesentlichen senkrecht zum Rand 10. Der Übergangsbereich hat eine Länge 1, bevorzugt ein Mehrfaches der Breite b, also im Bereich über ein Millimeter.
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Im Übergangsbereich 12 können z. B. randparallele und zueinander mit Lücken versetzte Linien gedruckt werden, um das Tintenvolumen im Übergangsbereich zu reduzieren. Stattdessen kann auch ein Muster gedruckt werden, z. B. ein Schachbrettmuster. Ein Linienmuster könnte alternativ auch senkrecht zum Rand verlaufen.
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Die 3 bis 7 zeigen jeweils die Durchführung einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens und zugleich jeweils eine Schnittansicht durch ein erfindungsgemäß hergestelltes Druckprodukt.
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Das in 3 gezeigte Verfahren umfasst ein Reduzieren des mittleren Tintenvolumens mit einer Stufe 13, welche sich bevorzugt in dem Übergangsbereich 12 befindet. Im ersten Bereich 6 beträgt die mittlere Dicke der Tintenschicht h. Die mittlere Dicke der Tintenschicht im Übergangsbereich 12 ist demgegenüber stufenförmig reduziert. In dem gezeigten Beispiel wird eine Stufe verwendet. Alternativ hierzu könnten auch mehrere Stufen verwendet werden. In 3 ist zudem erkennbar, dass der zweite Bereich 8 unbedruckt und unbeschichtet ist. Somit erfolgt der Tintenauftrag in diesem Ausführungsbeispiel direkt auf das Substrat 1 bzw. dessen Oberfläche.
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4 zeigt eine Ausführungsform, bei welcher das mittlere Tintenvolumen im Übergangsbereich 12 kontinuierlich reduziert ist. In der Praxis wird durch den Tropfenauftrag, das Rastern, das Ineinanderfließen und das Trocknen bzw. Härten der Übergang oft nicht (wie dargestellt) kontinuierlich sein, sondern eher quasi-kontinuierlich, also im Wesentlichen kontinuierlich und mit nicht wahrnehmbaren Störungen.
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In 5 ist eine Ausführungsform gezeigt, bei welcher das Substrat 1 mit einem Fluid 9 (als Fluidschicht 9a) versehen, z. B. beschichtet ist. Das Fluid 9 befindet sich im zweiten Bereich 8, im Übergangsbereich 12 und auch unter der Tinte 7 im ersten Bereich.
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6 zeigt eine Ausführungsform, bei welcher das Fluid 9 als Fluidschicht 9a nur im zweiten Bereich 8 aufgebracht ist.
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7 zeigt schließlich eine Ausführungsform, bei welcher die Fluidschicht 9a im zweiten Bereich 8 und auch im ersten Bereich 6 über der Tinte 7 bzw. der Tintenschicht 7a aufgebracht ist (und auch im Übergangsbereich 12 über der dort aufgebrachten Tinte). Die Dicke der Fluidschicht 9a kann wie dargestellt derart sein, dass zusammen mit der Tinte 7 bzw. der Tintenschicht 7a eine im Wesentlichen gleichmäßige Schichtdicke entsteht.
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Alternativ kann die Dicke der Fluidschicht 9a im Wesentlichen konstant sein (gestrichelte Linie).
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In 8 ist ein Druck gezeigt, der teilweise ohne Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellt wurde. Am linken Rand des bedruckten Bereichs sind deutlich Schlieren bzw. Wellen in der Tinte erkennbar, die den optischen Eindruck stören. Solche Schlieren wurden in umfangreichen Tests meist an Rändern von Druckbereichen erkannt, teilweise jedoch auch in der Fläche. An den Rändern scheint sich Tinte anzusammeln und dabei die Schlieren bzw. deren Erhebungen auszubilden. Infolge kommt es zu wahrnehmbaren und daher störenden Dichteschwankungen. Dies wurde insbesondere bei schwarzer Tinte beobachtet. Am oberen Rand wurde stattdessen ein erfindungsgemäßer Übergangsbereich erzeugt. Dabei wurde durch Absenken der im Übergangsbereich 12 verdruckten Tintenmenge die zuvor genannte Schlierenbildung bzw. ein störendes Ausbilden von Mikrostrukturen effektiv verhindert.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Substrat
- 2
- Druckkopf
- 3
- Tintentropfen
- 4
- Steuervorrichtung
- 4a
- Bilddaten
- 4b
- Raster-Image-Prozessor (RIP)
- 5
- Trockner
- 5a
- Strahlung/Heißluft
- 6
- erster Bereich
- 7
- Tinte
- 7a
- Tintenschicht
- 8
- zweiter Bereich
- 9
- Fluider, pastöser oder fester Stoff, insbesondere Fluid
- 8a
- Fluidschicht
- 10
- Rand
- 10a
- offener Rand
- 10b
- geschlossener Rand
- 11
- Pixel
- 11a
- Rasterpunkte
- 12
- Übergangsbereich
- 13
- stufenförmiger Übergangsbereich/Stufe
- 14
- kontinuierlicher oder quasi kontinuierlicher Übergangsbereich
- b
- Breite des Übergangsbereichs
- l
- Länge des Übergangsbereichs
- h
- mittlere Dicke der Tintenschicht
- B
- Breite des ersten Bereichs
- II
- Ausschnitt
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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