DE102012103343A1

DE102012103343A1 - Verfahren zum Betreiben eines Digitaldruckers unter Beaufschlagung eines Aufzeichnungsträgers mit Ionen sowie zugehöriger Digitaldrucker

Info

Publication number: DE102012103343A1
Application number: DE201210103343
Authority: DE
Inventors: Thomas Montag; Alexander Breitenbach; Dr. rer. nat. Gunnar (Univ.) Raschke; Andrä le Coutre; Roland Bilke
Original assignee: Oce Printing Systems GmbH and Co KG
Current assignee: Canon Production Printing Germany GmbH and Co KG
Priority date: 2012-04-17
Filing date: 2012-04-17
Publication date: 2013-10-17
Also published as: US20130272749A1; US9057989B2

Abstract

Bei einem Verfahren zum Betreiben eines Digitaldruckers zum beidseitigen Bedrucken eines Aufzeichnungsträgers (20) mit Tonerpartikeln (228), die mit Hilfe eines Flüssigentwicklers (226) aufgebracht werden, wird vor dem Aufbringen des zweiten Tonerbildes auf der zweiten Seite des Aufzeichnungsträgers (20) die elektrophoretische Mobilität der Tonerpartikel auf der ersten Seite verringert, z.B. durch Beaufschlagung mit Ionen (248). Die Ionen besitzen eine elektrische Ladung, welche eine zu der elektrischen Ladung der Tonerpartikel (228) entgegengesetzte Polarität haben.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Digitaldruckers zum beidseitigen Bedrucken eines Aufzeichnungsträgers mit Tonerpartikeln, die mit Hilfe eines Flüssigentwicklers aufgetragen werden, insbesondere eines Hochgeschwindigkeitsdruckers zum Bedrucken von bahn- oder bogenförmigen Aufzeichnungsträgern. Weiterhin betrifft die Erfindung einen Digitaldrucker.
Bei solchen Digitaldruckern wird ein latentes Ladungsbild eines Ladungsbildträgers mit Hilfe eines Flüssigentwicklers mittels Elektrophorese eingefärbt. Das so entstandene Tonerbild wird mittelbar über ein Transferelement oder unmittelbar auf den Aufzeichnungsträger übertragen. Der Flüssigentwickler weist in einem gewünschten Verhältnis Tonerpartikel und Trägerflüssigkeit auf. Als Trägerflüssigkeit wird vorzugsweise Mineralöl verwendet. Um die Tonerpartikel mit einer elektrostatischen Ladung zu versehen, werden dem Flüssigentwickler Ladungssteuerstoffe hinzugefügt. Zusätzlich werden weitere Additive zugegeben, um beispielsweise die gewünschte Viskosität oder ein gewünschtes Trocknungsverhalten des Flüssigentwicklers zu erhalten.
Solche Digitaldrucker sind schon lange bekannt, beispielsweise aus DE 10 2010 015 985 A1 , DE 10 2008 048 256 A1 , US 2011/0249990 A1 , US 005 424 813 A oder DE 10 2009 060 334 A1 .
Aus der US 2002/0106220 A1 ist ein mit Flüssigentwickler arbeitendes Verfahren bekannt, bei dem ein erstes Tonerbild unmittelbar beim Aufbringen auf den Aufzeichnungsträger fixiert wird. Für jede zu bedruckende Seite des Aufzeichnungsträgers wird ein separater Fixierprozess benötigt. Außerdem beeinträchtigt diese Fixierung die Qualität der Oberfläche der zweiten Seite des Aufzeichnungsträgers infolge der Trocknung, Schrumpfung, Faltenbildung, etc.. Das Druckbild auf der zweiten Seite ist daher in der Qualität beeinträchtigt.
Aus dem Dokument DE 10 2005 023 462 A1 ist ein Verfahren bekannt, mit dem ein Aufzeichnungsträger durch zwei einander gegenüberliegende Druckwerke beidseitig bedruckt wird. Hierbei wird die Polarität der Ladung der Tonerpartikel in einem der beiden Druckwerke vor dem Aufbringen der Tonerpartikel auf den Aufzeichnungsträger geändert, wodurch eine Beeinträchtigung der Qualität des Druckbildes entstehen kann.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und einen mit einem Flüssigentwickler arbeitenden Digitaldrucker anzugeben, bei dem beim beidseitigen Bedrucken eines Aufzeichnungsträgers auf beiden Seiten ein qualitativ hochwertiges Druckbild erzeugt wird.
Diese Aufgabe wird für ein Verfahren durch den Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Gemäß der Erfindung wird das erste Tonerbild auf die erste Seite des Aufzeichnungsträgers mittels eines elektrophoretischen Verfahrens aufgebracht, wobei das erste Tonerbild Tonerpartikel enthält, die eine elektrische Ladung aufweisen. Demgemäß sind die Tonerpartikel in dem noch feuchten auf die erste Seite aufgetragenen Tonerbild elektrophoretisch mobil und können in einem elektrischen Feld wandern. Wenn keine Gegenmaßnahmen ergriffen werden, so können bei einem elektrophoretischen Aufbringen des zweiten Tonerbildes auf der zweiten Seite des Aufzeichnungsträgers im dazu erforderlichen elektrischen Feld die Tonerpartikel des ersten Tonerbildes Wanderbewegungen ausführen, welches das Druckbild auf der ersten Seite beeinträchtigen kann. Daher werden gemäß der Erfindung die elektrophoretische Mobilität der Tonerteilchen des ersten Tonerbildes verringert. Dies führt dazu, dass die Migrationsfähigkeit der Tonerteilchen eingeschränkt wird und das noch feuchte Tonerbild auf der ersten Seite in seiner Druckqualität unverändert bleibt, auch wenn dieses Tonerbild beim elektrophoretischen Aufbringen des zweiten Tonerbildes auf der zweiten Seite (doppelseitiger Druck) einem elektrischen Feld ausgesetzt wird. Erst nach dem Aufbringen des zweiten Tonerbildes auf die zweite Seite des Aufzeichnungsträgers werden beide Tonerbilder gleichzeitig fixiert. Hierbei werden die Tonerteilchen auf den jeweiligen beiden Seiten aufgeschmolzen und verbinden sich dauerhaft mit dem Aufzeichnungsträger.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird die erste Seite des Aufzeichnungsträgers vor dem Aufbringen des zweiten Tonerbildes auf seine zweite Seite mit Ionen einer Ionenquelle beaufschlagt. Das erste Tonerbild enthält Tonerpartikel, die eine elektrische Ladung aufweisen. Diese Ladung befähigt die Tonerpartikel im elektrischen Feld zu wandern, was beim elektrophoretischen Aufbringen des jeweiligen Tonerbildes genutzt wird. Die Ionen haben eine elektrische Ladung, die der Ladung der Tonerpartikel entgegengesetzt ist.
Die elektrophoretische Mobilität der Tonerpartikel ist abhängig von ihrer elektrischen Ladung. Eine höhere Ladung bedingt bei ansonsten gleichen Rahmenbedingungen eine höhere elektrophoretische Mobilität. Durch den Kontakt der Ionen mit den Tonerpartikeln neutralisieren sich die unterschiedlichen elektrischen Ladungen zumindest teilweise oder wurden elektrisch abgeschirmt. Dadurch verringert sich die elektrophoretische Mobilität der Tonerpartikel in der noch vorhandenen Trägerflüssigkeit. Dies hat zur Folge, dass die Tonerpartikel im ersten Tonerbild durch das elektrische Feld, mit dessen Hilfe das zweite Tonerbild auf die zweite Seite des Aufzeichnungsträgers aufgebracht wird, nicht beeinflusst werden. Die Qualität des ersten Tonerbildes wird somit nicht beeinträchtigt.
Bei der Beaufschlagung mit Ionen wird die Oberflächenqualität des Aufzeichnungsträgers auf der nachfolgend zu bedruckenden zweiten Seite nicht oder kaum verändert und hat im Wesentlichen die gleichen Oberflächeneigenschaften wie die erste Seite vor dem Bedrucken. Nach einer gemeinsamen Fixierung beider Tonerbilder entsteht daher auf beiden Seiten des Aufzeichnungsträgers jeweils ein qualitativ hochwertiges fixiertes Druckbild.
Die Polarität der Ionen ist stets entgegengesetzt zur Polarität der elektrischen Ladung der Tonerpartikel. Haben beispielsweise die Tonerpartikel durch ihr Zusammenwirken mit den Ladungssteuerstoffen eine positive Ladung, so finden negativ geladene Ionen zum Beaufschlagen der Oberfläche des Aufzeichnungsträgers Verwendung. Weisen jedoch die Tonerpartikel eine negative Ladung auf, so wird die Oberfläche mit positiv geladenen Ionen beaufschlagt.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des Verfahrens wird die erste Seite mit den Ionen derart beaufschlagt, dass die Polarität der elektrischen Ladung der Tonerpartikel des ersten Tonerbildes neutralisiert wird oder deren Polarität wechselt. Dadurch bewegen sich die elektrisch umgeladenen Tonerpartikel im elektrischen Feld beim Aufbringen des zweiten Tonerbildes in Richtung des Aufzeichnungsträgers und nicht in Richtung einer Gegendruckwalze. Dies verhindert besonders effektiv, dass Tonerpartikel sich auf der Gegendruckwalze niederschlagen, wodurch die Qualität des Druckbildes auf der ersten Seite unverändert bleibt.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung umfasst das Verfahren eine Trocknungsstrecke, die nach dem Aufbringen des ersten Tonerbildes und vor Aufbringen des zweiten Tonerbildes vom Aufzeichnungsträger durchlaufen wird. Entlang dieser Trocknungsstrecke wird auf der ersten Seite ein durch ein Gebläse erzeugter Luftstrom entlanggeführt. Verdunstete Anteile der Trägerflüssigkeit werden von diesem Luftstrom vom Aufzeichnungsträger entfernt, wodurch dieser abtrocknet. Als Trägerflüssigkeit wird vorzugsweise eine nicht polare Flüssigkeit mit hohem spezifischem elektrischen Widerstand verwendet. Geeignet sind insbesondere aliphathische Kohlenwasserstoffe, die z.B. unter dem Handelsnamen Isopar® des Unternehmens ExxonMobile Chemical oder Shellsol® des Unternehmens Shell Chemicals angeboten werden. Aufgrund des reduzierten Anteils an Trägerflüssigkeit sinkt die elektrophoretische Mobilität der Tonerpartikel des ersten Tonerbildes. Der zurückbleibende Rest an Trägerflüssigkeit reicht nicht mehr aus, um den Tonerpartikeln ein Wandern im elektrischen Feld zu ermöglichen.
In einer Weiterbildung wird der Luftstrom durch eine Heizeinrichtung auf eine vorbestimmte Temperatur erwärmt. Wärme beschleunigt die Verdunstung der Trägerflüssigkeit, wodurch die elektrophoretische Mobilität der Tonerpartikel schneller reduziert wird. Einerseits bewirkt eine höhere Temperatur ein schnelleres Verdunsten der Trägerflüssigkeit, andererseits bewirkt sie auch ein Austrocknen des Aufzeichnungsträgers, was die Gefahr des Schrumpfens, Knitterns und/oder Veränderns der Bedruckstoffoberfläche birgt. In Versuchen hat sich herausgestellt, dass bei Luftstromtemperaturen im Bereich von 40°C bis 50°C ein Optimum erreicht wird. Die Temperatur ist so zu wählen, dass sie unterhalb der Glastemperatur der Tonerteilchen liegt, denn ein Verschmelzen der Tonerteilchen ist zu vermeiden und soll erst nach dem Aufbringen des zweiten Tonerbildes in einem Fixierprozess erfolgen. Der geeignete Temperaturwert ist ferner von der Art und des Typs des verwendeten Aufzeichnungsträgers abhängig.
In einer weiteren Ausführungsform wird der Luftstrom vor dem Kontakt mit dem Aufzeichnungsträger durch eine Befeuchtungseinrichtung geführt, durch die das Tonerbild der ersten Seite befeuchtet wird. Durch diese Maßnahme wird die elektrophoretische Mobilität der Tonerteilchen verringert, indem die elektrische Ladung der Tonerteilchen beeinflusst wird. Die Befeuchtung ist abhängig vom verwendeten Aufzeichnungsträger einzustellen.
Vorzugsweise wird in der Befeuchtungseinrichtung die relative Luftfeuchte des Luftstroms derart eingestellt, dass sich auf der zweiten Seite des Aufzeichnungsträgers eine relative Feuchte einstellt, die mit der relativen Feuchte der ersten Seite vor dem Aufbringen des ersten Tonerbildes im Wesentlichen übereinstimmt. So sind beim Bedrucken jeder Seite des Aufzeichnungsträgers im Wesentlichen gleiche Bedingungen vorhanden, die auf der ersten und der zweiten Seite ein qualitativ gleich hochwertiges Druckbild ermöglichen.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung wird mittels eines Sensors die relative Feuchte des Aufzeichnungsträgers vor dem Aufbringen des Tonerbildes auf der ersten Seite bestimmt und die relative Luftfeuchte des Luftstroms abhängig von diesem Messwert eingestellt. Dadurch kann eine höhere Temperatur im Luftstrom eingestellt werden, die zwar das Verdunsten der Trägerflüssigkeit beschleunigt, aber auch die Gefahr einer Austrocknung des Aufzeichnungsträgers birgt, was die Qualität des Druckbildes ungünstig beeinflussen kann. Ist jedoch ein ausreichend hoher Wasseranteil im Luftstrom vorhanden, wird die Austrocknung des Aufzeichnungsträgers so weit reduziert, dass qualitativ hochwertige Druckbilder erzeugbar sind.
Die zuvor genannten Maßnahmen zur Reduzierung der elektrophoretischen Mobilität der Tonerteilchen des auf der ersten Seite aufgebrachten ersten Tonerbildes, nämlich Beaufschlagung mit Ionen, Trocknung und Befeuchtung können jeweils einzeln oder in Kombination miteinander angewandt werden. Ein Optimum kann erreicht werden, wenn die genannten Maßnahmen in abgestimmter Reihenfolge und mit abgestimmter Wirkkraft auf die elektrophoretische Mobilität eingesetzt werden. Dies kann jeweils abhängig von der Art und des Typs des verwendeten Aufzeichnungsträgers erfolgen.
Bei einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird die Trocknung des ersten Tonerbildes vor dessen Beaufschlagung mit Ionen durchgeführt. Die Trocknung reduziert die Menge der die Tonerpartikel umgebenden Trägerflüssigkeit des ersten Tonerbildes. Dadurch werden die Tonerpartikel für Ionen zugänglicher, so dass ihre Ladung durch die Ionen effektiver neutralisiert werden kann.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Digitaldrucker zum Ausführen des Verfahrens angegeben. Die mit dem Digitaldrucker erreichbaren technischen Vorteile stimmen mit den beim Verfahren beschriebenen überein.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand der schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 eine Ansicht eines Digitaldruckers bei einer beispielhaften Konfiguration des Digitaldruckers,
2 einen schematischen Aufbau eines Druckwerks des Digitaldruckers nach 1,
3 einen schematischen Ablauf einer Konditionierung eines Aufzeichnungsträgers, und
4 ein Blockschaltbild zur Luftzuführung.
Gemäß 1 weist ein Digitaldrucker 10 zum Bedrucken eines Aufzeichnungsträgers 20 ein oder mehrere Druckwerke 11a–11d und 12a–12d auf, die ein Tonerbild (Druckbild 20'; siehe 2) auf den Aufzeichnungsträger 20 drucken. Als Aufzeichnungsträger 20 ist – wie dargestellt – ein bahnförmiger Aufzeichnungsträger 20 von einer Rolle 21 mit Hilfe eines Abwicklers 22 abgewickelt und dem ersten Druckwerk 11a zugeführt. In einer Fixiereinheit 30 wird das Druckbild 20' auf den Aufzeichnungsträger 20 fixiert. Anschließend kann der Aufzeichnungsträger 20 auf eine Rolle 28 mit Hilfe eines Aufwicklers 27 aufgewickelt werden. Eine solche Konfiguration wird auch als Rolle-Rolle-Drucker bezeichnet.
In der in 1 dargestellten, bevorzugten Konfiguration wird der bahnförmige Aufzeichnungsträger 20 mit vier Druckwerken 11a bis 11d auf der Vorderseite und mit vier Druckwerken 12a bis 12d auf der Rückseite vollfarbig bedruckt (eine sogenannte 4/4-Konfiguration). Hierzu wird der Aufzeichnungsträger 20 von dem Abwickler 22 von der Rolle 21 abgewickelt und über ein optionales Konditionierwerk 23 dem ersten Druckwerk 11a zugeführt. In dem Konditionierwerk 23 kann der Aufzeichnungsträger 20 mit einem geeigneten Stoff vorbehandelt oder beschichtet werden. Als Beschichtungsstoff (auch als Primer bezeichnet) können vorzugsweise Wachs oder chemisch gleichwertige Stoffe verwendet werden.
Dieser Stoff kann vollflächig oder nur auf die später zu bedruckenden Stellen des Aufzeichnungsträgers 20 aufgetragen werden, um den Aufzeichnungsträger 20 für das Bedrucken vorzubereiten und/oder das Saugverhalten des Aufzeichnungsträgers 20 beim Aufbringen des Druckbildes 20' zu beeinflussen. Damit wird verhindert, dass die später aufgebrachten Tonerpartikel oder die Trägerflüssigkeit nicht zu sehr in den Aufzeichnungsträger 20 eindringen, sondern im Wesentlichen an der Oberfläche verbleiben (Farb- und Bildqualität wird dadurch verbessert).
Anschließend wird der Aufzeichnungsträger 20 zunächst der Reihe nach den ersten Druckwerken 11a bis 11d zugeführt, in denen nur die Vorderseite bedruckt wird. Jedes Druckwerk 11a–11d bedruckt den Aufzeichnungsträger 20 üblicherweise in einer anderen Farbe oder auch mit anderem Tonermaterial, wie z.B. MICR-Toner, der elektromagnetisch gelesen werden kann.
Nach dem Bedrucken der Vorderseite wird der Aufzeichnungsträger 20 in einer Wendeeinheit 24 gewendet und den restlichen Druckwerken 12a–12d zum Bedrucken der Rückseite zugeführt. Im Bereich der Wendeeinheit 24 ist eine Trocknungsstrecke 212 (in 3 dargestellt) angeordnet, durch die der Aufzeichnungsträger 20 für den Rückseitendruck vorbereitet wird. Somit wird verhindert, dass das Vorderseitendruckbild beim weiteren Transport durch die nachfolgenden Druckwerke mechanisch beschädigt wird.
Um einen Vollfarbendruck zu erzielen, werden zumindest vier Farben (und damit zumindest vier Druckwerke 11, 12) benötigt, und zwar beispielsweise die Grundfarben YMCK (Gelb, Magenta, Cyan und Schwarz). Es können auch noch weitere Druckwerke 11, 12 mit speziellen Farben (z.B. kundenspezifische Farben oder zusätzliche Grundfarben, um den druckbaren Farbraum zu erweitern) verwendet werden.
Nach dem Druckwerk 12d ist eine Registereinheit 25 angeordnet, durch die Passermarken, die auf den Aufzeichnungsträger 20 unabhängig vom Druckbild 20' (insbesondere außerhalb des Druckbildes 20') gedruckt werden, ausgewertet werden. Damit lässt sich der Quer- und Längspasser (die Grundfarbpunkte, die einen Farbpunkt bilden, sollten übereinander oder örtlich sehr nahe beieinander angeordnet sein; dies wird auch als Farbpasser oder Vierfarbpasser bezeichnet) sowie das Register (Vorderseite und Rückseite müssen örtlich genau übereinstimmen) einstellen, damit ein qualitativ gutes Druckbild 20' erzielt wird.
Nach der Registereinheit 25 ist die Fixiereinheit 30 angeordnet, durch die das Druckbild 20' auf den Aufzeichnungsträger 20 fixiert wird. Bei elektrophoretischen Digitaldruckern wird als Fixiereinheit 30 vorzugsweise ein Thermotrockner verwendet, der die Trägerflüssigkeit weitgehend verdampft, damit nur noch die Tonerpartikel auf dem Aufzeichnungsträger 20 verbleiben. Dies geschieht unter Einwirkung von Wärme. Dabei können auch die Tonerpartikel auf den Aufzeichnungsträger 20 aufgeschmolzen werden, sofern sie ein infolge Hitzeeinwirkung schmelzbares Material, wie beispielsweise Harz, aufweisen.
Nach der Fixiereinheit 30 ist ein Zugwerk 26 angeordnet, das den Aufzeichnungsträger 20 durch alle Druckwerke 11a–12d und die Fixiereinheit 30 zieht, ohne dass ein weiterer Antrieb in diesem Bereich angeordnet ist. Denn durch einen Friktionsantrieb für den Aufzeichnungsträger 20 bestünde die Gefahr, dass das noch nicht fixierte Druckbild 20' verwischt werden könnte.
Das Zugwerk 26 führt den Aufzeichnungsträger 20 dem Aufwickler 27 zu, der den bedruckten Aufzeichnungsträger 20 aufrollt.
Zentral bei den Druckwerken 11, 12 und der Fixiereinheit 30 sind sämtliche Versorgungseinrichtungen für den Digitaldrucker 10 angeordnet, wie Klimatisierungsmodule 40, Energieversorgung 50, Controller 60, Module des Flüssigkeitsmanagements 70, wie Flüssigkeitssteuereinheit 71 und Vorratsbehälter 72 der verschiedenen Flüssigkeiten. Als Flüssigkeiten werden insbesondere reine Trägerflüssigkeit, hochkonzentrierter Flüssigentwickler (hoher Anteil von Tonerpartikeln im Verhältnis zur Trägerflüssigkeit) und Serum (Flüssigentwickler plus Ladungssteuerstoffe) benötigt, um den Digitaldrucker 10 zu versorgen, sowie Abfallbehälter für zu entsorgende Flüssigkeiten oder Behältern für Reinigungsflüssigkeit.
Der Digitaldrucker 10 ist mit seinen baugleichen Druckwerken 11, 12 modular aufgebaut. Die Druckwerke 11, 12 unterscheiden sich mechanisch nicht, sondern lediglich durch den darin verwendende Flüssigentwickler (Tonerfarbe oder Tonerart).
Der prinzipielle Aufbau eines Druckwerks 11, 12 ist in der 2 dargestellt. Ein solches Druckwerk basiert auf dem elektrofotografischen Prinzip, bei dem ein photoelektrischer Bildträger mit Hilfe eines Flüssigentwicklers mit geladenen Tonerpartikeln eingefärbt wird und das so entstandene Bild auf den Aufzeichnungsträger 20 übertragen wird.
Das Druckwerk 11, 12 besteht im Wesentlichen aus einer Elektrofotografiestation 100, einer Entwicklerstation 110 und einer Transferstation 120.
Kern der Elektrofotografiestation 100 ist ein photoelektrischer Bildträger, der an seiner Oberfläche eine fotoelektrische Schicht aufweist (ein sogenannter Fotoleiter). Der Fotoleiter ist hier als Walze (Fotoleiterwalze 101) ausgebildet und weist eine harte Oberfläche auf. Die Fotoleiterwalze 101 dreht sich an den verschiedenen Elementen zum Erzeugen eines Druckbildes 20' vorbei (Drehung in Pfeilrichtung).
Der Fotoleiter wird zunächst von allen Verunreinigungen gereinigt. Hierzu ist ein Löschlicht 102 vorhanden, das noch auf der Oberfläche des Fotoleiters verbliebenen Ladungen löscht. Das Löschlicht 102 ist abgleichbar (lokal einstellbar), um eine homogene Lichtverteilung zu erzielen. Damit kann die Oberfläche gleichmäßig vorbehandelt werden.
Nach dem Löschlicht 102 reinigt eine Reinigungseinrichtung 103 den Fotoleiter mechanisch ab, um gegebenenfalls noch auf der Oberfläche des Fotoleiters vorhandene Tonerpartikel, gegebenenfalls Schmutzpartikel und verbliebene Trägerflüssigkeit zu entfernen. Die abgereinigte Trägerflüssigkeit wird einem Sammelbehälter 105 zugeführt. Die gesammelte Trägerflüssigkeit und Tonerpartikel werden aufbereitet (gegebenenfalls gefiltert) und je nach Farbe einem entsprechenden Flüssigkeitsfarbvorrat, d.h. einem der Vorratsbehälter 72 zugeführt (vgl. Pfeil 105').
Die Reinigungseinrichtung 103 weist vorzugsweise eine Rakel 104 auf, die an der Mantelfläche der Fotoleiterwalze 101 in einem spitzen Winkel (etwa 10° bis 80° zur Auslaufoberfläche) anliegt, um die Oberfläche mechanisch abzureinigen. Die Rakel 104 kann sich quer zur Drehrichtung der Fotoleiterwalze 101 hin- und herbewegen, um die Mantelfläche möglichst verschleißarm auf der gesamten axialen Länge zu reinigen.
Anschließend wird der Fotoleiter durch eine Aufladevorrichtung 106 auf ein vorbestimmtes elektrostatisches Potenzial aufgeladen. Hierzu sind vorzugsweise mehrere Korotrone (insbesondere Glasmantelkorotrone) vorhanden. Die Korotrone bestehen aus zumindest einem Draht 106', an dem eine hohe elektrische Spannung anliegt. Durch die Spannung wird die Luft um den Draht 106' ionisiert. Als Gegenelektrode ist ein Schirm 106'' vorhanden. Die Korotrone werden zusätzlich mit Frischluft umspült, die durch spezielle Luftkanäle (Zuluftkanal 107 zur Belüftung und Abluftkanal 108 zur Entlüftung) zwischen den Schirmen zugeführt wird (siehe auch Luftströmungspfeile in 2). Die zugeführte Luft wird dann am Draht 106' gleichmäßig ionisiert. Dadurch wird eine homogene, gleichmäßige Aufladung der benachbarten Oberfläche des Fotoleiters erreicht. Mit trockener und erwärmter Luft ist die gleichmäßige Aufladung noch zu verbessern. Über die Abluftkanäle 108 wird Luft abgeführt. Gegebenenfalls entstandenes Ozon kann ebenfalls über die Abluftkanäle 108 abgesaugt werden.
Die Korotrone sind kaskadierbar, d.h. es sind dann zwei oder mehr Drähte 106' pro Schirm 106'' bei gleicher Schirmspannung vorhanden. Der Strom, der über den Schirm 106'' fließt, ist einstellbar und dadurch ist die Aufladung des Fotoleiters steuerbar. Die Korotrone können unterschiedlich stark bestromt werden, um eine gleichmäßige und ausreichend hohe Aufladung auf dem Fotoleiter zu erreichen.
Nach der Aufladevorrichtung 106 ist ein Zeichengenerator 109 angeordnet, der über optische Strahlung den Fotoleiter je nach gewünschtem Druckbild 20' pixelweise entlädt. Dadurch entsteht ein latentes Bild, das später mit Tonerpartikeln eingefärbt wird (das eingefärbte Bild entspricht dem Druckbild 20'). Vorzugsweise wird ein LED-Zeichengenerator 109 verwendet, bei dem eine LED-Zeile mit vielen einzelnen LEDs über die gesamte axiale Länge der Fotoleiterwalze 101 feststehend angeordnet ist. Die Anzahl der LEDs und die Größe der optischen Abbildungspunkte auf dem Fotoleiter bestimmen unter anderem die Auflösung des Druckbildes 20' (typische Auflösung liegt bei 600 × 600 dpi). Die LEDs können einzeln zeitlich und bezüglich ihrer Strahlungsleistung gesteuert werden. Somit können zum Erzeugen von Rasterpunkten (bestehend aus mehreren Bildpunkten oder Pixeln) Multilevelverfahren angewendet werden oder Bildpunkte zeitlich verzögert werden, um Korrekturen, beispielsweise bei nicht korrektem Farbpasser oder Register elektrooptisch durchzuführen.
Der Zeichengenerator 109 weist eine Ansteuerlogik auf, die aufgrund der Vielzahl von LEDs und deren Strahlungsleistung gekühlt werden muss. Vorzugsweise wird der Zeichengenerator 109 flüssigkeitsgekühlt. Die LEDs können gruppenweise (mehrere LEDs zu einer Gruppe zusammengefasst) oder getrennt voneinander angesteuert werden.
Das durch den Zeichengenerator 109 erzeugte latente Bild wird durch die Entwicklerstation 110 mit Tonerpartikeln eingefärbt. Die Entwicklerstation 110 weist hierzu eine sich drehende Entwicklerwalze 111 auf, die eine Schicht Flüssigentwickler an den Fotoleiter heranführt (die Funktionsweise der Entwicklerstation 110 wird weiter unten näher erläutert). Da die Oberfläche der Fotoleiterwalze 101 relativ hart ist, die Oberfläche der Entwicklerwalze 111 relativ weich ist und die beiden gegeneinander gedrückt werden, entsteht ein dünner, hoher Nip (ein Spalt zwischen den Walzen), in dem die geladenen Tonerpartikel elektrophoretisch von der Entwicklerwalze 111 auf den Fotoleiter in den Bildstellen aufgrund eines elektrischen Feldes wandern. In den Nichtbildstellen geht kein Toner auf den Fotoleiter über. Der mit Flüssigentwickler gefüllte Nip weist eine Höhe (Dicke des Spalts) auf, die abhängig vom gegenseitigen Druck der beiden Walzen 101, 111 und der Viskosität des Flüssigentwicklers ist. Typischerweise liegt die Dicke des Nips im Bereich größer als etwa 2 µm bis etwa 20 µm (je nach Viskosität des Flüssigentwicklers können sich die Werte auch ändern). Die Länge des Nips beträgt etwa einige wenige Millimeter.
Das eingefärbte Bild dreht sich mit der Fotoleiterwalze 111 bis zu einer ersten Transferstelle, bei der das eingefärbte Bild auf eine Transferwalze 121 im Wesentlichen vollständig übertragen wird. Die Transferwalze 121 bewegt sich an der ersten Transferstelle (Nip zwischen Fotoleiterwalze 101 und Transferwalze 121) in dieselbe Richtung und vorzugsweise mit identischer Geschwindigkeit wie die Fotoleiterwalze 101. Nach dem Transfer des Druckbildes 20' auf die Transferwalze 121 kann das Druckbild 20' (Tonerpartikel) optional mittels einer Ladeeinheit 129, wie z.B. einem Korotron, nachgeladen oder aufgeladen werden, um die Tonerpartikel danach besser auf den Aufzeichnungsträger 20 übertragen zu können.
Der Aufzeichnungsträger 20 läuft in Transportrichtung 20'' zwischen der Transferwalze 121 und einer Gegendruckwalze 126 hindurch. Der Berührungsbereich (Nip) stellt eine zweite Transferstelle dar, in der das Tonerbild auf den Aufzeichnungsträger 20 übertragen wird. Die Transferwalze 121 bewegt sich im zweiten Transferbereich in dieselbe Richtung wie der Aufzeichnungsträger 20. Auch die Gegendruckwalze 126 dreht sich in diese Richtung im Bereich des Nips. Die Geschwindigkeiten der Transferwalze 121, der Gegendruckwalze 126 und des Aufzeichnungsträgers 20 sind an der Transferstelle aufeinander abgestimmt und vorzugsweise identisch, damit das Druckbild 20' nicht verschmiert wird. An der zweiten Transferstelle wird das Druckbild 20' aufgrund eines elektrischen Feldes zwischen der Transferwalze 121 und der Gegendruckwalze 126 elektrophoretisch auf den Aufzeichnungsträger 20 übertragen. Außerdem drückt die Gegendruckwalze 126 mit hoher mechanischer Kraft gegen die relativ weiche Transferwalze 121, wodurch die Tonerpartikel auch aufgrund der Adhäsion an dem Aufzeichnungsträger 20 haften bleiben.
Da die Oberfläche der Transferwalze 121 relativ weich und die Oberfläche der Gegendruckwalze 126 relativ hart ist, entsteht beim Abrollen ein Nip, in dem der Tonertransfer stattfindet. Unebenheiten des Aufzeichnungsträgers 20 können damit ausgeglichen werden, so dass der Aufzeichnungsträger 20 lückenlos bedruckt werden kann. Ein solcher Nip ist auch gut geeignet, um dickere oder unebenere Aufzeichnungsträger 20 zu bedrucken, wie es beispielsweise beim Verpackungsdruck der Fall ist.
Das Druckbild 20' sollte zwar vollständig auf den Aufzeichnungsträger 20 übergehen; dennoch können unerwünschterweise wenige Tonerpartikel auf der Transferwalze 121 verbleiben. Ein Teil der Trägerflüssigkeit verbleibt immer auf der Transferwalze 121 infolge der Benetzung. Die eventuell noch vorhandenen Tonerpartikel sollten durch eine der zweiten Transferstelle nachfolgende Reinigungseinheit 122 nahezu vollständig entfernt werden. Die noch auf der Transferwalze 121 befindliche Trägerflüssigkeit kann auch vollständig oder bis zu einer vorbestimmten Schichtdicke von der Transferwalze 121 entfernt werden, damit nach der Reinigungseinheit 122 und vor der ersten Transferstelle von der Fotoleiterwalze 101 auf die Transferwalze 121 gleiche Bedingungen durch eine saubere Oberfläche oder eine definierte Schichtdicke mit Flüssigentwickler auf der Oberfläche der Transferwalze 121 vorherrschen.
Vorzugsweise ist diese Reinigungseinheit 122 als Nasskammer mit einer Reinigungsbürste 123 und einer Reinigungswalze 124 ausgebildet. Im Bereich der Bürste 123 wird Reinigungsflüssigkeit (beispielsweise kann Trägerflüssigkeit oder eine eigene Reinigungsflüssigkeit verwendet werden) über eine Reinigungsflüssigkeitszufuhr 123' zugeführt. Die Reinigungsbürste 123 dreht sich in der Reinigungsflüssigkeit und "bürstet" dabei die Oberfläche der Transferwalze 121. Dadurch wird der auf der Oberfläche haftende Toner gelockert.
Die Reinigungswalze 124 liegt auf einem elektrischen Potenzial, das der Ladung der Tonerpartikel entgegengesetzt ist. Infolgedessen wird der elektrisch geladenen Toner durch die Reinigungswalze 124 von der Transferwalze 121 entfernt. Da die Reinigungswalze 124 die Transferwalze 121 berührt, nimmt sie auch auf der Transferwalze 121 verbliebene Trägerflüssigkeit zusammen mit der zugeführten Reinigungsflüssigkeit ab. Am Auslauf aus der Nasskammer ist ein Konditionierelement 125 angeordnet. Als Konditionierelement 125 kann – wie dargestellt – ein Rückhalteblech verwendet werden, das in einem stumpfen Winkel (etwa zwischen 100° und 170° zwischen Blech und Auslaufoberfläche) zur Transferwalze 121 angeordnet ist, wodurch Reste von Flüssigkeit auf der Oberfläche der Walze in der Nasskammer nahezu vollständig zurückgehalten werden und der Reinigungswalze 124 zum Entfernen über eine Reinigungsflüssigkeitsabfuhr 124' zu einem nicht dargestellten Reinigungsflüssigkeitsvorratsbehälter (bei den Vorratsbehältern 72) zuführt.
Statt dem Rückhalteblech kann auch eine nicht dargestellte Dosiereinheit dort angeordnet sein, die beispielsweise eine oder mehrere Dosierwalzen aufweist. Die Dosierwalzen haben einen vorbestimmten Abstand zur Transferwalze 121 und nehmen soviel Trägerflüssigkeit ab, dass sich eine vorbestimmte Schichtdicke nach den Dosierwalzen infolge des Abquetschens einstellt. Die Oberfläche der Transferwalze 121 wird dann nicht vollständig abgereinigt; es verbleibt vollflächig Trägerflüssigkeit einer vorbestimmten Schichtdicke. Abgenommene Trägerflüssigkeit wird über die Reinigungswalze 124 zurück zum Reinigungsflüssigkeitsvorratsbehälter geführt.
Die Reinigungswalze 124 selber wird durch eine nicht dargestellte Rakel mechanisch sauber gehalten. Abgereinigte Flüssigkeit inklusive Tonerpartikel werden für alle Farben durch einen zentralen Sammelbehälter aufgefangen, gereinigt und dem zentralen Reinigungsflüssigkeitsvorratsbehälter zur Wiederverwendung zugeführt.
Die Gegendruckwalze 126 wird ebenfalls durch eine Reinigungseinheit 127 gereinigt. Als Reinigungseinheit 127 können eine Rakel, eine Bürste und/oder eine Walze Verschmutzungen (Papierstaub, Tonerpartikelreste, Flüssigentwickler, etc.) von der Gegendruckwalze 126 entfernen. Die gereinigte Flüssigkeit wird in einem Sammelbehälter 128 gesammelt und dem Druckprozess gegebenenfalls gereinigt über eine Flüssigkeitsabfuhr 128' wieder zur Verfügung gestellt.
Bei den Druckwerken 11, die die Vorderseite des Aufzeichnungsträgers 20 bedrucken, drückt die Gegendruckwalze 126 gegen die nicht bedruckte Seite (und somit noch trockene Seite) des Aufzeichnungsträgers 20.
Dennoch können sich auf der trockenen Seite bereits Staub-/Papierpartikel oder andere Schmutzpartikel befinden, die dann von der Gegendruckwalze 126 entfernt werden. Hierzu sollte die Gegendruckwalze 126 breiter als der Aufzeichnungsträger 20 sein. Infolgedessen können auch Verschmutzungen außerhalb des Druckbereichs gut abgereinigt werden.
Bei den Druckwerken 12, die die Rückseite des Aufzeichnungsträgers 20 bedrucken, drückt die Gegendruckwalze 126 direkt auf das noch nicht fixierte Druckbild 20' der Vorderseite. Damit das Druckbild 20' nicht von der Gegendruckwalze 126 abgenommen wird, muss die Oberfläche der Gegendruckwalze 126 Antihaft-Eigenschaften bezüglich Tonerpartikel und auch bezüglich der Trägerflüssigkeit auf dem Aufzeichnungsträger 20 aufweisen.
Die Entwicklerstation 110 färbt das latente Druckbild 20' mit einem vorbestimmten Toner ein. Hierzu führt die Entwicklerwalze 111 Tonerpartikel an den Fotoleiter heran. Um die Entwicklerwalze 111 selber mit einer vollflächigen Schicht einzufärben wird zunächst einer Vorratskammer 112 Flüssigentwickler von einem nicht dargestellten Mischbehälter (innerhalb der Flüssigkeitssteuereinheit 71) über eine Flüssigkeitszufuhr 112' mit einer vorbestimmten Konzentration zugeführt. Aus dieser Vorratskammer 112 wird der Flüssigentwickler einer Vorkammer 113 im Überfluss zugeführt (eine Art nach oben offener Wanne). Zur Entwicklerwalze 111 hin ist ein Elektrodensegment 114 angeordnet, das einen Spalt zwischen sich und der Entwicklerwalze 111 bildet.
Die Entwicklerwalze 111 dreht sich durch die nach oben offene Vorkammer 113 und nimmt dabei Flüssigentwickler mit in den Spalt. Überschüssiger Flüssigentwickler läuft aus der Vorkammer 113 zurück zur Vorratskammer 112.
Durch das durch die elektrischen Potenziale gebildete elektrische Feld zwischen dem Elektrodensegment 114 und der Entwicklerwalze 111 wird der Flüssigentwickler in dem Spalt in zwei Bereich aufgeteilt, und zwar ein Schichtbereich in der Nähe der Entwicklerwalze 111, in dem sich die Tonerpartikel konzentrieren (aufkonzentrierter Flüssigentwickler) und einen zweiten Bereich in der Nähe des Elektrodensegments 114, der an Tonerpartikeln verarmt ist (sehr niedrig konzentrierter Flüssigentwickler).
Anschließend wird die Schicht des Flüssigentwicklers weiter zu einer Dosierwalze 115 transportiert. Die Dosierwalze 115 quetscht die obere Schicht des Flüssigentwicklers ab, so dass danach eine definierte Schichtdicke an Flüssigentwickler von etwa 5 µm Dicke auf der Entwicklerwalze 111 verbleibt. Da sich die Tonerpartikel im Wesentlichen nahe der Oberfläche der Entwicklerwalze 111 in der Trägerflüssigkeit befinden, wird im Wesentlichen die außen liegende Trägerflüssigkeit abgequetscht oder zurückgehalten und letztendlich zu einem Sammelbehälter 119 zurückgeführt, aber nicht der Vorratskammer 112 zugeführt.
Infolgedessen wird überwiegend hochkonzentrierter Flüssigentwickler durch den Nip zwischen Dosierwalze 115 und Entwicklerwalze 111 gefördert. Es entsteht somit eine gleichförmig dicke Schicht an Flüssigentwickler mit etwa 40 Masseprozent Tonerpartikel und etwa 60 Masseprozent Trägerflüssigkeit nach der Dosierwalze 115 (je nach Druckprozessanforderungen können die Masseverhältnisse auch mehr oder weniger schwanken). Diese gleichförmige Schicht Flüssigentwickler wird in den Nip zwischen der Entwicklerwalze 111 und der Fotoleiterwalze 101 transportiert. Dort werden dann die Bildstellen des latenten Bildes mit Tonerpartikeln elektrophoretisch eingefärbt, während im Bereich von Nichtbildstellen kein Toner auf den Fotoleiter übergeht. Ausreichend Trägerflüssigkeit wird unbedingt zur Elektrophorese benötigt. Der Flüssigkeitsfilm spaltet sich nach dem Nip etwa mittig infolge Benetzung auf, so dass ein Teil der Schicht an der Oberfläche der Fotoleiterwalze 101 haften bleibt und der andere Teil (für Bildstellen im Wesentlichen Trägerflüssigkeit und für Nichtbildstellen Tonerpartikel und Trägerflüssigkeit) auf der Entwicklerwalze 111 verbleibt.
Damit die Entwicklerwalze 111 wieder unter gleichen Bedingungen und gleichmäßig mit Flüssigentwickler beschichtet werden kann, werden verbliebene Tonerpartikel (diese stellen im Wesentlichen das negative, nicht übertragene Druckbild dar) und Flüssigentwickler durch eine Reinigungswalze 117 elektrostatisch und mechanisch entfernt. Die Reinigungswalze 117 selber wird durch eine Rakel 118 gereinigt. Der abgereinigte Flüssigentwickler wird dem Sammelbehälter 119 zur Wiederverwendung zugeführt, dem auch der von der Dosierwalze 115 beispielsweise mittels einer Rakel 116 abgereinigte und der von der Fotoleiterwalze 101 mittels der Rakel 104 abgereinigte Flüssigentwickler zugeführt werden.
Der in dem Sammelbehälter 119 gesammelte Flüssigentwickler wird dem Mischbehälter über die Flüssigkeitsabfuhr 119' zugeführt. Dem Mischbehälter werden auch frischer Flüssigentwickler und reine Trägerflüssigkeit bei Bedarf zugeführt. In dem Mischbehälter muss immer genügend Flüssigkeit in gewünschter Konzentration (vorbestimmtes Verhältnis von Tonerpartikeln zu Trägerflüssigkeit) vorhanden sein. Die Konzentration wird in dem Mischbehälter ständig gemessen und abhängig vom Zufuhr von der Menge des abgereinigten Flüssigentwicklers und dessen Konzentration sowie von der Menge und Konzentration von frischem Flüssigentwickler bzw. Trägerflüssigkeit entsprechend geregelt.
Hierzu können aus den entsprechenden Vorratsbehältern 72 höchstkonzentrierter Flüssigentwickler, reine Trägerflüssigkeit, Serum (Trägerflüssigkeit und Ladungssteuerstoffe, um die Ladung der Tonerpartikel zu steuern) sowie abgereinigte Flüssigentwickler diesem Mischbehälter getrennt zugeführt werden.
Der Fotoleiter kann bevorzugt in Form einer Walze oder als Endlosband ausgebildet sein. Es kann dabei ein amorphes Silizium als Fotoleitermaterial oder ein organisches Fotoleitermaterial (auch als OPC bezeichnet) verwendet werden.
Statt eines Fotoleiters können auch andere Bildträger, wie magnetische, ionisierbare, etc. Bildträger verwendet werden, die nicht nach dem fotoelektrischen Prinzip arbeiten, sondern denen nach anderen Prinzipien latente Bilder elektrisch, magnetisch oder auf sonstige Weise aufgeprägt werden, die dann eingefärbt und letztendlich auf den Aufzeichnungsträger 20 übertragen werden.
Als Zeichengenerator 109 können LED-Zeilen oder auch Laser mit entsprechender Scann-Mechanik verwendet werden.
Ebenso kann das Transferelement als Walze oder als Endlosband ausgebildet sein. Das Transferelement kann auch entfallen. Dann wird das Druckbild 20' unmittelbar von der Fotoleiterwalze 101 auf den Aufzeichnungsträger 20 übertragen.
Unter dem Begriff „Elektrophorese" ist die Wanderung der geladenen Tonerpartikel in der Trägerflüssigkeit infolge der Einwirkung eines elektrischen Feldes zu verstehen. Bei jedem Transfer von Tonerpartikel gehen die entsprechenden Tonerpartikel im Wesentlichen vollständig auf ein anderes Element über. Der Flüssigkeitsfilm wird nach dem Berühren der beiden Elemente etwa hälftig infolge der Benetzung der beteiligten Elemente gespalten, so dass etwa eine Hälfte auf dem ersten Element haften bleibt und der restliche Teil an dem anderen Element haften bleibt. Das Druckbild 20' wird übertragen und in dem nächsten Teil dann weitertransportiert, um im nächsten Transferbereich wiederum eine elektrophoretische Wanderung der Tonerpartikel zuzulassen.
Der Digitaldrucker 10 kann ein oder mehrere Druckwerke für den Vorderseitendruck und gegebenenfalls ein oder mehrere Druckwerke für den Rückseitendruck aufweisen. Die Druckwerke können in einer Linie, L-förmig oder U-förmig angeordnet werden.
Statt dem Aufwickler 27 können auch nicht dargestellte Nachverarbeitungseinrichtungen nach dem Zugwerk 26 angeordnet sein, wie Schneider, Falzer, Stapler, etc., um den Aufzeichnungsträger 20 in die endgültige Form zu bringen. Beispielsweise könnte der Aufzeichnungsträger 20 so weit bearbeitet werden, dass am Ende ein fertiges Buch entsteht. Die Nachverarbeitungsgeräte können ebenfalls in Reihe oder abgewinkelt davon angeordnet sein.
Der Digitaldrucker 10 kann – wie zuvor als bevorzugtes Ausführungsbeispiel beschrieben – als Rolle-Rolle-Drucker betrieben werden. Es ist auch möglich, den Aufzeichnungsträger 20 am Ende in Bögen zu schneiden und die Bögen anschließend zu stapeln oder in geeigneter Weise weiterzuverarbeiten (Rolle-Bogen-Drucker). Ebenso ist es möglich, einen bogenförmigen Aufzeichnungsträger 20 dem Digitaldrucker 10 zuzuführen und am Ende die Bögen zu stapeln oder weiter zu verarbeiten (Bogen-Bogen-Drucker).
Wird nur die Vorderseite des Aufzeichnungsträgers 20 bedruckt, so wird zumindest ein Druckwerk 11 mit einer Farbe benötigt (Simplexdruck). Wird auch die Rückseite bedruckt, so wird noch zumindest ein Druckwerk 12 für die Rückseite benötigt (Duplexdruck). Abhängig vom gewünschten Druckbild 20' auf Vorder- und Rückseite enthält die Druckerkonfiguration entsprechende Anzahl von Druckwerken für Vorder- und Rückseite, wobei jedes Druckwerk 11, 12 immer nur für eine Farbe oder eine Art von Toner ausgelegt ist.
Die maximale Anzahl der Druckwerke 11, 12 ist nur technisch bedingt durch die maximale mechanische Zugbelastung des Aufzeichnungsträgers 20 und die freie Zuglänge. Typischerweise sind beliebige Konfigurationen von einer 1/0-Konfiguration (nur ein Druckwerk für die zu bedruckende Vorderseite) bis zu einer 6/6-Konfiguration möglich, bei der je sechs Druckwerke für Vorder- und Rückseite des Aufzeichnungsträgers 20 vorhanden sein können. Die bevorzugte Ausführungsform (Konfiguration) ist in der 1 dargestellt (eine 4/4-Konfiguration), mit der der Vollfarbendruck für Vorder- und Rückseite mit den vier Grundfarben bewerkstelligt wird. Die Reihenfolge der Druckwerke 11, 12 bei einem Vier-Farben-Druck geht vorzugsweise von einem Druckwerk 11, 12, das hell (Gelb) druckt zu einem Druckwerk 11, 12, das dunkel druckt, also beispielsweise wird der Aufzeichnungsträger 20 in der Farbreihenfolge Y-C-M-K von hell nach dunkel bedruckt.
Der Aufzeichnungsträger 20 kann aus Papier, Metall, Kunststoff oder sonstigen geeigneten und bedruckbaren Materialien hergestellt sein.
3 zeigt einen schematischen Ablauf einer erfindungsgemäßen Konditionierung des Aufzeichnungsträgers 20, welcher in Transportrichtung 20‘‘ entlang einer Trocknungsstrecke 212 geführt wird. Die Trocknungsstrecke 212 ist vom Aufzeichnungsträger 20, einer dem Aufzeichnungsträger 20 gegenüberliegenden Begrenzung 214, einer Luftzuführung 216 und einer Luftabführung 218 begrenzt. Im Ausführungsbeispiel umfasst die Luftzuführung 216 ein Gebläse, mit dem ein vorbestimmter Luftstrom 234 in Richtung des Pfeils P2 in die Trocknungsstrecke 212 eingebracht werden kann. Die Luftzuführung 216 umfasst weiterhin ein nicht dargestelltes Heizelement zum Erwärmen des Luftstroms 234 und ein Luftbefeuchtungselement (nicht dargestellt) zum Einstellen einer vorbestimmten relativen Luftfeuchte.
Ein bereits in den Druckwerken 11 auf der oberen Seite des Aufzeichnungsträgers 20 aufgebrachtes Tonerbild 20‘ wird zuerst an einem optischen Sensor 222 vorbeigeführt. Ein Bildausschnitt 224 zeigt schematisch die Oberfläche des Aufzeichnungsträgers 20 mit dem nicht fixierten Tonerbild 20‘ vor Erreichen der Trocknungsstrecke 212, beispielsweise beim optischen Sensor 222. Eine Schicht Flüssigentwickler 226 enthält positiv geladene Tonerpartikel, von denen eines mit dem Bezugszeichen 228 bezeichnet ist, die in die Trägerflüssigkeit 230 eingebettet sind. Dieser Flüssigentwickler 226 befindet sich an den Stellen des Aufzeichnungsträgers 20, die mit dem Tonerbild 20‘ eingefärbt sind. Der Aufzeichnungsträger 20 wird in Transportrichtung 20‘‘ transportiert.
Die positive Ladung der Tonerpartikel 228 entsteht im Zusammenwirken mit einem Ladungssteuerstoff der der Trägerflüssigkeit 230 vor dem Druckprozess zugegeben wurde. Gleichzeitig nimmt der in der Trägerflüssigkeit gelöste Ladungssteuerstoff bei diesem Prozess eine negative Ladung an, so dass der Flüssigentwickler 226 nach außen elektrisch neutral bleibt.
Der optische Sensor 222 erfasst, welcher Anteil der Seite des Aufzeichnungsträgers 20 mit dem Tonerbild 20‘ bedeckt ist. Aus diesen Daten ermittelt eine nicht dargestellte Steuereinheit zusammen mit den Daten einer Transportgeschwindigkeit des Aufzeichnungsträgers 20 und der Art des Aufzeichnungsträgers 20 die einzustellenden Parameter für Lufttemperatur und Luftstrom 234. Ein weiterer Sensor (nicht dargestellt) erfasst die relative Feuchte des Aufzeichnungsträgers 20 vor dem Aufbringen des Tonerbildes 20‘. Die Luftzuführung 216 wird derart angesteuert, dass der Luftstrom 234 entlang der Trocknungsstrecke 212 eine relative Luftfeuchte entsprechend der vor dem Aufbringen des Tonerbildes 20‘ gemessenen relativen Feuchte des Aufzeichnungsträgers 20 hat. Typische Werte für die relative Feuchte des Aufzeichnungsträgers 20 sind bei Papier abhängig von der Papiersorte 40% bis 50%, jeweils bei 20°C gemessen. Außerdem wird in der Luftzuführung 216 die Temperatur und der Volumenstrom des Luftstroms 234 eingestellt und in Richtung des Pfeils P2 in die Trocknungsstrecke 212 eingebracht. Die Temperatur der Luft für den Luftstrom 234 liegt im Bereich von 40°C bis 50°C.
Ein Bildausschnitt 232 zeigt schematisch die Oberfläche des Aufzeichnungsträgers 20 mit dem Tonerbild 20‘ in der Trocknungsstrecke 212. Die flüchtigen Anteile des Flüssigentwicklers 226, im Wesentlichen Trägerflüssigkeit 230, verdunsten teilweise und werden mit dem Luftstrom 234 abgeführt. Auf dem Aufzeichnungsträger 20 bleiben die positiv geladenen Tonerpartikel 228 und ein Rest an Trägerflüssigkeit 230 zurück. Die Trocknungsparameter werden derart eingestellt, dass der zurückbleibende Rest an Trägerflüssigkeit 230 gering ist und die verbleibende elektrophoretische Mobilität der Tonerpartikel 228 so reduziert ist, dass sie im Einfluss eines elektrischen Feldes nicht wandern und die Qualität des Tonerbildes erhalten bleibt. In der Luftabführung 218 wird der Luftstrom 234 mit den verdunsteten Anteilen der Trägerflüssigkeit 230 abgesaugt.
In 3 ist der Luftstrom 234 und die Transportrichtung 20‘‘ für den Aufzeichnungsträger 20 gleich gerichtet. Es kann vorteilhaft sein, wenn der Luftstrom 234 in Gegenrichtung verläuft, da hierdurch eine stärkere Verwirbelung der Luft erfolgt, was die Trocknung begünstigt.
Nach der Trocknungsstrecke 212 wird der Aufzeichnungsträger 20 an einem Korotron 236 vorbeigeführt, wobei die Seite mit dem Tonerbild 20‘ dem Korotron 236 zugewandt ist. Ein Bildausschnitt 238 zeigt schematisch die Oberfläche des Aufzeichnungsträger 20 mit dem getrockneten Tonerbild 20‘ am Korotron 236. Das Korotron 236 umfasst einen Schirm 240 als erste Elektrode und mindestens einen Draht als zweite Elektrode, hier drei Drähte 242, 244, 246. An den Drähten 242 bis 246 liegt ein Potential von ca. –6 kV (–6000 Volt) und am Schirm 240 ein Potential von ca. –2 kV, jeweils gegen Masse gemessen an. Durch das Korotron 236 werden Luftmoleküle ionisiert und die so gebildeten negativ geladenen Ionen, von denen eines beispielhaft mit dem Bezugszeichen 248 bezeichnet ist, in Richtung Aufzeichnungsträger 20 beschleunigt, wie dies durch die Pfeilgruppe P6 angedeutet ist. Die ebenfalls im Korotron 236 gebildeten positiv geladenen Ionen verlassen das Korotron 236 nicht, sondern werden an den Drähten 242 bis 246 sowie am Schirm 240 wieder neutralisiert. Bei Einsatz von negativ geladenen Tonerpartikeln haben die angegebenen Spannungswerte umgekehrte Vorzeichen.
Die elektrischen Potentiale am Korotron 236 sind so gewählt, dass ein Großteil der im Korotron 236 gebildeten negativen Ionen 248 die Luftstrecke zu den Tonerpartikeln 228 überwindet. Dadurch kommen die verschiedenen Ladungen in Kontakt und neutralisieren sich. In diesem Ausführungsbeispiel wird die positive Ladung der Tonerpartikel 228 sogar überkompensiert, wie dies am umgeladenen und daher negativ geladenen Tonerpartikel 250 dargestellt ist. Ist zur Umladung der Tonerteilchen ein einziges Korotron 236 nicht ausreichend, werden in anderen Ausführungen der Erfindung mehrere Korotrone 236 nebeneinander verwendet.
Das Korotron 236 umfasst mindestens einen dünnen Draht 242 bis 246 aus einem elektrisch leitenden Material mit hohem Schmelzpunkt, beispielsweise Wolfram, sowie einen elektrisch leitfähigen Schirm 240. Ab einer elektrischen Potentialdifferenz von ca. 3kV (3000 Volt) zwischen dem jeweiligen Draht 242 bis 246 und Schirm 240 entstehen an den Drähten 242 bis 246 so hohe elektrische Feldstärken, dass die umgebende Luft ionisiert wird und es tritt eine Koronaentladung auf. Eine höhere Potentialdifferenz zwischen dem jeweiligen Draht 242 bis 246 und Schirm 240 führt zu einem Stromfluss zwischen dem jeweiligen Draht 242 bis 246 und Schirm 240. Die maximal einstellbare Potentialdifferenz im Korotron 236 ist durch eine elektrische Durchschlagsfestigkeit der Luft, ca. 3kV/mm und dem kleinsten Abstand zwischen dem jeweiligen Draht 242 bis 246 und Schirm 240 gegeben.
Die Ladung der im Korotron 236 erzeugten Ionen 248 wird durch die Potentiale der Drähte 242 bis 246 und Schirm 240, jeweils gegen Masse gemessen, eingestellt. Sollen negativ geladene Ionen 248 erzeugt werden, hat es sich in Versuchen als geeignet erwiesen, an den Drähten 242 bis 246 ein Potential von ca. –6kV und am Schirm 240 ein Potential von –2kV einzustellen.
4 zeigt ein Blockschaltbild zur Luftzuführung 216. Außenluft 258 wird von einem Gebläse 256 angesaugt und als Luftstrom 234 weitergeführt. Vom Gebläse 256 gelangt der Luftstrom 234 zu einer Heizvorrichtung 252.
Die Heizvorrichtung 252 bringt den Luftstrom 234 durch Erwärmen auf eine voreingestellte Temperatur, vorzugsweise auf etwa 40°C bis 50°C. Hierzu umfasst die Heizvorrichtung 252 eine oder mehrere Heizdrähte. Alternativ oder zusätzlich können auch andere Elemente vorgesehen sein, die elektrische Energie in Wärme umsetzen.
Nach der Heizvorrichtung 252 durchströmt der Luftstrom 234 eine Befeuchtungseinrichtung 254. Die Befeuchtungseinrichtung 254 erhöht beispielsweise durch Ultraschallzerstäubung von Wasser o.ä. die relative Luftfeuchte im Luftstrom 234 entsprechend einem einstellbaren Wert ein. Dieser Wert der relativen Luftfeuchte ist abhängig vom Aufzeichnungsträger 20 und derart gewählt, dass der Luftstrom 234 die relative Feuchte der noch nicht bedruckten zweiten Seite des Aufzeichnungsträgers 20 so einstellt, dass diese mit der relativen Feuchte der ersten Seite des Aufzeichnungsträgers 20 vor dem Aufbringen des ersten Tonerbildes 20‘ im Wesentlichen übereinstimmt. Wird beispielsweise als Aufzeichnungsträger 20 Papier verwendet, weist dieses je nach Papiersorte vor dem Bedrucken eine relative Feuchte von ca. 40% bis 50%, gemessen bei 20°C, auf.
In anderen Ausführungsformen der Befeuchtungseinrichtung 254 wird der Luftstrom 234 mit anderen Methoden befeuchtet, beispielsweise Verdampfen oder Verdunsten von Wasser, sowie durch Zerstäuben mittels Pumpen und feinen Düsen.
Das beschriebene Verfahren und der Digitaldrucker verwenden einen bahnförmigen Aufzeichnungsträger. Hierbei ist mindestens ein Druckwerk zum Aufbringen des ersten Tonerbildes und nach dem Wenden des Aufzeichnungsträgers mindestens ein zweites Druckwerk erforderlich, das das zweite Tonerbild auf der zweiten Seite aufbringt. Die Erfindung kann jedoch auch mit einem einzigen Druckwerk ausgeführt sein, wobei dieses Druckwerk beide Seiten bedruckt. Insbesondere kann dies für Einzelblattdruck vorteilhaft sein, wobei demselben Druckwerk das Einzelblatt einmal direkt und das andermal gewendet zugeführt wird.
Bezugszeichenliste

10: Digitaldrucker
11, 11a–11d: Druckwerk (Vorderseite)
12, 12a–12d: Druckwerk (Rückseite)
20: Aufzeichnungsträger
20': Druckbild (Toner)
20'': Transportrichtung des Aufzeichnungsträgers
21: Rolle (Eingabe)
22: Abwickler
23: Konditionierwerk
24: Wendeeinheit
25: Registereinheit
26: Zugwerk
27: Aufwickler
28: Rolle (Ausgabe)
30: Fixiereinheit
40: Klimatisierungsmodul
50: Energieversorgung
60: Controller
70: Flüssigkeitsmanagement
71: Flüssigkeitssteuereinheit
72: Vorratsbehälter
100: Elektrofotografiestation
101: Fotoleiterwalze
102: Löschlicht
103: Reinigungseinrichtung (Fotoleiter)
104: Rakel (Fotoleiter)
105: Sammelbehälter (Fotoleiter)
105', P2, P6: Pfeil
106: Aufladevorrichtung (Korotron)
106': Draht
106'': Schirm
107: Zuluftkanal (Belüftung)
108: Abluftkanal (Entlüftung)
109: Zeichengenerator
110: Entwicklerstation
111: Entwicklerwalze
112: Vorratskammer
112': Flüssigkeitszufuhr
113: Vorkammer
114: Elektrodensegment
115: Dosierwalze (Entwicklerwalze)
116: Rakel (Dosierwalze)
117: Reinigungswalze (Entwicklerwalze)
118: Rakel (Reinigungswalze der Entwicklerwalze)
119: Sammelbehälter (Flüssigentwickler)
119': Flüssigkeitsabfuhr
120: Transferstation
121: Transferwalze
122: Reinigungseinheit (Nasskammer)
123: Reinigungsbürste (Nasskammer)
123': Reinigungsflüssigkeitszufuhr
124: Reinigungswalze (Nasskammer)
124': Reinigungsflüssigkeitsabfuhr
125: Konditionierelement (Rückhalteblech)
126: Gegendruckwalze
127: Reinigungseinheit (Gegendruckwalze)
128: Sammelbehälter (Gegendruckwalze)
128': Flüssigkeitsabfuhr
129: Ladeeinheit (Korotron an Transferwalze)
212: Trocknungsstrecke
214: Begrenzung
216: Luftzuführung
218: Luftabführung
224: Bildausschnitt
226: Flüssigentwickler
228: Tonerpartikel
230: Trägerflüssigkeit
232: Bildausschnitt
234: Luftstrom
236: Korotron
238: Bildausschnitt
240: Schirm
242, 244, 246: Draht
248: Ion
250: Tonerpartikel
252: Heizeinrichtung
254: Befeuchtungseinrichtung
256: Gebläse
258: Außenluft

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102010015985 A1 [0003]
DE 102008048256 A1 [0003]
US 2011/0249990 A1 [0003]
US 005424813 A [0003]
DE 102009060334 A1 [0003]
US 2002/0106220 A1 [0004]
DE 102005023462 A1 [0005]

Claims

Verfahren zum Betreiben eines Digitaldruckers (10) zum beidseitigen Bedrucken eines Aufzeichnungsträgers (20) mit Tonerpartikeln (228), die mit Hilfe eines Flüssigentwicklers (226) aufgetragen werden, bei dem der Digitaldrucker (10) mindestens ein Druckwerk (11, 12) enthält und beide Seiten des Aufzeichnungsträgers (20) nacheinander bedruckt werden, der Flüssigentwickler (226) Tonerpartikel (228), Trägerflüssigkeit (230) und Ladungssteuerstoff enthält, bei dem nach dem Aufbringen eines ersten Tonerbildes (20‘) auf der ersten Seite des Aufzeichnungsträgers (20) und vor dem Aufbringen eines zweiten Tonerbildes auf der zweiten Seite des Aufzeichnungsträgers (20) die elektrophoretische Mobilität der Tonerpartikel (228) des Tonerbildes auf der ersten Seite verringert wird, und bei dem nach dem Aufbringen des zweiten Tonerbildes auf die zweite Seite des Aufzeichnungsträgers beide Tonerbilder gleichzeitig fixiert werden, wobei die Tonerpartikel aufgeschmolzen werden und sich dauerhaft mit dem Aufzeichnungsträger (20) verbinden.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem zum Verringern der elektrophoretischen Mobilität die erste Seite mit Ionen (248) beaufschlagt wird, die eine elektrische Ladung besitzen, welche eine zu der elektrischen Ladung der Tonerpartikel (228) entgegengesetzte Polarität haben.
Verfahren nach Anspruch 2, bei dem die erste Seite mit Ionen (248) derart beaufschlagt wird, dass die Polarität der elektrischen Ladung der Tonerpartikel (228) wechselt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Ionen (248) mittels einer Koronaentladung erzeugt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem zum Verringern der elektrophoretischen Mobilität entlang einer Trocknungsstrecke (212) in einem durch ein Gebläse (256) erzeugter Luftstrom (234) getrocknet und Trägerflüssigkeit (230) vom ersten Tonerbild (20‘) entfernt wird.
Verfahren nach Anspruch 5, bei dem der Luftstrom (234) durch eine Heizeinrichtung (252) auf eine vorbestimmte Temperatur, vorzugsweise im Bereich von 40°C bis 50°C erwärmt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem zum Verringern der elektrophoretischen Mobilität das erste Tonerbild auf der ersten Seite durch eine Befeuchtungseinrichtung (254) befeuchtet wird.
Verfahren nach Anspruch 7, bei dem die Befeuchtungseinrichtung (254) im Luftstrom (234) eine relative Luftfeuchte derart einstellt, dass die relative Feuchte der zweiten Seite des Aufzeichnungsträgers (20) mit der relativen Feuchte des Aufzeichnungsträgers (20) vor dem Bedrucken der ersten Seite im Wesentlichen übereinstimmt.
Verfahren nach Anspruch 8, bei dem mittels eines Sensors der Wert der relativen Feuchte des Aufzeichnungsträgers (20) vor dem Aufbringen des Tonerbildes (20‘) auf der ersten Seite bestimmt wird und die relative Luftfeuchte des Luftstroms (34) abhängig von diesem Wert eingestellt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Trocknung vor dem Beaufschlagen der ersten Seite mit Ionen (248) durchgeführt wird.
Digitaldrucker (10) zum beidseitigen Bedrucken eines Aufzeichnungsträgers (20) mit Tonerpartikeln (228), die mit Hilfe eines Flüssigentwicklers (226) auftragbar sind, der Digitaldrucker (10) mindestens ein Druckwerk (11, 12) aufweist und beide Seiten des Aufzeichnungsträgers (20) nacheinander bedruckt, der Flüssigentwickler (226) Tonerpartikel (228), Trägerflüssigkeit (230) und Ladungssteuerstoff enthält, wobei nach dem Aufbringen eines ersten Tonerbildes (20‘) auf der ersten Seite des Aufzeichnungsträgers (20) und vor dem Aufbringen eines zweiten Tonerbildes auf der zweiten Seite des Aufzeichnungsträgers (20) Mittel vorgesehen sind, durch die die elektrophoretische Mobilität der Tonerteilchen (228) des Tonerbildes auf der ersten Seite verringert wird, und bei dem nach dem Aufbringen des zweiten Tonerbildes auf die zweite Seite des Aufzeichnungsträgers (20‘) beide Tonerbilder durch eine Fixiereinrichtung fixiert werden, wobei die Tonerteilchen aufgeschmolzen werden und sich dauerhaft mit dem Aufzeichnungsträger (20‘) verbinden.