DE102015211537A1

DE102015211537A1 - Verfahren zum Transfer eines Druckbildes auf ein Substrat

Info

Publication number: DE102015211537A1
Application number: DE102015211537.2A
Authority: DE
Inventors: Gerald Hauptmann; Peter Hachmann; Wolfgang Schönberger
Original assignee: Heidelberger Druckmaschinen AG
Current assignee: Heidelberger Druckmaschinen AG
Priority date: 2014-07-24
Filing date: 2015-06-23
Publication date: 2016-01-28
Also published as: CN105301937A; CN105301937B

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Transfer eines Druckbildes auf ein Substrat mit gleichzeitiger Fixierung des Druckbildes bei indirekten Digitaldruckverfahren. Hierbei wird das Druckbild (3) zunächst in Form eines Pigmentträgers (7) von einer Zuführungseinrichtung (5) auf einen Zwischenträger (6) aufgebracht. Dieser Zwischenträger wiederum überträgt das Druckbild auf das Substrat (4). Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass dabei lediglich die zu bedruckende Oberfläche (4a) des Substrats erhitzt wird und nicht das ganze Substrat. Dabei wird die Oberflächentemperatur des Zwischenträgers so gewählt, dass sie geringer ist, als die Temperatur, bei welcher ein vollständiges Übertragen des Druckbildes nicht mehr gewährleistet ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Transferieren und Fixieren eines Druckbildes auf Bedruckstoffen mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
Bei herkömmlichen indirekten elektrofotografischen Digitaldruckverfahren wird ein Toner zunächst auf einen Zwischenträger und von einem Zwischenträger auf das Substrat übertragen. Im Anschluss daran wird der Toner mit Hilfe eines Fusers bis zu seinem Schmelzpunkt erhitzt, geschmolzen und somit auf dem Substrat fixiert. Aus ökonomischer und ökologischer Sicht ist es jedoch von Vorteil, indirekte Druckverfahren zu verwenden, die ohne Fuser arbeiten können. Durch das Einsparen eines Fusers verringern sich Material- und Stromkosten, was sich unmittelbar positiv auf die Energieeffizienz einer Maschine auswirkt. Solche Verfahren sind dem Stand der Technik bereits bekannt.
So zeigt die US 5,410,392 eine Vorrichtung, bei welcher der Toner zuerst von einer Auftragungswalze auf einen Zwischenträger aufgebracht wird. Der Zwischenträger wird dabei auf eine Temperatur über der Temperatur der Auftragungswalze erhitzt. Das Substrat befindet sich in Kontakt mit einem beheizten Transportzylinder und wird von diesem als Ganzes auf eine Temperatur über der Temperatur des Zwischenträgers erhitzt. Die Temperatur ist dabei so hoch, dass sie ausreicht, um den Toner auf dem Substrat zu fixieren.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein kostengünstigeres und energieeffizienteres Verfahren zum Transferiren und Fixieren von Druckbildern auf Bedruckstoffen zu schaffen. Zu beachten ist, dass eine hohe Temperatur sich negativ auf die Lebensdauer des Zwischenträgermediums auswirken kann. Ein Verfahren, bei dem das Zwischenträgermedium weniger stark erhitzt werden muss, verlängert daher in vorteilhafter Weise dessen Lebensdauer. Darüber hinaus wird der Stromverbrauch einer solchen Maschine reduziert. Auch diese technischen Ziele können mit einem Verfahren nach Anspruch 1 erreicht werden. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Das erfindungsgemäße Verfahren kommt beim Bedrucken von Bedruckstoffen zum Einsatz. Das Druckbild wird in Form eines Pigmentträgers, bevorzugt eines Toners, besonders bevorzugt eines Flüssigtoners, von einer Zuführungseinrichtung auf einen Zwischenträger aufgebracht. Dieser Zwischenträger wird auf eine Temperatur T1 vorgeheizt. Weiterhin wird die Oberfläche des Substrats auf eine Temperatur T2 erhitzt, die über der Temperatur T1 liegt. T1 ist dabei so gewählt, dass ein im Wesentlichen vollständiges Übertragen des Druckbildes gewährleistet ist. Das Druckbild wird nun vom Zwischenträger auf das Substrat übertragen. „Vollständiges Übertragen“ meint, dass nach dem Übertragen des Toners auf das Substrat im Wesentlichen keine den nachfolgenden Druck störenden und abzureinigenden Tonerreste auf dem Zwischenträger verbleiben. Das Aufheizen des Substrates erfolgt dabei in vorteilhafter Weise nicht von der Seite, die dem Zwischenträger abgewandt ist, sondern von der Seite, die dem Zwischenträger zugewandt ist. Also z.B. nicht von der Seite, die einen Gegendruckzylinder kontaktiert. Ein komplettes Aufheizen des Substrates kann auf diese Weise mit Vorteil vermieden werden. Das Aufheizen braucht daher weniger Energie, erfolgt schneller und belastet das Substrat weniger.
In vorteilhafter Weise wird nicht das Substrat als Ganzes, sondern nur dessen Oberfläche auf die gewünschte Temperatur T2 gebracht. Hierdurch kann die verwendete Heizeinrichtung geringer dimensioniert werden und Energie eingespart werden. Insbesondere wird vermieden, die Oberfläche des Substrat-führenden Zylinders (Gegendruckzylinder) unter großem Energieaufwand aufzuheizen.
Weiterhin wird in vorteilhafter Weise die Temperatur T1 der Oberfläche des Zwischenträgeres nur auf eine Temperatur gebracht, die geringer ist als eine Temperatur, bei der der Toner derart klebrig wird, dass ein im Wesentlichen vollständiges Übertragen des Toners vom Zwischenträger auf das Substrat nicht gewährleistet ist. Es bleiben somit im Wesentlichen keine Toner-Reste auf dem Zwischenträger. Über die zugeführte Energie und die dadurch erzielte Temperatur kann die Klebrigkeit des Toners gezielt eingestellt werden und ein vollständiges Übertragen des Toners erreicht werden. Bei zu hoher Klebrigkeit würde der Toner stattdessen durch Spaltung zu einem nicht vernachlässigbaren Anteil auf dem Zwischenträger verbleiben.
Eine erste Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Substratoberfläche von einer Heizeinrichtung, bevorzugt einer Heizwalze oder einem Heizstrahler oder einem Laser erhitzt wird. Die Heizeinrichtung wirkt in vorteilhafter weise direkt auf die dem Zwischenträger zugewandte Oberfläche des Substrates ein und erhöht dessen Temperatur. Der Toner wird dadurch bei Kontakt mit der Substratoberfläche auf eine gewünschte Temperatur gebracht, bei der er sich (durch Trennung von Substrat und Zwischenträger) im Wesentlichen vollständig von der Oberfläche des Zwischenträgers löst und auf das Substrat übergeht. Die Temperaturerhöhung durch den Substratkontakt bewirkt eine Schmelzen des Toners und eine Erhöhung dessen Klebrigkeit. Das Anhaften des Toners an der Substratoberfläche wird dabei stärker als das Anhaften am Zwischenträger.
In einer besonders vorteilhaften Ausführung liegt die Temperatur der Oberfläche des Zwischenträgers T1 unterhalb der Schmelztemperatur des Pigmentträgers. Der Toner ist daher vor dem Kontakt mit der Substratoberfläche noch nicht oder noch nicht ausreichend geschmolzen.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Temperatur T2 der Substratoberfläche oberhalb des Schmelzpunkts des Pigmentträgers liegt. Der Toner schmilzt in diesem Fall bei Kontakt mit der Substratoberfläche. Dieses Schmelzen erfolgt bevorzugt in sehr kurzer Zeit im Übertragungsspalt zwischen Zwischenträger und Gegendruckzylinder. Somit zu dem Zeitpunkt und an dem Ort, an dem das Übertragen stattfinden soll.
Eine nächste Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, dass beim Mehrfarbendruck die jeweiligen Pigmentträger zunächst auf der Oberfläche des Zwischenträgers gesammelt und anschließend auf die temperierte Substratoberfläche übertragen werden. Der Zwischenträger kann in diesem Fall auch als ein Band ausgeführt sein.
Weiterhin umfasst die Erfindung eine Vorrichtung zum Transfer eines Druckbildes auf ein Substrat mit gleichzeitiger Fixierung des Druckbildes, wobei das Druckbild in Form eines Pigmentträgers von einer Zuführungseinrichtung auf einen Zwischenträger aufgebracht wird, wobei der Zwischenträger das Druckbild auf das auf einem Gegendruckzylinder geführte Substrat überträgt, die sich dadurch auszeichnet, dass dem Gegendruckzylinder eine Heizeinrichtung zugeordnet ist, welche die dem Gegendruckzylinder abgewandte Oberfläche des Substrats erwärmt.
Das Erfindungsgemäße Verfahren ist dem folgenden Ausführungsbeispiel und der zugehörigen Zeichnung zu entnehmen.
1 zeigt den Ausschnitt eines Druckwerks 2 einer Druckmaschine 1 unter Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens und der zugehörigen Vorrichtung. Es wird ein Substrat 4 bedruckt, bevorzugt Papier, Karton oder Folie.
Zunächst wird die Oberfläche des Zwischenträgers 6 von einer Heizeinrichtung 10 auf eine Temperatur T1 unterhalb der Schmelztemperatur des Pigmentträgers 7 (Toner) erhitzt. Die Heizeinrichtung 10 kann wie dargestellt außerhalb des Zwischenträgers oder in dessen Innerem angeordnet sein. Die zu bedruckende Substratoberfläche 4a wird von einer Heizwalze 8 auf eine Temperatur T2 oberhalb der Schmelztemperatur des Pigmentträgers 7 vorgeheizt. Eine Zuführeinrichtung 5 beaufschlagt den Zwischenträger 6 mit dem Toner-Druckbild 3. Im Transferspalt zwischen dem Zwischenträger 6 und dem substratführenden Gegendruckzylinder 11 wird der zu transferierende Pigmentträger 7 von der Substratseite aus angeschmolzen und benetzt das Substrat 4. Zuvor (auf dem Zwischenträger, vor dem Spalt) ist der Toner noch im Wesentlichen ungeschmolzen. Dabei steigt durch die Wärmeleitung T1 leicht an und T2 fällt leicht ab. Die Werte für T1 und T2 sowie die Verweilzeit im Transferspalt sind im einlaufenden Spalt dabei so gewählt, dass die Kohäsion des Toners eine störende Spaltung der Tonerschicht verhindert, sodass das Druckbild 3 zu im Wesentlichen 100% auf das Substrat 4 übertragen und fixiert wird.
Folgendes konkretes Beispiel sei genannt:
Die Temperatur der Zuführeinrichtung für Toner ist etwa bei 25°C (Raumtemperatur). Die Temperatur des Zwischenträgers 6 ist etwa bei 33°C (oder 25 bis 40°C). Die Temperatur der Heizwalze 8 ist etwa bei 60°C (oder 50 bis 70°C). Die Temperatur des Gegendruckzylinders 11 ist etwa bei 25 °C (Raumtemperatur).
Bezugszeichenliste

1: Druckmaschine
2: Druckwerk
3: Druckbild
4: Substrat
4a: zu bedruckende Substratoberfläche
5: Zuführeinrichtung
6: Zwischenträger
7: Pigmentträger (Toner)
8: Heizwalze
9: Heizstrahler
10: Heizeinrichtung
11: Gegendruckzylinder
T1: Temperatur des Zwischenträgers
T2: Temperatur der Substratoberfläche

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 5410392 [0003]

Claims

Verfahren zum Transfer eines Druckbildes (3) auf ein Substrat (4) mit gleichzeitiger Fixierung des Druckbildes (3), wobei das Druckbild (3) in Form eines Pigmentträgers (7) von einer Zuführungseinrichtung (5) auf einen Zwischenträger (6) aufgebracht wird, wobei der Zwischenträger (6) das Druckbild (3) auf das Substrat (4) überträgt, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrats (4a) im Wesentlichen nur an seiner Oberfläche (4a) erhitzt wird und der Pigmentträger im Wesentlichen nur von der erwärmten Substratoberfläche erhitzt und angeschmolzen wird, wobei die Oberflächentemperatur (T1) des Zwischenträgers (6) geringer ist als diejenige Temperatur, bei welcher der Pigmentträger derart klebrig wird, dass ein im Wesentlichen vollständiges Übertragen des Druckbildes (3) nicht mehr gewährleistet ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zu bedruckende Substratoberfläche (4a) von einer Heizeinrichtung erhitzt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zu bedruckende Substratoberfläche (4a) von einer Heizwalze (8) oder einem Heizstrahler oder einem Laser erhitzt wird
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur T1, auf welche die Oberfläche des Zwischenträgers (6) erhitzt wird, unterhalb der Schmelztemperatur des Pigmentträgers (7) liegt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur (T2), auf welche die zu bedruckende Substratoberfläche (4a) erhitzt wird, oberhalb der Schmelztemperatur des Pigmentträgers (7) liegt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass beim Mehrfarbendruck die jeweiligen Pigmentträger (7) auf der Oberfläche des Zwischenträgers (6) gesammelt und anschließend auf die Substratoberfläche (4a) übertragen werden.
Vorrichtung zum Transfer eines Druckbildes (3) auf ein Substrat (4) mit gleichzeitiger Fixierung des Druckbildes (3), wobei das Druckbild (3) in Form eines Pigmentträgers (7) von einer Zuführungseinrichtung (5) auf einen Zwischenträger (6) aufgebracht wird, wobei der Zwischenträger (6) das Druckbild (3) auf das auf einem Gegendruckzylinder (11) geführte Substrat (4) überträgt, dadurch gekennzeichnet, dass dass dem Gegendruckzylinder (11) eine Heizeinrichtung (8) zugeordnet ist, welche die dem Gegendruckzylinder (11) abgewandte Oberfläche (4a) des Substrats (4) erwärmt.