DE102015211537A1 - Method for transferring a printed image onto a substrate - Google Patents

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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.The present invention relates to a method and a device for transferring a printed image onto a substrate with simultaneous fixing of the printed image in indirect digital printing processes. In this case, the printed image (3) is first applied in the form of a pigment carrier (7) by a feed device (5) to an intermediate carrier (6). This intermediate carrier in turn transmits the printed image to the substrate (4). The invention is characterized in that only the surface (4a) of the substrate to be printed is heated and not the entire substrate. The surface temperature of the intermediate carrier is chosen so that it is lower than the temperature at which a complete transfer of the printed image is no longer guaranteed.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Transferieren und Fixieren eines Druckbildes auf Bedruckstoffen mit den Merkmalen des Anspruchs 1. The invention relates to a method for transferring and fixing a printed image to substrates with the features of claim 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. In conventional indirect electrophotographic digital printing processes, a toner is first transferred to an intermediate carrier and from an intermediate carrier to the substrate. Following this, the toner is heated to its melting point by means of a fuser, melted and thus fixed on the substrate. From an economic and ecological point of view, however, it is advantageous to use indirect printing methods that can work without fuser. Saving a fuser reduces material and electricity costs, which has a direct positive effect on the energy efficiency of a machine. Such methods are already known in the art.

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. That's how it shows US 5,410,392 a device in which the toner is first applied from an application roller to an intermediate carrier. The intermediate carrier is heated to a temperature above the temperature of the application roller. The substrate is in contact with a heated transfer cylinder and is heated by it as a whole to a temperature above the temperature of the intermediate carrier. The temperature is so high that it is sufficient to fix the toner on the substrate.

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. The object of the present invention is to provide a more cost-effective and energy-efficient method for transferring and fixing printed images on printing substrates. It should be noted that a high temperature can have a negative effect on the service life of the intermediate carrier medium. A method in which the subcarrier medium must be heated less, therefore, advantageously extends its life. In addition, the power consumption of such a machine is reduced. These technical goals can be achieved with a method according to claim 1. Advantageous developments of the invention can be found in the dependent claims.

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. The method according to the invention is used for printing substrates. The printed image is applied in the form of a pigment carrier, preferably a toner, particularly preferably a liquid toner, from a feed device to an intermediate carrier. This intermediate carrier is preheated to a temperature T1. Furthermore, the surface of the substrate is heated to a temperature T2 that is above the temperature T1. T1 is chosen so that a substantially complete transmission of the printed image is guaranteed. The printed image is now transferred from the intermediate carrier to the substrate. "Complete transfer" means that after transferring the toner to the substrate, substantially no toner residues disturbing and subsequently destroying the subsequent printing remain on the intermediate carrier. The heating of the substrate takes place in an advantageous manner not from the side facing away from the intermediate carrier, but from the side which faces the intermediate carrier. So, for example not from the side that contacts an impression cylinder. A complete heating of the substrate can be avoided in this way with advantage. The heating therefore requires less energy, takes place faster and less stress on the substrate.

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. Advantageously, not the substrate as a whole, but only its surface is brought to the desired temperature T2. As a result, the heater used can be made smaller and energy can be saved. In particular, it is avoided to heat the surface of the substrate-leading cylinder (impression cylinder) with great expenditure of energy.

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. Furthermore, advantageously, the temperature T1 of the surface of the intermediate carrier is brought only to a temperature which is lower than a temperature at which the toner becomes so sticky that substantially complete transfer of the toner from the intermediate carrier to the substrate is not guaranteed. Thus, essentially no toner residues remain on the intermediate carrier. About the supplied energy and the temperature achieved thereby, the stickiness of the toner can be adjusted specifically and complete transfer of the toner can be achieved. If the tackiness is too high, the toner would instead remain cleaved to a non-negligible level on the intermediate carrier.

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. A first development of the invention provides that the substrate surface is heated by a heating device, preferably a heating roller or a radiant heater or a laser. The heater acts advantageously directly on the intermediate carrier surface facing the substrate and increases its temperature. The toner is thereby brought to a desired temperature upon contact with the substrate surface at which it is substantially completely detached (by separation of substrate and intermediate carrier) from the surface of the intermediate carrier and transferred to the substrate. The temperature increase by the substrate contact causes melting of the toner and an increase in its stickiness. The adhesion of the toner to the substrate surface becomes stronger than the adhesion to the intermediate carrier.

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. In a particularly advantageous embodiment, the temperature of the surface of the Subcarrier T1 below the melting temperature of the pigment carrier. The toner is therefore not yet melted or sufficiently melted before contact with the substrate surface.

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. A further embodiment of the invention provides that the temperature T2 of the substrate surface is above the melting point of the pigment carrier. The toner melts in this case upon contact with the substrate surface. This melting preferably takes place in a very short time in the transfer nip between intermediate carrier and impression cylinder. Thus, at the time and place where the transfer is to take place.

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. A next development of the method according to the invention is characterized in that, in the case of multicolor printing, the respective pigment carriers are first collected on the surface of the intermediate carrier and subsequently transferred to the temperature-controlled substrate surface. The intermediate carrier can also be designed as a band in this case.

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. Furthermore, the invention comprises a device for transferring a printed image to a substrate with simultaneous fixation of the printed image, wherein the printed image is applied in the form of a pigment carrier from a feeder to an intermediate carrier, wherein the intermediate carrier transmits the printed image to the guided on a counter-pressure cylinder substrate which characterized in that the counter-pressure cylinder is assigned a heating device which heats the surface of the substrate facing away from the counter-pressure cylinder.

Das Erfindungsgemäße Verfahren ist dem folgenden Ausführungsbeispiel und der zugehörigen Zeichnung zu entnehmen. The inventive method is shown in the following embodiment and the accompanying drawings.

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. 1 shows the section of a printing unit 2 a printing press 1 using the method and the associated device. It becomes a substrate 4 printed, preferably paper, cardboard or foil.

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. First, the surface of the subcarrier 6 from a heater 10 to a temperature T1 below the melting temperature of the pigment carrier 7 (Toner) heated. The heater 10 can be arranged as shown outside of the intermediate carrier or in the interior. The substrate surface to be printed 4a is from a heating roller 8th to a temperature T2 above the melting temperature of the pigment carrier 7 preheated. A feeder 5 acts on the intermediate carrier 6 with the toner print image 3 , In the transfer gap between the intermediate carrier 6 and the substrate-carrying impression cylinder 11 becomes the pigment carrier to be transferred 7 fused from the substrate side and wets the substrate 4 , Previously (on the intermediate carrier, in front of the nip), the toner is still substantially unmelted. In this case, the heat conduction T1 rises slightly and T2 falls off slightly. The values for T1 and T2 as well as the residence time in the transfer nip are chosen in the incoming gap so that the cohesion of the toner prevents a disturbing cleavage of the toner layer, so that the printed image 3 to substantially 100% on the substrate 4 transferred and fixed.

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). The following concrete example may be mentioned:
The temperature of the toner supply device is about 25 ° C (room temperature). The temperature of the subcarrier 6 is about 33 ° C (or 25 to 40 ° C). The temperature of the heating roller 8th is about 60 ° C (or 50 to 70 ° C). The temperature of the impression cylinder 11 is about 25 ° C (room temperature).

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1 1
Druckmaschine press
2 2
Druckwerk printing unit
3 3
Druckbild print image
4 4
Substrat substratum
4a 4a
zu bedruckende Substratoberfläche to be printed substrate surface
5 5
Zuführeinrichtung feeding
6 6
Zwischenträger subcarrier
7 7
Pigmentträger (Toner) Pigment carrier (toner)
8 8th
Heizwalze heating roller
9 9
Heizstrahler heater
10 10
Heizeinrichtung heater
11 11
Gegendruckzylinder Impression cylinder
T1 T1
Temperatur des Zwischenträgers Temperature of the subcarrier
T2 T2
Temperatur der Substratoberfläche Temperature of the substrate surface

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • US 5410392 [0003] US 5410392 [0003]

Claims (7)

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. Method for transferring a printed image ( 3 ) on a substrate ( 4 ) with simultaneous fixation of the printed image ( 3 ), whereby the printed image ( 3 ) in the form of a pigment carrier ( 7 ) from a feeding device ( 5 ) to an intermediate carrier ( 6 ) is applied, wherein the intermediate carrier ( 6 ) the print image ( 3 ) on the substrate ( 4 ) transmits, characterized in that the substrate ( 4a ) essentially only on its surface ( 4a ) is heated and the pigment carrier is heated and fused substantially only from the heated substrate surface, wherein the surface temperature (T1) of the intermediate carrier ( 6 ) is lower than the temperature at which the pigment carrier becomes so sticky that a substantially complete transfer of the printed image ( 3 ) is no longer guaranteed. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zu bedruckende Substratoberfläche (4a) von einer Heizeinrichtung erhitzt wird. A method according to claim 1, characterized in that the substrate surface to be printed ( 4a ) is heated by a heater. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zu bedruckende Substratoberfläche (4a) von einer Heizwalze (8) oder einem Heizstrahler oder einem Laser erhitzt wird A method according to claim 2, characterized in that the substrate surface to be printed ( 4a ) from a heating roller ( 8th ) or a radiant heater or a laser is heated 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. Method according to claim 1, characterized in that the temperature T1 to which the surface of the intermediate carrier ( 6 ), below the melting temperature of the pigment carrier ( 7 ) lies. 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. A method according to claim 1, characterized in that the temperature (T2) to which the substrate surface to be printed ( 4a ), above the melting temperature of the pigment carrier ( 7 ) lies. 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. A method according to claim 1, characterized in that the multi-color printing the respective pigment carrier ( 7 ) on the surface of the intermediate carrier ( 6 ) and then onto the substrate surface ( 4a ) be transmitted. 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. Device for transferring a printed image ( 3 ) on a substrate ( 4 ) with simultaneous fixation of the printed image ( 3 ), whereby the printed image ( 3 ) in the form of a pigment carrier ( 7 ) from a feeding device ( 5 ) to an intermediate carrier ( 6 ) is applied, wherein the intermediate carrier ( 6 ) the print image ( 3 ) on a counter-pressure cylinder ( 11 ) guided substrate ( 4 ) transmits, characterized in that that the impression cylinder ( 11 ) a heating device ( 8th ) associated with the impression cylinder ( 11 ) facing away from the surface ( 4a ) of the substrate ( 4 ) is heated.
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