DE102016120618B4

DE102016120618B4 - Verfahren und Vorrichtung zum Erzeugen eines Druckbildes auf einem Trägermaterial

Info

Publication number: DE102016120618B4
Application number: DE102016120618.0A
Authority: DE
Inventors: Tobias Breintner; Zoran Ristic; Sebastian Finkbeiner; Josef Schreieder
Original assignee: Canon Production Printing Holding BV
Current assignee: Canon Production Printing Holding BV
Priority date: 2016-10-28
Filing date: 2016-10-28
Publication date: 2021-09-30
Anticipated expiration: 2036-10-29
Also published as: DE102016120618A1

Abstract

Verfahren zum Erzeugen eines Druckbildes auf einem Trägermaterial, bei dem
ein flüssiges Vorbehandlungsmittel (102) mit Hilfe einer Konditioniereinheit (23, 29) auf das zu bedruckende Trägermaterial (20) aufgebracht wird,
nach dem Aufbringen des Vorbehandlungsmittels (102) und vor dem Drucken eines Farbauszugs (108) ein Gas zum Trocknen des aufgebrachten Vorbehandlungsmittels (102) appliziert wird, und bei dem
mit Hilfe mindestens einer Druckeinheit (11a-11d) mindestens ein Farbauszug (108) zum Erzeugen des Druckbildes (20') auf das Trägermaterial (20) gedruckt wird, dadurch gekennzeichnet,
dass das Gas mit Hilfe einer Düsenanordnung (154) als Gasstrom appliziert wird, wobei mit Hilfe der Düsenanordnung (154) der Auftreffwinkel (α), mit dem der Gasstrom auf das Trägermaterial (20) trifft, einstellbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Drucken eines Druckbildes auf ein Trägermaterial, bei denen ein flüssiges Vorbehandlungsmittel mithilfe einer Konditioniereinheit auf das zu bedruckende Trägermaterial aufgebracht wird und mithilfe mindestens einer Druckeinheit mindestens ein Farbauszug zum Erzeugen des Druckbildes auf das Trägermaterial gedruckt wird.
In elektrophoretischen Drucksystemen werden beim Bedrucken eines Trägermaterials Tonerpartikel mithilfe eines Flüssigentwicklers auf das Trägermaterial aufgetragen. Bei solchen Drucksystemen wird ein auf einem Ladungsbildträger erzeugtes latentes Ladungsbild mithilfe eines Flüssigentwicklers mittels Elektrophorese eingefärbt. Dabei umfasst der Flüssigentwickler Tonerpartikel, eine elektrisch nicht leitende Trägerflüssigkeit und sogenannte Ladungssteuerstoffe, durch die die Tonerpartikel eine gewünschte elektrische Ladung erhalten. Das ausgehend von dem Ladungsbild mithilfe des Flüssigentwicklers erzeugte Tonerbild wird dann auf ein Zwischenträger- oder Transferelement, beispielsweise auf eine Transferwalze, und von dort mithilfe eines elektrischen Feldes, d.h. elektrophoretisch, auf das Trägermaterial übertragen. Dieses Übertragen wird auch als Umdrucken bezeichnet. Anschließend wird das Tonerbild auf dem Trägermaterial zu einem Druckbild fixiert. Das Bedrucken des Trägermaterials kann einseitig oder zweiseitig erfolgen, wobei bei einem zweiseitigen Druck nach dem Aufbringen des aus einem oder mehreren Farbauszügen bestehenden Tonerbildes auf der Vorderseite dieses zu einem Druckbild fixiert werden kann und anschließend ein einen oder mehrere Farbauszüge umfassendes Tonerbild auf der Rückseite des Trägermaterials erzeugt und in einem zweiten Fixiervorgang zu einem Druckbild auf der Rückseite des Trägermaterials fixiert wird. Bei anderen Digitaldrucksystemen wird mithilfe von Druckeinheiten gleichzeitig oder nacheinander jeweils mindestens ein Tonerbild auf der Vorder- und der Rückseite des Trägermaterials erzeugt, wobei beide Tonerbilder anschließend in einem gemeinsamen Fixiervorgang zu jeweils einem Druckbild auf der Vorder- und Rückseite des Trägermaterials fixiert werden. Nach dem Aufbringen des Tonerbildes auf der Vorderseite des Trägermaterials kann dieses mit Hilfe einer Trocknungseinheit getrocknet werden. Dies ist insbesondere dann sinnvoll, wenn zum Erzeugen des Tonerbildes Flüssigtoner verwendet wird.
Bekannte Digitaldrucksysteme können mindestens eine Konditioniereinheit umfassen, die vor dem Aufbringen eines Druckbildes, insbesondere vor dem Aufbringen von Tonerbildern auf das Trägermaterial ein Vorbehandlungsmittel aufbringen. Solche Vorbehandlungsmittel bzw. Beschichtungsstoffe sind beispielsweise im Dokument WO 2013/126869 A1 beschrieben. Bekannte Vorbehandlungsmittel, die auch Primer bezeichnet werden, können einen Wirkstoff umfassen, durch den die Adhäsion der Tonerpartikel oder der Tinte auf der Oberfläche des Trägermaterials erhöht wird. Des Weiteren können die Vorbehandlungsmittel eine Trägerflüssigkeit, wie z.B. Wasser, umfassen, die dazu dient, den Wirkstoff gleichmäßig auf der zu bedruckenden Oberfläche des Trägermaterials zu verteilen. Vorbehandlungsmittel mit einer Trägerflüssigkeit werden auch als flüssige Vorbehandlungsmittel bezeichnet.
Durch Vorbehandlungsmittel kann insbesondere die Druckqualität verbessert und der Verbrauch an Toner bzw. Tinte reduziert werden. Ferner kann bei einer geeigneten Behandlung mit dem Vorbehandlungsmittel die Druckgeschwindigkeit erhöht werden, wie dies beispielsweise aus dem Dokument US 8,272,540 B2 bekannt ist.
Aus dem Dokument US 8,545,941 B2 ist eine Trocknungseinheit für ein auf ein Trägermaterial aufgebrachtes Druckbild bekannt, bei dem das Trägermaterial mit dem darauf befindlichen Druckbild erhitzt, mit Luft beblasen und gekühlt wird.
Beim Einsatz von Vorbehandlungsmitteln tritt jedoch das Problem auf, dass es zu einem Rücktransfer von Farbstoff, insbesondere von Toner eines mithilfe einer ersten Druckeinheit aufgebrachten Tonerbildes auf einen Tonerbildträger oder Tonerbildzwischenträger (allgemein Bildträger) einer zweiten Druckeinheit nach dem Umdrucken eines zweiten Farbauszugs auf das Trägermaterial. Ein solcher Rücktransfer kann sowohl bei Digitaldruckern mit Flüssigtoner als auch bei Digitaldruckern mit Trockentoner auftreten. Rücktransfer bedeutet allgemein, dass Farben, die mithilfe einer Druckeinheit bereits auf Trägermaterial aufgebracht wurden, von Folgedruckeinheiten wieder vom Trägermaterial abgenommen werden. Dadurch wird das letztlich auf dem Trägermaterial erzeugte Druckbild fehlerhaft und ist in vielen Fällen nicht mehr brauchbar. Oft tritt der Rücktransfer auch nicht gleichmäßig über die gesamte Breite des Trägermaterials auf. Auch ist der Rücktransfer davon abhängig, ob die durch die Farbauszüge eingefärbten Bereiche sich überschneiden oder ob sie an verschiedenen Stellen des Trägermaterials, d.h. nebeneinander, auf das Trägermaterial gedruckt werden. Somit ist es auch nicht ohne weiteres möglich, beispielsweise in einem ersten Druckwerk mehr Farbstoff auf das Trägermaterial zu übertragen, um einen nachfolgend auftretenden Rücktransfer zu kompensieren, da der Rücktransfer nicht gleichmäßig auftritt.
Ausgehend hiervon ist es eine Aufgabe der Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Drucken eines Druckbildes auf einem Trägermaterial anzugeben, bei dem ein qualitativ hochwertiges Druckbild erzeugbar ist und insbesondere ein Rücktransfer von Farbstoff, wie z.B. Toner, vermieden wird.
Aus dem Dokument DE 33 34 077 A1 ist eine Vorrichtung zum Bedrucken eines Trägermaterials bekannt, bei dem ein Trockner vorgesehen ist, durch den ein beheizter Luftstrom auf das Trägermaterial trifft.
Aus dem Dokument US 2008/0252680 A1 ist ein Tintenstrahldrucksystem bekannt, bei dem allgemein ein Trocknungssystem für die Vorderseite des bedruckten Trägermaterials und ein Trocknungssystem zum Trocknen der bedruckten Rückseite vorgesehen ist. Die Trocknungssysteme können jeweils elektrische Heizer, Quarzstrahlungsheizer, Heißluftgebläse, Feuchtluftentfernungssysteme und Fluidsprühmechanismen umfassen.
Aus dem Dokument US 2010/0288144 A1 ist ein Druckverfahren für eine Offset-Druckvorrichtung bekannt, bei dem ein Trocknungsabschnitt stromabwärts einer Stelle, an der ein Substratbehandlungsagent auf das Trägermaterial aufgebracht worden ist, vorgesehen ist. Dieser Trocknungsabschnitt umfasst eine Heizvorrichtung, wobei insbesondere warme Luft auf die Druckoberfläche des Trägermaterials geblasen werden kann.
Dokument US 9 175 172 B2 offenbart die Behandlung eines zu bedruckenden Trägermaterials mit Hilfe eines Primers, bei dem die aufgebrachte Primerschicht getrocknet wird. Die Trocknung kann mit heißer Luft oder Strahlungswärme erfolgen.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des unabhängigen Vorrichtungsanspruchs gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sowohl des Verfahrens als auch der Vorrichtung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Hierbei kann sowohl das Verfahren mit den Merkmalen des auf den Vorrichtungsanspruch rückbezogenen abhängigen Anspruchs als auch der unabhängige Vorrichtungsanspruch mit den Merkmalen der auf das Verfahren rückbezogenen abhängigen Ansprüchen weitergebildet werden.
Durch ein Verfahren zum Drucken eines Druckbildes auf ein Trägermaterial wird erreicht, dass durch das Applizieren eines Gases zum Trocknen des zuvor auf das Trägermaterial aufgebrachten flüssigen Vorbehandlungsmittels ein Trocknungszustand des Vorbehandlungsmittels erreicht werden kann, bei dem kein oder ein nur ein geringer Rücktransfer erfolgt. Das Trägermaterial kann auch als Aufzeichnungsträger bezeichnet werden.
Mithilfe der Applikatoreinheit kann ein geeigneter Trocknungszustand des Vorbehandlungsmittels erreicht werden, wodurch ein Transfer von Toner oder von einem anderen Farbstoff auf das Trägermaterial in einer Druckeinheit verbessert und ein Rücktransfer von bereits auf das Trägermaterial aufgebrachten Toner oder Tinte, insbesondere in einer weiteren Druckeinheit, reduziert oder ganz verhindert wird. Durch das Vermeiden des Rücktransfers durch die Applikation eines Gases zum Trocknen des Vorbehandlungsmittels ist es nicht erforderlich, Übertragungsparameter zum Übertragen von Toner oder anderen Farbstoff auf das Trägermaterial in dem einen oder in mehreren Druckeinheiten der Vorrichtung zu verändern. Somit können diese Parameter eingestellt werden, ohne zur Vermeidung von Rücktransfer verändert werden zu müssen. Insbesondere kann mithilfe des beanspruchten Verfahrens der Trocknungszustand des Vorbehandlungsmittels auf dem Trägermaterial durch den Einsatz der Applikatoreinheit individuell angepasst werden, so dass verhindert werden kann, dass das Vorbehandlungsmittel zu trocken ist, da es dann nicht mehr die gewünschte Verbesserung der Druckqualität und Erweiterung des Medienspektrums bewirkt. Auch kann verhindert werden, dass das Vorbehandlungsmittel einen zu hohen Feuchtegrad aufweist, da bei einem zu hohen Feuchtegrad ein relativ großer Rücktransfer von Toner oder Tinte erfolgt. Mithilfe der Applikatoreinheit wird somit der Feuchtegrad bzw. der Feuchtezustand eines auf das Trägermaterial aufgebrachten Vorbehandlungsmittels vorteilhaft beeinflusst, insbesondere auf einen gewünschten Feuchtegrad eingestellt. Die Applikatoreinheit appliziert oder bläst nach dem Auftrag des Vorbehandlungsmittels Gas, vorzugsweise Luft, auf das Trägermaterial, so dass das aufgetragene Vorbehandlungsmittel in einem geeigneten Umfang getrocknet wird. Hierdurch kann der Feuchtezustand des Vorbehandlungsmittels insbesondere an das Trägermaterial, die Druckgeschwindigkeit, den Zustand des Vorbehandlungsmittels und an Umgebungsbedingungen, wie Temperatur und Luftfeuchtigkeit, angepasst werden, um auch bei unterschiedlichen Ausgangsbedingungen auf einfache Weise einen Rücktransfer von Toner oder Farbstoff zu verhindern.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erzeugen eines Druckbildes auf einem Trägermaterial, die eine Konditioniereinheit zum Aufbringen eines flüssigen Vorbehandlungsmittels auf das zu bedruckende Trägermaterial aufweist. Ferner umfasst die Vorrichtung mindestens eine Druckeinheit, die mindestens einen Farbauszug zum Erzeugen des Druckbildes auf das Trägermaterial druckt. Die Vorrichtung umfasst ferner eine Applikatoreinheit, die ein Gas zum Trocknen des aufgebrachten Vorbehandlungsmittels appliziert, wobei die Applikatoreinheit zwischen der Konditioniereinheit und der Druckeinheit angeordnet ist. Mithilfe einer solchen Vorrichtung werden die gleichen Vorteile erzielt, wie für das beanspruchte Verfahren zuvor angegeben.
Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus der folgenden Beschreibung, in der Ausführungsbeispiele in Verbindung mit den beigefügten Figuren erläutert werden. Es zeigen:

1 eine schematische Darstellung einer Digitaldruckvorrichtung in einer beispielhaften Konfiguration;
2 eine schematische Darstellung einer Anordnung zum Aufbringen eines flüssigen Vorbehandlungsmittels auf ein Trägermaterial und zum anschließende Aufbringen von Toner auf das Trägermaterial mithilfe von zwei Druckeinheiten;
3 eine schematische Darstellung einer verbesserten Anordnung zum Aufbringen eines flüssigen Vorbehandlungsmittels auf das Trägermaterial, dem nachfolgenden Trocknen des aufgebrachten Vorbehandlungsmittels mit Hilfe einer Applikatoreinheit und dem anschließenden Aufbringen von Toner auf das Trägermaterial mithilfe von zwei Druckeinheiten, wobei ein Rücktransfer von Toner in der zweiten Druckeinheit vermieden wird;
4 eine vergrößerte Darstellung der Applikatoreinheit nach 3;
5 eine schematische Darstellung des Trägermaterials und eine mögliche Ausführungsform der Applikatoreinheit nach den 3 und 4 mit dem möglichen einstellbaren Auftreffwinkel der von einer Düsenanordnung abgegebenen Luft;
6 ein Blockschaltbild zum Steuern der Applikatoreinheit zum Applizieren von Luft auf das Trägermaterial nach dem Auftragen des flüssigen Vorbehandlungsmittels; und
7 ein Diagramm mit einer grafischen Darstellung einer Abhängigkeit des Rücktransfers und dem applizierten Luftstrom.

In 1 ist eine Digitaldruckvorrichtung 10 zum Bedrucken eines Trägermaterials 20 dargestellt, die mehrere Druckwerke 11a bis 11d und 12a bis 12d aufweist, die jeweils einen Farbauszug auf das Trägermaterial 20 drucken. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Trägermaterial 20 ein bahnförmiges Trägermaterial 20, das von einer Rolle 21 mithilfe eines Abwicklers 22 abgewickelt und der ersten Druckeinheit 11a und anschließend weiteren Druckeinheiten 11b bis 11d und 12a bis 12d zugeführt wird. Mithilfe der Druckeinheiten 11a bis 11d werden Farbauszüge auf der Vorderseite des Trägermaterials 20 und mithilfe der Druckeinheiten 12a bis 12d werden Farbauszüge auf der Rückseite des Trägermaterials 20 erzeugt. Mithilfe einer Fixiereinheit 30 werden die auf dem Trägermaterial 20 erzeugten Tonerbilder zu Druckbildern 20' fixiert. Anschließend wird das bedruckte Trägermaterial 20 auf einer Rolle 28 mithilfe eines Aufwicklers 27 aufgewickelt. Eine solche Konfiguration wird auch als Rolle-Rolle-Drucker bezeichnet.
Bei der in 1 gezeigten Konfiguration wird das bahnförmige Trägermaterial 20 mithilfe von vier Druckeinheiten 11a bis 11d mit vier Farbauszügen auf der Vorderseite und mithilfe von vier weiteren Druckeinheiten 12a bis 12d mit vier Farbauszügen auf der Rückseite vollfarbig bedruckt. Eine solche Konfiguration wird auch als Vier/Vier-Konfiguration bezeichnet. Um einen Vollfarbendruck zu erzielen, werden zumindest drei Grundfarben (Cyan, Magenta, Gelb) benötigt, so dass hierfür drei Druckwerke 11a bis 11c, 12a bis 12c erforderlich sind. Um einen preisgünstigen Schwarzdruck zu ermöglichen, ist jeweils ein weiteres Druckwerk 11d, 12d vorgesehen, so dass der Schwarzdruck unabhängig von den Grundfarben Cyan, Magenta, Gelb möglich ist. Es ist auch möglich, alternativ zu den Farben der Druckwerke 11a bis 11d, 12a bis 12d andere Grundfarben (z.B. Rot, Gelb, Blau), spezifische Farben oder zusätzliche Grundfarben vorzusehen. Hierzu können auch weitere Druckwerke vorgesehen werden. Durch die weiteren Farben kann insbesondere der druckbare Farbraum erweitert werden.
Vor dem Drucken der Farbauszüge auf das Trägermaterial 20 wird das mithilfe des Abwicklers 22 von der Rolle 21 abgewickelte Trägermaterial 20 einer Konditioniereinheit 23 zugeführt, die ein flüssiges Vorbehandlungsmittel 102 auf das Trägermaterial 20 aufbringt. Das Vorbehandlungsmittel 102, das auch als Primer bezeichnet wird, kann Wachs oder chemisch gleichwertige Stoffe enthalten. Jedoch können als Vorbehandlungsmittel jegliche zur Vorbehandlung von Papier vor einem Druckprozess geeignete Stoffe und Stoffgemische verwendet werden, insbesondere auch in Wasser gelöste oder Wasser schwebende Bestandteile. Anstelle von Wasser können auch andere Trägerflüssigkeiten verwendet werden. Alternativ können auch reine Flüssigkeiten ohne feste Bestandteile als Vorbehandlungsmittel verwendet werden, beispielsweise auch Wasser.
Das Vorbehandlungsmittel 102 kann vollflächig oder nur auf gewünschte Stellen aufgetragen werden, um das Trägermaterial 20 zum Bedrucken vorzubereiten und/oder um das Aufnahmeverhalten des Trägermaterials 20 beim Aufbringen der Farbauszüge mithilfe der Druckeinheiten 11a bis 11d, 12a bis 12d zu beeinflussen. Damit wird insbesondere erreicht, dass die mithilfe der Druckeinheiten 11a bis 11d, 12a bis 12d aufgebrachten Tonerpartikel oder die zum Aufbringen der Tonerpartikel verwendete Trägerflüssigkeit nicht oder nur in einem gewünschten Umfang in das Trägermaterial 20 eindringen und an der Oberfläche des Trägermaterials 20 verbleiben. Hierdurch wird insbesondere eine hohe Farb- und Bildqualität des auf dem Trägermaterial gedruckten Druckbildes 20' erreicht.
Nach dem Aufbringen des Vorbehandlungsmittels 102 mithilfe der Konditioniereinheit 23 wird das Trägermaterial 20 zunächst einer Applikatoreinheit 23a zum gezielten Trocknen des Vorbehandlungsmittels 102 und anschließend der Reihe nach den ersten Druckwerken 11a bis 11d zugeführt, in denen nur die Vorderseite des Trägermaterials 20 bedruckt wird. Jedes Druckwerk 11a bis 11d bedruckt das Trägermaterial 20 üblicherweise in einer anderen Farbe oder alternativ mit einem anderen Toner, wie z.B. MICR-Toner, der elektromagnetisch gelesen werden kann.
Nach dem Bedrucken der Vorderseite des Trägermaterials 20 wird dieses in einer Wendevorrichtung 24 gewendet und in einer zweiten Konditioniereinheit 29 mit dem flüssigen Vorbehandlungsmittel 102 und/oder Dampf und/oder Flüssigkeitströpfchen beaufschlagt. Anschließend wird das Trägermaterial 20 den weiteren Druckwerken 12a bis 12d zum Bedrucken der Rückseite des Trägermaterials 20 zugeführt. Mithilfe der Konditioniereinheit 29 wird somit das Trägermaterial 20 für den Rückseitendruck vorbereitet. Darüber hinaus wird verhindert, dass das auf der Vorderseite bereits gedruckte Tonerbild beim weiteren Transport durch die nachfolgenden Druckwerke 12a bis 12d mechanisch beschädigt wird. Zwischen der Konditioniereinheit 29 und der Druckeinheit 12a kann in gleicher Wise wie zwischen der Konditioniereinheit 23 und der Druckeinheit 12a eine weitere Applikatoreinheit vorgesehen sein, die den gleichen Aufbau und die gleiche Funktion wie die Applikatoreinheit 23a hat.
Nach dem Druckwerk 12d ist eine Registereinheit 25 angeordnet, durch die Passermarken, die mithilfe der Druckwerke 11a bis 11d, 12a bis 12d auf das Trägermaterial unabhängig vom Druckbild 20', vorzugsweise außerhalb des Druckbildes 20', gedruckt worden sind, ausgewertet werden. Dadurch lassen sich Passerfehler zwischen den auf eine Seite gedruckten Farbauszüge sowie Registerfehler zwischen den Druckbildern 20' der Vorderseite und der Rückseite ermitteln und davon ausgehend die Druckwerke 11a bis 11d, 12a bis 12d so ansteuern, dass bei nachfolgenden Drucken Passer- und Registerfehler verringert oder ganz vermieden werden.
In Durchlaufrichtung des Trägermaterials 20 durch die Druckvorrichtung 10 ist nach der Registereinheit 25 eine Endfixiereinheit 30 angeordnet, durch die die Tonerbilder auf der Vorder- und der Rückseite des Trägermaterials 20 fixiert werden. Bei elektrophoretischen Digitaldruckern, wie der Druckvorrichtung 10, wird als Endfixiereinheit 30 vorzugsweise ein Thermotrockner verwendet, der die Trägerflüssigkeit weitgehend verdampft, damit nur noch die Tonerpartikel auf dem Trägermaterial 20 verbleiben. Dies geschieht unter Einwirkung von Wärme. Dabei können auch die Tonerpartikel auf das Trägermaterial 20 aufgeschmolzen werden, sofern sie ein infolge von Hitzeeinwirkung schmelzbares Material, wie beispielsweise ein Harz, aufweisen. Alternativ kann eine Fixierung auch unter Verwendung von Heißdampf erfolgen, also mit Dampf im überhitzten Zustand, in dem keine Kondensationskeime vorliegen.
In Transportrichtung des Trägermaterials 20 durch die Druckvorrichtung 10 ist nach der Endfixiereinheit 30 ein Zugwerk 26 angeordnet, das das Trägermaterial 20 durch alle Druckwerke 11a bis 12d und die Endfixiereinheit 30 zieht, ohne dass ein weiterer Antrieb in diesem Bereich vorhanden ist. Hierdurch wird erreicht, dass die noch nicht fixierten Tonbilder nicht mithilfe von Friktionsantrieben kontaktiert und dadurch möglicherweise beschädigt werden.
Nach dem Zugwerk 26 wird das Trägermaterial 20 dem Aufwickler 27, der das bedruckte Trägermaterial 20 zu einer Rolle 28 aufrollt, oder einer Nachverarbeitung zugeführt, in der der Aufzeichnungsträger geschnitten, gefalzt, usw. werden kann.
Zentral bei den Druckwerken 11a bis 11d, 12a bis 12d und der Endfixiereinheit 30 sind sämtliche Versorgungseinrichtungen für die Digitaldruckvorrichtung 10 angeordnet, wie Klimatisierungsmodule 40, Energieversorgungseinheit 50, Controller 60, Module des Flüssigkeitsmanagements 70, wie eine Flüssigkeitssteuereinheit 71 und Vorratsbehälter 72 für verschiedene Flüssigkeiten. Als Flüssigkeiten können insbesondere reine Trägerflüssigkeit, hochkonzentrierter Flüssigentwickler (hoher Anteil an Tonerpartikeln im Verhältnis zur Trägerflüssigkeit) und Serum (Flüssigentwickler und Ladungssteuerstoffe) sowie flüssige Vorbehandlungsmittel 102 verwendet werden, um die Digitaldruckvorrichtung 10 zu versorgen. Ebenso sind Abfallbehälter für zu entsorgende Flüssigkeiten oder Behälter für Reinigungsflüssigkeit vorgesehen.
Die Digitaldruckvorrichtung 10 ist mit ihren baugleichen Druckwerken 11a bis 11d, 12a bis 12d modular aufgebaut. Die Druckwerke 11, 12 unterscheiden sich in ihrem Aufbau nicht, sondern lediglich durch den von ihnen verwendeten Flüssigentwickler, insbesondere in der Tonerfarbe und/oder der Tonerart.
In Verbindung mit 1 ist eine konkrete Digitaldruckvorrichtung 10 beschrieben. Jedoch können auch beliebige andere Drucker oder Drucksysteme, mit mehr oder weniger Druckeinheiten sowie mit Druckeinheiten, die andere Farbstoffe als Flüssigtoner nutzen, vorgesehen werden. Auch können anstatt des bahnförmigen Trägermaterials 20 Druckbögen oder Einzelblätter mithilfe der Digitaldruckvorrichtung 10 oder den alternativen Druckvorrichtungen bedruckt werden. Auch kann bei anderen Digitaldruckvorrichtungen 10 vorgesehen sein, dass die auf der Vorderseite erzeugten Tonerbilder mithilfe einer Fixiereinheit fixiert werden, bevor Tonerbilder auf der Rückseite des Trägermaterials 20 erzeugt werden.
2 zeigt eine schematische Darstellung einer bekannten Anordnung 100 zum Aufbringen des flüssigen Vorbehandlungsmittels 102 auf ein Trägermaterial 20 mit Hilfe der Konditioniereinheit 23 und das anschließende Aufbringen von Toner 108, 112 auf das Trägermaterial 20 mithilfe von zwei Druckeinheiten 11a, 11b. Elemente mit gleichem Aufbau oder gleicher Funktion haben dieselben Bezugszeichen.
Das Trägermaterial 20 wird wie bereits in Verwendung mit 1 beschrieben durch die Konditioniereinheit 23 und die Druckwerke 11a, 11b in Richtung des Pfeils P1 durch die Digitaldruckvorrichtung 10 hindurchgeführt. Mithilfe der Konditioniereinheit 23 wird das Trägermaterial zumindest in einem Bereich, in dem nachfolgend Tonerbilder und Druckbilder auf dem Trägermaterial 20 erzeugt werden sollen, mit einem flüssigen Vorbehandlungsmittel 102 benetzt, so dass das Vorbehandlungsmittel 102 eine Schicht auf dem Trägermaterial 20 bildet bzw. zumindest zum Teil in die zu bedruckende Oberfläche des Trägermaterials 20 eindringt. Nachfolgend wird durch das Druckwerk 11a mithilfe eines Bildträgers 104 ein auf dem Bildträger 104 in bekannter Weise erzeugtes Tonerbild 108 eines ersten Farbauszugs auf das Trägermaterial 20 umgedruckt wird. Mithilfe eines Bildträgers 106 des zweiten Druckwerks 11b wird ein zweites Tonerbild eines zweiten Farbauszugs auf das Trägermaterial 20 gedruckt, wobei ein Teil 110 des ersten Tonerbildes 108 durch den Bildträger 106 vom Trägermaterial 20 entfernt und am Bildträger 106 haften bleiben kann. Falls Toner 110 am Bildträger 106 haften bleibt, muss dieser nachfolgend aufwendig entfernt werden, damit die Übertragung nachfolgender Tonerbilder nicht beeinträchtigt wird. Ferner fehlt dieser Toner 110 im erzeugten Druckbild 20', so dass Bildpunkte im Druckbild fehlen und dadurch Farben ggf. nicht korrekt wiedergegeben werden. Nach dem Umdruck des zweiten Tonerbildes vom zweiten Bildträger 106 auf das Trägermaterial 20 ist dann ein zwei Farbauszüge umfassendes Tonerbild 112 vorhanden, das dann den weiteren nicht dargestellten Druckwerken 11c, 11d sowie 12a bis 12d zugeführt wird, bevor es dann mithilfe der Fixiereinheit 30 fixiert wird.
Der Rücktransfer von Toner 110 im zweiten Druckwerk 11b ist insbesondere vom Trocknungszustand des Vorbehandlungsmittels 102 abhängig, wenn die Tonerbilder mithilfe der Bildträger 104, 106 auf das Trägermaterial 20 umgedruckt werden. Der Trocknungszustand ist jedoch von der Konsistenz des mithilfe der Konditioniereinheit 23 auf das Trägermaterial 20 aufgebrachten Vorbehandlungsmittels 102 abhängig sowie von den Eigenschaften des Trägermaterials 20 selbst, insbesondere von dem Material, der Temperatur und dem Feuchtegehalt des Trägermaterials 20, sowie von den Umgebungsbedingungen, insbesondere von der Umgebungstemperatur und der Luftfeuchtigkeit der Umgebung zwischen der Konditioniereinheit 23 und dem Druckwerk 11a abhängig. Dadurch kommt es in der Praxis dazu, dass abhängig vom Trägermaterial 20 und den Umgebungsbedingungen ein unterschiedlich starker Rücktransfer von Toner 110 im Druckwerk 11b sowie in den nachfolgenden Druckwerken 11c, 11d sowie 12b bis 12d stattfindet.
3 zeigt eine schematische Darstellung einer verbesserten Anordnung 150 zum Aufbringen eines flüssigen Vorbehandlungsmittels 102 auf das Trägermaterial 20 mithilfe der Konditioniereinheit 23 dem nachfolgenden aktiven Trocknen des aufgebrachten Vorbehandlungsmittels 102 mithilfe der Applikatoreinheit 23a und dem anschließenden Druck von Tonerbildern 108, 112 mithilfe der Druckeinheiten 11a, 11b. Die Anordnung 150 nach 3 unterscheidet sich von der Anordnung 100 nach 2 durch die zusätzliche Applikatoreinheit 23a, durch die Luft auf das mit dem Vorbehandlungsmittel 102 benetzte Trägermaterial 20 appliziert wird. Hierzu wird die Luft zumindest über die Breite des mit dem Vorbehandlungsmittel 102 benetzten Bereichs des Trägermaterials 20 vorzugsweise gleichmäßig abgegeben, so dass diese Luft als Luftstrom auf das Trägermaterial 20 trifft. Dabei ist es vorteilhaft, dass durch die Applikatoreinheit 23a mindestens ein Gasparameter der Luft einstellbar ist. Vorzugsweise sind die Menge, d.h. der Volumenstrom, der Luft, die Temperatur der Luft, der Auftreffwinkel der Luft auf dem Trägermaterial 20 und/oder der Feuchtegehalt der Luft einstellbar. Anstatt der Luft können auch andere Gase zum Trocknen des Vorbehandlungsmittels 102 eingesetzt werden, wobei dann die Gasparameter dieses applizierten Gases, insbesondere der Volumenstrom, die Temperatur, der Auftreffwinkel und/oder der Feuchtegehalt des Gases mithilfe der Applikatoreinheit 23a einstellbar sind. Die Applikatoreinheit 23a kann hierzu entsprechende Stellelemente haben, wie z.B. Heizelemente, Kühlelemente, Entfeuchtungselemente, eine verstellbare, insbesondere eine verschwenkbare, Düsenanordnung 154 zur Abgabe des Gases und/oder Ventilatoren bzw. Lüfter zum Erzeugen des Gasstroms.
Durch die Trocknung des Vorbehandlungsmittels 102 mithilfe der Applikatoreinheit 23a kann ein geeigneter Trocknungszustand des Vorbehandlungsmittels 102 beim Umdruck des Tonerbildes mithilfe des ersten Druckwerks 11a erreicht werden, so dass beim Umdruck des zweiten Tonerbildes mithilfe der Druckeinheit 11b kein Rücktransfer von Toner mehr auftritt, wie es bei der Anordnung nach 2 der Fall ist.
Die Düsenanordnung 154 kann insbesondere eine schlitzförmige Öffnung haben, deren Längsachse windschief orthogonal zur Transportrichtung P1 des Trägermaterials 20 ist. Die Düsenanordnung 154 kann insbesondere als Luftklinge ausgeführt sein, bei der aus einer oder aus mehreren Düsen 154 Luft mit einer hohen Strömungsgeschwindigkeit. Die Strömungsgeschwindigkeit der aus der Düse austretenden Luft sollte so groß sein, dass die laminare Luftgrenzschicht durchdrungen wird und die applizierte Luft tatsächlich bis zur mit dem Vorbehandlungsmittel 102 benetzten Oberfläche des Trägermaterials 20 gelangt. Die Luftgrenzschicht ist der Luftstrom, der durch die Transportgeschwindigkeit des Trägermaterials 20 in der Nähe der Oberfläche des Trägermaterials 20 entsteht. Eine relevante Luftgrenzschicht ist insbesondere bei Transportgeschwindigkeiten von größer 1 m/s, insbesondere im Bereich zwischen 1m/s bis 3 m/s, feststellbar. Die Strömungsgeschwindigkeit ergibt sich ferner aus der Düsengeometrie und dem Druck der der Düsenanordnung 154 zugeführten Luft, der vorzugsweis einem Bereich von 3 bis 8 bar liegt. Der Luftdruck ist vorzugsweise über ein vor einer Steuereinheit der Digitaldruckvorrichtung 10 angesteuertes Ventil einstellbar. Die von der Düsenanordnung 154 abgegebene Luft trifft vorzugsweise in einem in Transportrichtung P1 des Trägermaterials 20 schmalen Bereich von 1 mm bis 150 mm, vorzugsweise in einem Bereich von 5 mm bis 50 mm, auf dieses auf. Die durch die Düsenanordnung 154 auf das Trägermaterial 20 abgegebene Luft trifft im Bereich 158 senkrecht auf die Vorderseite 156 des Trägermaterials 20 auf. Die Düsenanordnung 154 ist um eine zur Bildebene den 3 und 4 orthogonalen Schwenkachse 160 schwenkbar, wie dies durch die Pfeile P2 in 4 angedeutet ist, so dass der Auftreffwinkel α der von der Düsenanordnung 154 abgegebenen Luft auf das Trägermaterial 20 verändert werden kann. Hierdurch trifft der als Strichlinie 152 dargestellte Luftstrom in einem Winkel α im Bereich von 135 Grad (α`) bis 45 Grad (α'') auf das Trägermaterial 20, wie dies in 4 durch die Strichlinien 152, 152', 152'' schematisch dargestellt ist. Das Verschwenken der Düsenanordnung 154 um die Schwenkachse 160 kann insbesondere mithilfe eines vorzugsweise elektrischen Stellantriebs von einer Steuereinheit 60 der Digitaldruckvorrichtung 10 eingestellt und auch ggf. verändert werden.
Es ist vorteilhaft, wenn mithilfe einer optionalen Sensoreinheit 162 ermittelt wird, ob und/oder in welchem Umfang Toner 110 des Tonerbildes 108 des ersten Farbauszugs auf dem Bildträger 106 des zweiten Druckwerks 11b vorhanden ist. Die Steuereinheit 60 steuert dann abhängig von dem Vorhandensein von Toner des ersten Farbauszugs auf den zweiten Bildträger 106 nach dem Umdruck des zweiten Farbauszugs oder von der Menge des Toners 110 des ersten Farbauszugs auf dem zweiten Bildträger 106, nachdem das zweite Tonerbild vom zweiten Bildträger 106 auf das Trägermaterial 20 umgedruckt worden ist, mindestens einen Gasparameter, der mithilfe der Applikatoreinheit 23a applizierten Luft. Hierdurch ist es möglich, den Trocknungsgrad des aufgebrachten Vorbehandlungsmittels 102 gezielt zu beeinflussen, vorzugsweise zu regeln, um keinen oder nur einen geringen Rücktransfer von Toner im zweiten Druckwerk 11b oder einem weiteren nachfolgenden Druckwerk 11c, 11d zu erreichen.
5 zeigt eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der Applikatoreinheit 23a nach den 3 und 4. Die Düsenanordnung 154 der Applikatoreinheit 23a ist gegenüber den 3 und 4 verschwenkt worden, so dass die von der Düsenanordnung 154 abgegebene Luft 152 im Winkel α'' auf das Trägermaterial 20 auftrifft. Die Düsenanordnung 154 hat eine schlitzförmig Austrittsöffnung, die sich über die gesamte Breite des Trägermaterials 20 erstreckt und quer zur Transportrichtung P1 des Trägermaterials 20 verläuft. Die Düsenanordnung 154 hat einen seitlichen Druckluftanschluss 170 zum Zuführen des durch die Düsenanordnung 154 auf das Trägermaterial 20 zu applizierenden Gases. Durch die Strömungsgeschwindigkeit, mit der die Luft aus der Düsenanordnung 154 austritt, wird auch Umgebungsluft 172, 174 zu einem Umgebungsluftstrom beschleunigt, der zusammen mit dem Luftstrom 152 des aus der Düsenanordnung 154 austretenden Gases im Bereich 158 auf das Trägermaterial trifft.
6 zeigt ein Blockschaltbild zum Steuern der Applikatoreinheit 23a zum Applizieren von Luft auf das Trägermaterial 20 nach dem Auftragen des flüssigen Vorbehandlungsmittels 102. Mithilfe des optionalen Sensors 162 wird der Anteil der auf dem zweiten Bildträger 106 rücktransferierten Tonermenge 110 ermittelt. Davon ausgehend ermittelt eine Steuereinheit 60 einen geeigneten Auftreffwinkel 164, α, α', α'' eine geeignete Vorgabe der Luftmenge bzw. des der Düsenanordnung 154 zugeführten Drucks 166 und/oder die Lufttemperatur 168 der von der Düsenanordnung 154 abgegebenen Luft. Die Einstellwerte werden entsprechenden Stelleinheiten, wie z.B. einer Antriebseinheit zum Verschwenken der Düsenanordnung 154 um die Schwenkachse 160, einer Stelleinheit zum Einstellen der Luftmenge bzw. des Luftdrucks, wie einem Ventil, und einer Stelleinheit zum Einstellen der Lufttemperatur, wie z.B. ein Heizelement oder ein Kühlelement, zugeführt, so dass der Trocknungszustand des aufgebrachten Vorbehandlungsmittels 102 einfach beeinflusst werden kann. Zusätzlich oder alternativ zur Messung des Rücktransfers mithilfe des Sensors 162 kann mindestens ein Gasparameter über eine Bedieneinheit der Druckvorrichtung 10 voreingestellt werden, so dass eine Bedienperson diesen Wert auf geeignete Weise ändern kann, um den Rücktransfer von Toner 110 zu verringern oder ganz zu vermeiden. Alternativ kann der mindestens eine Gasparameter abhängig von dem verwendeten Trägermaterial 20 automatisch voreingestellt werden, hierzu kann insbesondere eine Eigenschaft des Trägermaterials 20 oder der Typ des Trägermaterials 20 in die Bedieneinheit eingegeben werden, wobei die Steuereinheit 60 dann den Wert mindestens eines Gasparameters 164, 166, 168 abhängig vom ausgewählten Trägermaterial 20 automatisch einstellt. Bei anderen Ausführungsformen ist kein Sensor 162 vorhanden. In diesem Fall kann der mindestens eine Gasparameter voreingestellt und vorzugsweise über eine Benutzeroberfläche änderbar sein.
7 zeigt ein Diagramm mit einem ersten Graphen 180 bzgl. Abhängigkeit des ermittelten Rücktransfers von Toner 110 und dem applizierten Luftvolumenstrom 152 und mit einem zweiten Graphen 182 bzgl. der Abhängigkeit der Umdruckqualität und des applizierten Luftvolumenstroms 152. Hierbei ist der Luftvolumenstrom 152 auf der X-Achse aufgetragen. Der visuell ermittelte Rücktransfer und die ermittelte Umdruckqualität sind auf der Y-Achse aufgetragen. Wie dem Diagramm zu entnehmen ist, erfolgt bei geringem Luftvolumenstrom 152 ein starker Rücktransfer von Toner 110 im Bereich der zweiten Druckeinheit 11b. Dieser Rücktransfer verringert sich mit zunehmendem Luftvolumenstrom 152, der über die Düsenanordnung 154 abgegeben wird. Bei einem hohen Luftvolumenstrom 152 erfolgt nur noch ein geringer Rücktransfer von Toner 110 in der zweiten Druckeinheit 11b. Jedoch wird bei niedrigem Luftvolumenstrom 152 eine hohe Umdruckqualität und bei hohem Luftvolumenstrom 152 eine geringe Umdruckqualität erreicht. Die Kombination dieser Abhängigkeiten zeigt, dass sich im mittleren Bereich 184 des Luftvolumenstroms 152 ein Optimum in Bezug auf eine gute Umdruckqualität und geringem Rücktransfer ergibt. Ein Vorteil der beschriebenen Vorgehensweise ist, dass über die Variation des Luftvolumenstroms 152 und/oder eines anderen Gasparameters auf Änderungen beim Rücktransfer des Toners und auf eine Verschlechterung der Druckqualität vorzugsweise automatisch reagiert und die Digitaldruckvorrichtung 10 immer in einem optimalen Bereich betreiben werden kann.
Bezugszeichenliste

10: Digitaldruckvorrichtung
11a bis 11d, 12a bis 12d: Druckwerk
20: Trägermaterial
20': Druckbild
21: Rolle
22: Abwickler
23: Konditioniereinheit
23a: Applikatoreinheit
24: Wendeeinheit
26: Zugwerk
27: Aufwickler
28: Rolle
29: Konditioniereinheit
30: Endfixiereinheit
40: Klimatisierungsmodule
50: Energieversorgungseinheit
60: Controller
70: Module des Flüssigkeitsmanagements
71: Flüssigkeitssteuereinheit
72: Vorratsbehälter
100, 150: Anordnung
102: Vorbehandlungsmittel
104, 106: Bildträger
108, 112: Tonerbild
110: Toner
152, 152', 152'': Luftströmung
154: Düsenanordnung
156: Vorderseite Trägermaterial
158: Auftreffbereich
160: Schwenkachse
162: Sensoreinheit
164, 166, 168: Gasparameter Funktionsblöcke
170: Druckluftanschluss
172, 174: Luftströmung Umgebungsluft
180, 182: Graphen
184: optimaler Bereich
P1, P2: Richtungspfeile
α, α', α'': Auftreffwinkel

Claims

Verfahren zum Erzeugen eines Druckbildes auf einem Trägermaterial, bei dem ein flüssiges Vorbehandlungsmittel (102) mit Hilfe einer Konditioniereinheit (23, 29) auf das zu bedruckende Trägermaterial (20) aufgebracht wird, nach dem Aufbringen des Vorbehandlungsmittels (102) und vor dem Drucken eines Farbauszugs (108) ein Gas zum Trocknen des aufgebrachten Vorbehandlungsmittels (102) appliziert wird, und bei dem mit Hilfe mindestens einer Druckeinheit (11a-11d) mindestens ein Farbauszug (108) zum Erzeugen des Druckbildes (20') auf das Trägermaterial (20) gedruckt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Gas mit Hilfe einer Düsenanordnung (154) als Gasstrom appliziert wird, wobei mit Hilfe der Düsenanordnung (154) der Auftreffwinkel (α), mit dem der Gasstrom auf das Trägermaterial (20) trifft, einstellbar ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorbehandlungsmittel (102) auf die zu bedruckende Seite des Trägermaterials (20) aufgebracht wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mit Hilfe der Applikatoreinheit (23a) mindestens ein Gasparameter des applizierten Gasstroms einstellbar ist.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Einstellung des Gasparameters der Trocknungsgrad des Vorbehandlungsmittels (102) eingestellt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Toner eines ersten Farbauszugs mit Hilfe einer ersten Druckeinheit (11a bis 11d, 12a bis 12d) auf das Trägermaterial (20) und nachfolgend zumindest Toner eines zweiten Farbauszugs mit Hilfe einer zweiten Druckeinheit (11a bis 11d, 12a bis 12d) auf dieselbe Seite des Trägermaterials (20) gedruckt wird, wobei der Toner des ersten Farbauszugs von einem ersten Zwischenbildträger (104) der ersten Druckeinheit (11a bis 11d, 12a bis 12d) und der Toner des zweite Farbauszugs von einem zweiten Zwischenbildträger (106) der zweiten Druckeinheit (11a bis 11d, 12a bis 12d) auf das Trägermaterial (20) gedruckt wird, wobei der Toner der gedruckten Farbauszüge mit Hilfe einer Fixiereinheit (30) auf dem Trägermaterial (20) fixiert wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass mit Hilfe einer Sensoreinheit (162) ermittelt wird, ob und/oder in welchem Umfang Toner des ersten Farbauszugs nach dem Umdruck des zweiten Farbauszugs auf dem zweiten Zwischenbildträger (106) vorhanden ist, wobei abhängig von dem ermittelten Umfang mindestens ein Gasparameter des mit Hilfe der Applikatoreinheit (23a) applizierten Gases eingestellt wird, oder wobei mindestens ein Gasparameter des mit Hilfe der Applikatoreinheit (23a) applizierten Gases geändert wird, wenn mit Hilfe der Sensoreinheit (162) das Vorhandensein von Toner des ersten Farbauszugs auf dem zweiten Zwischenbildträger (106) detektiert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gas über die gesamte Breite des Trägermaterials (20) appliziert wird.
Vorrichtung zum Erzeugen eines Druckbildes auf einem Trägermaterial, mit einer Konditioniereinheit (23) zum Aufbringen eines flüssigen Vorbehandlungsmittels (102) auf das zu bedruckende Trägermaterial(20), mit mindestens einer Druckeinheit (11a bis 11d, 12a bis 12d), die mindestens einen Farbauszug zum Erzeugen des Druckbildes (20') auf das Trägermaterial (20) druckt, dadurch gekennzeichnet, dass eine Applikatoreinheit (23a) vorhanden ist, die ein Gas zum Trocknen des aufgebrachten Vorbehandlungsmittels (102) appliziert, wobei die Applikatoreinheit (23a) zwischen der Konditioniereinheit (23) und der Druckeinheit (11a bis 11d, 12a bis 12d) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Applikatoreinheit (23a) eine Düsenanordnung (154) umfasst, die das Gas als Gasstrom appliziert, wobei mit Hilfe der Düsenanordnung (154) der Auftreffwinkel (α), mit dem der Gasstrom auf das Trägermaterial (20) trifft, einstellbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägermaterial (20) in einer Transportrichtung (P1) entlang eines Transportpfades durch die Vorrichtung (10) transportiert wird, wobei die Applikatoreinheit (23a) das Gas entlang sowie parallel zu einer Linie orthogonal zur Transportrichtung (P1) auf das Trägermaterial (20) appliziert.