DE102021132015B3

DE102021132015B3 - Vorrichtung zum Bedrucken eines Aufzeichnungsträgers

Info

Publication number: DE102021132015B3
Application number: DE102021132015.1A
Authority: DE
Inventors: Herbert Heimpoldinger; Mehrad Biglari; Christian Maier
Original assignee: Canon Production Printing Holding BV
Current assignee: Canon Production Printing Holding BV
Priority date: 2021-12-06
Filing date: 2021-12-06
Publication date: 2023-03-30
Anticipated expiration: 2041-12-07
Also published as: WO2023104717A1

Abstract

Vorrichtung zum Bedrucken eines Aufzeichnungsträgers (120) sowie eine Vorrichtung (114, 214) zum Wenden eines Aufzeichnungsträgers (120) umfassen jeweils eine Transportwalze (300), die einen Grundkörper (310) umfasst, auf dessen Mantelfläche eine Schutzschicht (312) ausgebildet ist. Die Schutzschicht (312) umfasst zumindest eine Rutheniumschicht (174). Ein Verfahren zum Herstellen einer Schutzschicht (312) auf einem Teil der Oberfläche des Grundkörpers (310) einer Transportwalze (300) umfasst zumindest das Aufbringen einer Rutheniumschicht (174) auf dem Grundkörper (310).

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Bedrucken eines Aufzeichnungsträgers, die eine Transportwalze umfasst. Die Transportwalze hat einen Grundkörper, auf dessen Mantelfläche eine Schutzschicht ausgebildet ist. Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Wenden eines Aufzeichnungsträgers und ein Verfahren zum Herstellen einer Schutzschicht auf einem Teil der Oberfläche des Grundkörpers der Transportwalze.
Aus der nicht vorveröffentlichten Patentanmeldung DE 10 2020 120 412.4 ist ein Heizelement bekannt, das Teil einer Trocknungs- oder Fixiereinheit ist. Die Fixiereinheit ist einer Druckstation nachgestaltet, um die Tinte des Druckbildes zu trocknen und auf dem Papier zu fixieren.
Aus der Druckschrift 10 2016 209 280 Al ist eine Vorrichtung zum Bedrucken einer Bahn aus Bedruckstoff auf einer ersten und/oder einer zweiten Seite, mit einer Druckeinrichtung mit wenigstens zwei Druckmodulen bekannt.
Aus dem Dokument US 4 146 659 A ist eine Heizwalze für eine Fixiereinheit eines elektrofotografischen Druckers bekannt, die eine Beschichtung hat, die Ruthenium umfassen kann. Diese Walze dient als Fixierwalze, um den Toner auf das Papier zu drücken.
Rutheniumbeschichtungen sind somit im Stand der Technik nur bei beheizten Elementen bekannt.
Ferner sind beim Drucken oder Kopieren Beschichtungen von Walzen oder anderen Führungselementen aus Silikon oder Teflon bekannt.
Bei bekannten Tintenstrahldrucksystemen wird der Aufzeichnungsträger zunächst mit Hilfe einer ersten Druckeinheit einseitig mit einem Druckbild bedruckt. Die zum Erzeugen des Druckbildes auf den Aufzeichnungsträger aufgebrachte Tinte wird mit Hilfe einer Trocknungseinheit getrocknet. Anschließend wird der Aufzeichnungsträger mit Hilfe einer Wendestation gewendet, so dass der einer zweiten Druckeinheit zugeführte Aufzeichnungsträger auf der Rückseite mit einem zweiten Druckbild bedruckt wird. Anschließend wird der Aufzeichnungsträger einer zweiten Trocknungseinheit zugeführt, die die Tinte des auf der Rückseite gedruckten Druckbildes trocknet.
Die Wendestation wendet den Aufzeichnungsträger so, dass die unbedruckte Rückseite nachfolgend der zweiten Druckeinheit zugewandt ist. Hierdurch können zwei identische Druckeinheiten verwendet werden, wodurch eine kostengünstige Konfiguration des Drucksystems möglich ist. Durch das Wenden des Aufzeichnungsträgers kommt die mit dem ersten Druckbild bedruckte Vorderseite des Aufzeichnungsträgers mit Walzen der Wendestation und/oder Walzen der nachfolgenden Druckeinheit in Kontakt, insbesondere auch in einem zwischen den Druckeinheiten angeordneten Schlaufenzieher. In einem solchen Schlaufenzieher wird der Aufzeichnungsträger mit einer relativ großen Kraft gegen die Walzen des Schlaufenziehers gedrückt, wodurch es zu einem Verschmieren der Tinte des ersten Druckbildes und/oder zu einem Anhaften von Tinte des ersten Druckbildes auf der Walzoberfläche kommen kann.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum Bedrucken eines Aufzeichnungsträgers anzugeben, bei Verunreinigungen der Oberfläche einer Walze zum Führen des Aufzeichnungsträgers nach dem Bedrucken des Aufzeichnungsträgers mit Hilfe der Tintenstrahldruckereinheit und dem Trocknen des Druckbildes vermieden und das Druckbild nicht beeinträchtigt wird. Ferner sind eine Wendeeinheit sowie ein Verfahren zum Herstellen einer Schutzbeschichtung auf dem Grundkörper einer Transportwalze anzugeben.
Diese Aufgabe wird durch eine Transportwalze mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Weiterhin wird die Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 4 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Durch das Vorsehen einer Schutzbeschichtung auf der Mantelfläche des Grundkörpers der Walze, die zumindest einer Rutheniumschicht umfasst, werden ähnlich günstige triboelektrische Eigenschaften erreicht, wie bei einer Hartchromschicht, d.h. es tritt nur geringe Reibung zwischen der Schutzbeschichtung und dem Aufzeichnungsträger auf. Weiterhin ist die Rutheniumschicht wesentlich unempfindlicher gegen anhaftende Tintenpartikel als die Hartchromschicht. Ferner wird durch die Schutzbeschichtung erreicht, dass das auf den Aufzeichnungsträger gedruckte und getrocknete Druckbild nicht beeinträchtigt, insbesondere nicht verwischt, wird, wenn die Tinte noch nicht vollständig getrocknet ist. Ferner befindet sich zwischen dem Grundkörper und der Rutheniumschicht mindestens eine Zinkatbeizeschicht.
Der Aufzeichnungsträger ist vorzugsweise ein bahnförmiger Aufzeichnungsträger, der auch als endloser Aufzeichnungsträger bezeichnet wird. Die Transportwalze kann eine angetriebene oder freilaufende Transportwalze sein. Der Grundkörper, auf dessen Mantelfläche die Schutzbeschichtung ausgebildet ist, kann aus Aluminium, Kupfer, Eisen, Stahl, Edelstahl, Aluminiumlegierungen, Kupferlegierungen, Eisenlegierungen und/oder Stahllegierungen hergestellt sein.
Da an der Oberfläche einer Transportwalze anhaftende Tintenpartikel die Qualität weiterer Druckbilder verschlechtern, führt die Vorrichtung nach Anspruch 1 auch zu einer verbesserten Druckqualität. Die Transportwalze mit der erfindungsgemäßen ausgebildeten Schutzschicht ist stromabwärts einer ersten Druckeinheit und einer ersten Trocknungseinheit angeordnet, da das Druckbild des Aufzeichnungsträgers erst dort mit der Oberfläche der Transportwalze in Kontakt kommt. Insbesondere ist die Transportwalze Bestandteil einer Wendeeinheit zum Wenden des Aufzeichnungsträgers und/oder Bestandteil einer nachfolgenden zweiten Druckeinheit.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft jeweils ein Verfahren zum Herstellen einer Schutzschicht auf der Mantelfläche einer Transportwalze zum Transport eines Aufzeichnungsträgers, insbesondere zum Transport eines bereits mit einem Druckbild bedruckten Aufzeichnungsträgers. Durch die angegebenen Verfahren wird jeweils auf der Mantelfläche des Grundkörpers der Transportwalze eine Schutzbeschichtung erzeugt, die zumindest eine Rutheniumschicht und Zinkatbeizeschicht umfasst. Dadurch werden ähnlich günstige tribologische Eigenschaften erreicht, wie bei einer Hartchromschicht, d.h. es tritt nur eine geringe Reibung zwischen der Schutzbeschichtung und dem Aufzeichnungsträger auf. Zusätzlich ist die Rutheniumschicht wesentlich unempfindlicher gegen anhaftende Tintenartikel. Ein dauerhaftes Anhaften von Tintenpartikeln an der Schutzbeschichtung ist bei einer Schutzbeschichtung mit Ruthenium gegenüber anderen bekannten Schutzbeschichtungen erheblich verringert.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen, die anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben werden. Als offenbart gelten einzelne Merkmale der Ausführungsformen und sämtliche Kombinationen untereinander sowie in Kombination mit einzelnen Merkmalen oder Merkmalsgruppen der vorhergehenden Beschreibung und/oder in Kombination mit einzelnen Merkmalen oder Merkmalsgruppen der Ansprüche in beliebiger Weise miteinander.
Es zeigen:

1 eine schematische Darstellung einer Tintenstrahldruckvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform,
2 eine detaillierte Darstellung einer Wendeeinheit der Druckvorrichtung nach 1,
3 eine schematische Darstellung einer Tintenstrahldruckvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform,
4 eine schematische Darstellung einer Transportwalze mit einer Schutzschicht,
5 den Aufbau der Schutzschicht auf einer Mantelfläche der Transportwalze nach 4, und
6 einen Ablaufplan zum Erzeugen der Schutzschicht nach 5.

1 zeigt eine schematische Darstellung einer Tintenstrahldruckvorrichtung 100 gemäß einer ersten Ausführungsform, die für den Druck auf einen bandförmigen Aufzeichnungsträger 120 ausgelegt ist. Der Aufzeichnungsträger 120 kann aus Papier, Pappe, Karton, Metall, Kunststoff, Textilien, einer Kombination davon und/oder sonstigen geeigneten und bedruckbaren Materialien hergestellt sein. Der Aufzeichnungsträger 120 wird entlang der Transportrichtung P1, die durch einen Pfeil dargestellt ist, durch die Tintenstrahldruckvorrichtung 100 transportiert. Bei anderen Ausführungsformen ist die Tintenstrahldruckvorrichtung für den Druck auf bogen- oder blatt- oder plattenförmige Aufzeichnungsträger 120 ausgelegt.
Die Tintenstrahldruckvorrichtung 100 umfasst einen ersten Tintenstrahldrucker 110 zum Bedrucken der Vorderseite des Aufzeichnungsträgers 120 und einen zweiten Tintenstrahldrucker 112 zum Bedrucken der Rückseite des Aufzeichnungsträgers 120. Zwischen den Tintenstrahldruckern 110 und 112 ist eine Wendeeinheit 114 zum Wenden des Aufzeichnungsträgers 120 angeordnet. Der Aufzeichnungsträger 120 wird dem ersten Tintenstrahldrucker 110 mit der Vorderseite nach oben zugeführt. Nach dem Drucken eines Druckbildes auf die Vorderseite durch den ersten Tintenstrahldrucker 110 wird der Aufzeichnungsträger 120 in der Wendeeinheit 114 gewendet, so dass der Aufzeichnungsträger 120 dem zweiten Tintenstrahldrucker mit der Rückseite nach oben zugeführt wird. Der zweite Tintenstrahldrucker 112 druckt dann ein Druckbild auf die Rückseite des Aufzeichnungsträgers. Die Tintenstrahldrucker 110, 112 können jeweils ein einfarbiges oder mehrfarbiges Druckbild auf der Vorder- bzw. Rückseite des Aufzeichnungsträgers 120 drucken. Eine solche in 1 gezeigte Anordnung von zwei baugleichen Tintenstrahldruckern 110. 112 und einer zwischen den Tintenstrahldruckern 110, 112 angeordneten Wendeeinheit 114 wird auch als TWIN-System bezeichnet.
Die Tintenstrahldrucker 110, 112 der Druckvorrichtung 100 können jeweils eine Druckeinheit mit mindestens zwei Druckriegeln umfassen, wobei jeder Druckriegel für das Drucken mit Tinte einer bestimmten Farbe verwendet werden kann, z.B. Schwarz, Cyan, Magenta und/oder Gelb und ggf. MICR-Tinte. Unterschiedliche Druckriegel können für das Drucken mit jeweils unterschiedlichen Tinten verwendet werden. Des Weiteren umfassen die Tintenstrahldrucker 110, 112 zumindest jeweils eine Trocknungseinheit, die eingerichtet und ausgebildet ist, ein mit Hilfe der jeweiligen Druckeinheit auf den Aufzeichnungsträger 120 gedrucktes Druckbild zu trocknen.
Ein Druckriegel kann einen oder mehrere Druckköpfe umfassen, die in mehreren Reihen nebeneinander angeordnet sind, um die Bildpunkte unterschiedlicher Spalten eines Druckbildes auf den Aufzeichnungsträger 120 zu drucken. Bei einer konkreten Ausführungsform umfasst ein Druckriegel fünf Druckköpfe, wobei jeder Druckkopf die Bildpunkte einer Gruppe von Spalten eines Druckbildes auf den Aufzeichnungsträger 120 druckt. Ein Druckriegel kann dabei insbesondere eine Anzahl Druckköpfe im Bereich von 5 bis 20, insbesondere im Bereich von 5 bis 9, umfassen.
Jeder Druckkopf der Druckeinheit umfasst mehrere Düsen, wobei jede Düse eingerichtet ist, Tintentropfen auf den Aufzeichnungsträger 120 zu feuern oder in Richtung des Aufzeichnungsträgers 120 auszustoßen. Ein Druckkopf der Druckeinheit kann beispielsweise mehrere Tausend effektiv genutzte Düsen umfassen, die entlang mehrerer Reihen quer zur Transportrichtung P1 des Aufzeichnungsträgers 120 angeordnet sind.
Die Druckvorrichtung 100 umfasst ferner mindestens eine Steuereinheit, z.B. eine Ansteuer-Hardware und/oder einen Controller, die eingerichtet sind, die Aktuatoren der einzelnen Düsen der einzelnen Druckköpfe der Druckeinheiten anzusteuern, um in Abhängigkeit von Druckdaten das Druckbild auf der Vorder- bzw. auf der Rückseite des Aufzeichnungsträgers 120 zu drucken.
Die Trocknungseinheit jedes Tintenstrahldruckers 110,112 ist eingerichtet, den Aufzeichnungsträger 120 nach Aufbringen der Tinte durch die ein oder mehreren Druckriegel zu trocknen. Die Trocknungseinheit kann dazu durch die Steuereinheit der Druckvorrichtung 100 gesteuert werden. Beispielsweise kann die Trocknung in Abhängigkeit von der Menge der aufgebrachten Tinte und/oder in Abhängigkeit von einem Typ des Aufzeichnungsträgers 120 erfolgen, insbesondere in Abhängigkeit von Absorptionseigenschaften des verwendeten Aufzeichnungsträgers 120.
2 zeigt eine detaillierte Darstellung der Wendeeinheit 114 nach 1. Der Aufzeichnungsträger 120 wird vom Tintenstrahldrucker 110 mit der Vorderseite nach oben ausgegeben und der Wendeeinheit 114 an deren Eingang 116 mit der durch den Tintenstrahldrucker bedruckten Vorderseite nach oben zugeführt. Am Ausgang 118 der Wendeeinheit 114 wird der Aufzeichnungsträger 120 gewendet, d.h. mit der Rückseite nach oben, ausgegeben. Anschließend wird der Aufzeichnungsträger 120 dem Eingang des zweiten Tintenstrahldruckers 112 zugeführt.
Die Wendeeinheit 114 weist in Transportrichtung P1 des Aufzeichnungsträgers 120 gesehen eine erste schrägstehende Transportrolle 122 auf, die den Aufzeichnungsträgers 120 um 90° umlenkt. Anschließend folgt eine zweite als Umlenkelement dienende Transprotrolle 124, die den Aufzeichnungsträger 120 um 180° umlenkt. Von dort gelangt der Aufzeichnungsträger 120 zu einer zweiten schräg stehenden Transportrolle 126, das den Aufzeichnungsträger 120 um 90° umlenkt. Am Ausgang 118 der Wendeeinheit 114 wird dann der gewendete Aufzeichnungsträger 120, also mit der Rückseite nach oben, ausgegeben. Anschließend kann der Aufzeichnungsträger 120 mit der Rückseite nach oben dem zweiten Tintenstrahldrucker 112 zugeführt werden. Der zweite Tintenstrahldrucker 112 druckt dann ein Druckbild auf die Rückseite des Aufzeichnungsträgers 120. Die Oberflächen der Transportwalzen 126 und 124 kontaktieren die bedruckte Vorderseite des Aufzeichnungsträgers 120. Um Tintenablagerungen auf der Oberfläche der Transportwalzen 124, 126 zu vermeiden und um eine Beeinträchtigung des Druckbildes auf der Vorderseite durch Tintenübertrag vom Aufzeichnungsträger 120 auf die Oberfläche der Transportwalze 124, 126 und/oder ein Verwischen des Druckbildes auf der Vorderseite des Aufzeichnungsträgers 120 zu vermeiden, haben die Transportwalzen eine Schutzschicht 125, 127.
3 zeigt eine schematische Darstellung einer Tintenstrahldruckvorrichtung 200 gemäß einer zweiten Ausführungsform. Die Tintenstrahldruckvorrichtung 200 ist ein Duplexdrucker zum Bedrucken der Vorder- und der Rückseite eines bahnförmigen Aufzeichnungsträgers 120. Im Unterschied zur Druckvorrichtung 100 hat die Druckvorrichtung 200 ein erstes Druckmodul 210 zum Bedrucken der Vorderseite des Aufzeichnungsträgers 120 mit einem Druckbild und einem zweiten Druckmodul 212 zum Bedrucken der Rückseite des Aufzeichnungsträgers 120 mit einem Druckbild. Elemente mit gleichem Aufbau und/oder gleicher Funktion haben dieselben Bezugszeichen.
Der bahnförmige Aufzeichnungsträger 120 wird entlang eines Papierpfades in Transportrichtung der Pfeile P1 durch die Druckvorrichtung 200 transportiert. In Transportrichtung P1 des Aufzeichnungsträgers 120 nach dem ersten Druckmodul 210 und vor dem zweiten Druckmodul 212 ist eine Wendeeinheit 214 angeordnet.
Die Druckmodule 210, 212 haben jeweils einer Druckeinheit 216, 220 und eine Trocknungseinheit 218, 222 zum Trocknen des mit Hilfe der jeweiligen Druckeinheit 216, 220 auf den Aufzeichnungsträger 120 gedruckten Druckbildes. Der Aufbau und die Funktion der Druckeinheiten 216, 220 und der Trocknungseinheiten 218, 222 stimmt den Druckeinheiten bzw. den Trocknungseinheiten der Drucker 110, 112 der ersten Ausführungsform überein. Auch ist bei der zweiten Ausführungsform in gleicher Weise wie bei der ersten Ausführungsform mindestens eine Steuereinheit zum Steuern der Druckmodule 210, 212 und der Wendeeinheit 214 sowie ggf. weiterer Einheiten vorgesehen.
Zum Transport und zur Führung des Aufzeichnungsträgers 120 hat das erste Druckmodul 210 mindestens zwei Transortwalzen 224, 226 und das zweite Druckmodul 212 ebenfalls zwei Transportwalzen 228, 230.
Das erste Druckmodul 210 führt der Wendeeinheit 214 den Aufzeichnungsträger 120 mit dessen bedruckter Vorderseite nach oben zu. In der Wendeeinheit 214 wird der Aufzeichnungsträger 120 dann gewendet und mit der Vorderseite nach unten und der Rückseite nach oben an das zweite Druckmodul 212 ausgegeben, da dann ein zweites Druckbild auf die Rückseite des Aufzeichnungsträgers 120 druckt.
Die Wendeeinheit 214 umfasst 5 Transportwalzen 232 bis 240. Die Transportwalzen 232, 234 und 236 kontaktieren die Rückseite des Aufzeichnungsträgers 120. Die Transportwalzen 236 und 238 kontaktieren die durch die Druckeinheit 216 des ersten Druckmoduls 210 bedruckte Vorderseite des Aufzeichnungsträgers 120. Ferner kontaktieren die Transportrollen 228 und 230 der zweiten Druckeinheit 212 die bereits die durch die Druckeinheit 216 des ersten Druckmoduls 210 bedruckte Vorderseite des Aufzeichnungsträgers 120. Um Tintenablagerungen auf der Oberfläche der Transportwalzen 228, 230, 232, 234, und 236 zu vermeiden und um eine Beeinträchtigung des Druckbildes auf der Vorderseite durch Tintenübertrag vom Aufzeichnungsträger 120 auf die Oberfläche der Transportwalze 228, 230, 232, 234, und 236 und/oder ein Verwischen des Druckbildes auf der Vorderseite des Aufzeichnungsträgers 120 zu vermeiden haben die Transportwalzen 228, 230, 232, 234, und 236 eine als Schutzbeschichtung ausgebildete Schutzschicht.
4 zeigt eine schematische Darstellung einer Transportwalze 300 mit einem Grundkörper 310 und einer Schutzschicht 312. Die Transportwalze 300 kann insbesondere als Transportwalze 228, 230, 232, 234, und 236 bei den Druckvorrichtungen 100 und 200 eingesetzt werden. Die Transportwalze 300 kann durch die Schutzschicht 312 ein auf einen Aufzeichnungsträger 120 mit Hilfe einer Tintenstrahldruckeinheit gedrucktes und mit Hilfe einer Trocknungseinheit getrocknetes Druckbild direkt kontaktieren, ohne dass eine Beeinträchtigung des Druckbildes durch einen Tintenübertrag vom Aufzeichnungsträger 120 auf die Schutzschicht 312 der Transportwalze 300 und/oder ein Verwischen des Druckbildes auf der Vorderseite des Aufzeichnungsträgers 120 erfolgt. Die Schutzschicht 312 umfasst zumindest eine Rutheniumschicht.
5 zeigt beispielhaft den Aufbau der Schutzschicht 312 einer Oberfläche, d.h. auf der Mantelfläche, der Transportwalze 300 nach 4. Der Grundkörper 310 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel aus Aluminium gefertigt.
Bei anderen Ausführungsformen kann der Grundkörper 310 auch aus einer Aluminiumlegierung, aus Kupfer, aus einer Kupferlegierung, aus Eisen, aus Stahl, aus Edelstahl, aus einer Eisenlegierung und/oder aus einer Stahllegierung hergestellt werden oder zumindest mindestens eines dieser Materialien umfassen. Der Grundkörper 310 ist auf geeignete Weise drehbar gelagert und ist optional mit Hilfe einer Antriebseinheit antreibbar. Der Grundkörper 310 hat einen kreisrunden Außendurchmesser und kann zumindest in einem Teilbereich aus Vollmaterial hergestellt oder rohrförmig ausgebildet sein.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird auf die Mantelfläche des Grundkörpers 310 aus Aluminium eine Zinkatbeizeschicht 166 mit Hilfe einer chemischen Abscheidung erzeugt. Zuvor kann die Oberfläche, auf die die Zinkatbeizeschicht 166 aufgebracht wird, auf geeignete Art vorbehandelt werden, insbesondere mit einem geeigneten Strahlmittel gestrahlt werden. Ein geeignetes Strahlmittel ist beispielsweise Edelkorund mit einer Körnung von 200 µm bis 240 µm. Beispielsweise kann Edelkorund mit einer Körnung von 220 µm verwendet werden. Andere geeignete Reinigungs- und/oder Vorbehandlungsverfahren können zusätzlich oder alternativ ausgeführt werden.
Nach dem Aufbringen der Zinkatbeizeschicht 166 wird durch chemische und/oder galvanische Abscheidung eine Nickelsulfamatschicht 168 erzeugt. Anschließend wird auf die Nickelschicht 168 eine phosphathaltige Nickelschicht 170 durch chemische Abscheidung aufgebracht. Auf die phosphathaltige Nickelschicht 170 wird eine Palladiumschicht 172 durch chemische Abscheidung aufgebracht und auf die Palladiumschicht 172 wird durch chemische Abscheidung die Rutheniumschicht 174 aufgebracht. Die Rutheniumschicht 174 bildet die Oberfläche 176 der Transportwalze, die von der bedruckten Seite des Aufzeichnungsträgers 120 kontaktiert wird. Durch den Schichtaufbau aus der Zinkatbeizeschicht 166, der Nickelschicht 168, der phosphathaltigen Nickelschicht 170, der Palladiumschicht 172 und der Rutheniumschicht 174 wird ein Fünfschichtsystem vorgeschlagen, das mindestens ähnlich gute tribologische Eigenschaften hat, wie eine Hartchromschicht. Die tribologischen Eigenschaften betreffen insbesondere die auftretende Reibung zwischen dem Aufzeichnungsträger 120 und der Transportwalze 310 sowie das Verschleißverhalten der Schutzschicht 312 und die Korrosion bzw. Korrosionsanfälligkeit der Schutzschicht 312.
Die chemische Abscheidung erfolgt durch Einbringen des Grundkörpers 310 in ein chemisches Bad. Daher wird die chemische Abscheidung als chemische Badabscheidung bezeichnet. Die Abscheidung von dünnen Schichten eines gewünschten Stoffes auf den Grundkörper 310 erfolgt durch Reaktion der Ionen und durch Zusammenlagerung von kolloidalen Partikeln. Die chemische Badabscheidung ist insbesondere kostengünstig, da keine teure Anlagentechnik erforderlich ist.
Alternativ oder zusätzlich können einzelne Schichten 166 bis 174 durch galvanische Verfahren oder durch Elektrolyse hergestellt werden. Bei galvanischen Verfahren dient der Grundkörper 310 insbesondere als Kathode, an die der gewünschte Stoff aus einem elektrolytischen Bad angelagert wird. Üblicherweise befindet sich am Pluspol bzw. an der Anode das Metall, das aufgebracht werden soll, und am Minuspol, d.h. an der Kathode, der zu beschichtende Gegenstand. Bei galvanischen Verfahren erfolgt eine elektrochemische Abscheidung metallischer Niederschläge, so dass Überzüge bzw. Schichten auf dem Grundkörper 310 aufgebracht werden können. Hierzu wird der zu beschichtende Grundkörper 310 in ein elektrolytisches Bad eingebracht. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel hat die Zinkatbeizeschicht 166 eine Schichtdicke von 200 nm, die Nickelschicht 168 eine Schichtdicke von 3 µm, die phosphathaltige Nickelschicht 170 eine Schichtdicke von 15 µm, die Palladiumschicht 172 eine Schichtdicke von 0,5 µm und die Rutheniumschicht 174 eine Schichtdicke von 1,5 µm.
Gegenüber der Hartverchromung der Transportwalze 310 hat die Rutheniumschicht 174 bzw. der vorgeschlagene Schichtaufbau der Schutzschicht 312 den Vorteil, dass keine Chromsäure zur Herstellung der Schutzschicht 312 erforderlich ist, so dass hierdurch die Umwelt geschont und insbesondere der hohe Entsorgungsaufwand zur Entsorgung von Chromsäure vermieden wird.
Die Zinkatbeizeschicht 166 wird insbesondere durch chemische Abscheidung in einem Zinkatbeizebad erzeugt, wobei die Badtemperatur vorzugsweise einen Wert im Bereich von 10°C bis 25°C hat und/oder die Behandlungsdauer im Bad vorzugsweise im Bereich von 60 s bis 120 s liegt. Zum Erzeugen der Nickelschicht 168 durch den Grundkörper 310 erfolgt eine chemische Abscheidung in einem Nickelsulfamatbad, wobei die Badtemperatur des Nickelsulfamatbades vorzugsweise einen Wert im Bereich von 30°C bis 50°C hat. Der PH-Wert des Nickelsulfamatbades liegt vorzugsweise im Bereich von 3 bis 4. Das Erzeugen der phosphathaltigen Nickelschicht 170 erfolgt durch chemische Abscheidung in einem Bad mit phosphathaltigem Nickel, wobei die Badtemperatur vorzugsweise einen Wert im Bereich von 80°C bis 95°C hat. Der Phosphatanteil liegt vorzugsweise im Bereich von 5% bis 50%, insbesondere im Bereich von 7% bis 11%. Hierbei spricht man auch von hoch phosphorhaltigem Nickel.
Die Palladiumschicht 172 wird durch chemische Abscheidung in einem Palladiumbad erzeugt, wobei die Badtemperatur vorzugsweise einen Wert im Bereich von 30°C bis 50°C hat. Der PH-Wert des Pallaiumbades liegt vorzugsweise im Bereich von 7 bis 9. Die Rutheniumschicht 174 wird in einem Rutheniumbad durch chemische Abscheidung erzeugt, wobei die Badtemperatur vorzugsweise einen Wert im Bereich von 40°C bis 70°C hat. Der PH-Wert des Rutheniumbades liegt vorzugsweise im Bereich von 0,1 bis 2, insbesondere im Bereich zwischen 0,9 und 2.
Alternativ können die Zinkatbeizeschicht 166, die Nickelschicht 168, die phosphathaltige Nickelschicht 170, die Palladiumschicht 172 und/oder die Rutheniumschicht 174 durch galvanische Verfahren erzeugt werden, wobei zum Erzeugen der Palladiumschicht in einem galvanischen Bad vorzugsweise ein maximaler Stromfluss im Bereich von 0,3 A/dm² bis 1,5 A/dm² Kathodenfläche erzeugt wird, wenn der Grundkörper 310 die Kathode bildet. Zum Erzeugen der Rutheniumschicht in einem galvanischen Bad wird ein maximaler Stromfluss im Bereich von 0,3 A/dm² bis 2,5 A/dm² Kathodenfläche erzeugt, wobei der Grundkörper 310 die Kathode bildet.
Alternativ zu den bereits genannten Schichtdicken kann die Zinkatbeizeschicht 166 eine Dicke im Bereich von 100 nm bis 300 nm haben. Die erzeugte Nickelschicht 168 kann eine Schichtdicke im Bereich von 2 µm bis 4 µm haben. Die phosphathaltige Nickelschicht 170 kann eine Schichtdicke im Bereich von 10 µm bis 20 µm haben. Die Palladiumschicht 172 kann eine Schichtdicke von 0,1 um bis 0,6 µm haben. Die erzeugte Rutheniumschicht kann eine Schichtdicke im Bereich von 0,3 µm bis 2 µm, insbesondere im Bereich von 0,1 um bis 0,8 µm oder im Bereich von 0,8 µm bis 1,5 µm haben.
Die Palladiumschicht 172 dient insbesondere als Korrosionsschutzschicht. Die Nickelschicht 168 ist vorzugsweise hoch korrosionsbeständig und bildet auf der Zinkbeizeschicht 166 eine geschlossene Schicht.
6 zeigt einen Ablaufplan 400 zum Erzeugen der Schutzschicht 312 nach 5. In einem ersten Schritt S40 wird der Grundkörper 310 mit Edelkorund gestrahlt. Bei anderen Ausführungsformen kann der Grundkörper 310 auf andere geeignete Weise vorbehandelt werden. Insbesondere können andere Korundarten und andere Körnungen verwendet werden. Auch eine chemische Vorbehandlung ist möglich. Im vorliegenden Fall wird zum Strahlen des Grundkörpers 310 Edelkorund mit einer Körnung von 220 µm genutzt.
Anschließend wird im nächsten Schritt S42 die Zinkatbeizeschicht 166 auf den Grundkörper 310 in einem Zinkatbeizebad durch chemische Abscheidung aufgebracht. Anschließend wird im Schritt S44 eine Nickelschicht 168 in einem Nickelsulfamatbad elektrolytisch auf die Zinkatbeizeschicht 166 aufgebracht. Auf die Nickelschicht 168 wird im Schritt S46 dann eine phosphathaltige Nickelschicht 170 durch chemische Abscheidung in einem Bad aufgebracht. Im Schritt S48 wird dann eine Palladiumschicht 172 in einem Palladiumbad durch chemische Abscheidung auf die phosphathaltige Nickelschicht 170 aufgebracht. Anschließend wird dann im Schritt S50 auf die Palladiumschicht 172 die Rutheniumschicht 174 durch chemische Abscheidung in einem Rutheniumbad erzeugt. Die Rutheniumschicht 174 bildet dann die äußere Oberfläche der Schutzschicht 312 zum Kontakt mit dem Aufzeichnungsträger 120.
Durch den Einsatz von mit Ruthenium beschichteten Grundkörpern 310 von Transportwalzen 300 wird eine Kontamination der Walzenoberfläche 176 mit Tinte und/oder Schmutz zuverlässig vermieden. Um das zu gewährleisten wird der Grundkörper 310 bei einem einfachen Beschichtungsverfahren zunächst mit Edelkorund sandgestrahlt, was zu einer Erhöhung der Oberflächenrauigkeit führt und gleichzeitig eventuell vorhandene raue Spitzen der Oberfläche des Grundkörpers 310 glättet. Durch den Einsatz von Edelkorund resultiert eine gleichmäßig raue Oberfläche ohne scharfe oder spitze Kanten. Anschließend wird der so vorbehandelte Grundkörper 310 mit einer dünnen Rutheniumschicht überzogen. Diese Rutheniumschicht hat sehr gute antiadhäsive Eigenschaften und eine hohe Härte. Durch die die gezielte Oberflächenbehandlung und der Rutheniumbeschichtung sind die erzielten Ergebnisse besser als bei Transportwalzen mit einer Teflonbeschichtung.
Teflon ist ein relativ weiches Material, weshalb die Transportwalzen mit einer Teflonbeschichtung nach einer gewissen Zeit verschleißen und ihre antiadhäsiven Eigenschaften gänzlich verlieren. Somit sind die Teflonbeschichteten Walzen nicht verschleißfest und müssen regelmäßig vom Service ausgetauscht werden. Je nach verwendetem Aufzeichnungsträger 120 bzw. abhängig von der Art eines zu bedruckenden Papiers, können diese früher oder später verschleißen, weshalb auch das Risiko für den Nutzer der Druckvorrichtung 100, 200 besteht, Makulatur zu produzieren. Die rutheniumbeschichteten Transportwalzen 300 sind verschleißfrei und können über die gesamte Lebensdauer des Druckers bzw. der Druckvorrichtung 100, 200 verwendet werden. Rutheniumbeschichtete Transport- bzw. Umlenkwalzen 300 sind nicht nur in der Herstellung deutlich günstiger, sondern tragen durch die Verschleißfreiheit zu einer deutlichen Reduzierung von Servicekosten und zur Prozessstabilität beim Nutzer bei.
Bezugszeichenliste

100, 200: Tintenstrahldruckvorrichtung
110, 112: Tintenstrahldrucker
114, 214: Wendeeinheit
116: Eingang
118: Ausgang
120: Aufzeichnungsträger
122, 124, 126, 224 -240, 300: Transportwalze
125, 127: Schutzschicht
210, 212: Druckmodul
216, 220: Druckeinheit
218, 222: Trocknungseinheit
166: Zinkatbeize
168: Nickelschicht
170: phosphorhaltige Nickelschicht
172: Paladiumschicht
174: Rutheniumschicht
176: Oberfläche
310: Grundkörper
312: Schutzschicht
400: Ablauf
S40-S50: Verfahrensschritte
P1: Transportrichtung des Aufzeichnungsträgers

Claims

Transportwalze (122, 124, 126, 232 - 240, 300) zum Transport eines Aufzeichnungsträgers (120), die stromabwärts einer Trocknungseinheit (218) zum Trocknen eines auf den Aufzeichnungsträger (120) gedruckten Tintenstrahldruckbildes angeordnet ist, wobei die Transportwalze (122, 124, 126, 232 - 240, 300) einen Grundkörper (310) umfasst, wobei und zumindest auf einem Teil der Mantelfläche des Grundkörpers (310) eine Schutzschicht (125, 127, 312) ausgebildet ist, und wobei die Schutzschicht (125, 127, 312) zumindest eine Rutheniumschicht (174) umfasst, dadurch gekennzeichnet ist, dass die Schutzschicht (125, 127, 312) mindestens eine Zinkatbeizeschicht (166) umfasst, die zwischen der Rutheniumschicht (174) und dem Grundkörper (310) angeordnet ist.
Transportwalze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Transportwalze (124, 126, 236, 238) die Seite des Aufzeichnungsträgers (120) kontaktiert, auf der sich das getrocknete Druckbild befindet.
Transportwalze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzschicht (125, 127, 312, 174) den Aufzeichnungsträger (120) unmittelbar kontaktiert.
Verfahren zum Herstellen einer Schutzschicht (125, 127, 312) auf einem Teil der Oberfläche (176) eines Grundkörpers (310) einer Transportwalze (300) zum Transport des Aufzeichnungsträgers (120), die stromabwärts einer Trocknungseinheit (218) zum Trocknen eines auf den Aufzeichnungsträger (120) gedruckten Tintenstrahldruckbildes angeordnet ist, bei dem auf dem Teil der Oberfläche (176) des Grundkörpers (310) der Transportwalze (300) eine Schutzschicht (125, 127, 312) erzeugt wird, die zumindest eine Rutheniumschicht (174) umfasst, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: der Grundkörper (310) wird vor dem Aufbringen der Rutheniumschicht (174) oder einer anderen Schicht (166 bis 172) mit Korund gestrahlt, wobei das Korund vorzugsweise eine Korngröße von 200 um bis 240 um hat und vorzugsweise Edelkorund ist, und der Grundkörper (310) wird vor dem Aufbringen der Rutheniumschicht (174) oder einer anderen Schicht (166 bis 172) und nach dem Strahlen mit Korund zum Erzeugen einer Zinkatbeizschicht (166) durch eine chemischen Abscheidung in einem Zinkatbeizbad oder durch ein galvanisches Verfahren behandelt.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei die Temperatur des Zinkatbeizbades einen Wert im Bereich von 10°C bis 25°C hat und/oder die Behandlungsdauer im Bad im Bereich von 60 s bis 120 s liegt.
Verfahren nach einem der obigen Ansprüche 4 oder 5, wobei der Grundkörper (310) nach dem Erzeugen der Zinkatbeizeschicht (166) zum Erzeugen einer Nickelschicht (168) durch eine chemische Abscheidung in einem Nickelsulfamatbad oder durch ein galvanisches Verfahren behandelt wird.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei die Temperatur des Nickelsulfamatbades einen Wert im Bereich von 30°C bis 50°C hat und/oder der PH-Wert im Bereich von 3 bis 4 liegt.
Verfahren nach einem der obigen Ansprüche 4 bis 7, wobei der Grundkörper (310) nach dem Erzeugen der Nickelschicht (168) zum Erzeugen einer phosphathaltigen Nickelschicht (170) durch eine chemischen Abscheidung in einem Bad mit phosphathaltigem Nickel oder durch ein galvanisches Verfahren behandelt wird.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei die Temperatur des Bades mit phosphathaltigem Nickel einen Wert im Bereich von 80°C bis 95°C hat und/oder der Phosphatanteil im Bereich von 5% bis 50% liegt, insbesondere im Bereich von 7% bis 11%.
Verfahren nach mindestens einem der obigen Ansprüche 4 bis 9, wobei der Grundkörper (310) nach dem Erzeugen der phosphathaltigen Nickelschicht zum Erzeugen einer Palladiumschicht (172) in einem galvanischen Bad oder durch chemische Abscheidung in einem Palladiumbad behandelt wird.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei im galvanischen Bad ein maximaler Stromfluss im Bereich von 0,3 A/dm² bis 2,5 A/dm² Kathodenfläche erzeugt wird, wobei der Grundkörper (310) vorzugsweise die Kathode bildet.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei die Temperatur des Palladiumbades einen Wert im Bereich von 30°C bis 50°C hat und/oder der PH-Wert im Bereich von 7 bis 9 liegt.
Verfahren nach mindestens einem der obigen Ansprüche 4 bis 12, wobei der Grundkörper (310) nach dem Erzeugen der Palladiumschicht (172) zum Aufbringen der Rutheniumschicht (174) durch eine chemische Abscheidung in einem Rutheniumbad behandelt wird.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei die Temperatur des Rutheniumbades einen Wert im Bereich von 40°C bis 70°C hat und/oder der PH-Wert im Bereich von 0,1 bis 2 liegt, insbesondere im Bereich zwischen 0,9 und 2.
Verfahren nach mindestens einem der obigen Ansprüche 4 bis 12, wobei in einem galvanischen Bad eine Rutheniumschicht (174) erzeugt wird, wobei im galvanischen Bad ein maximaler Stromfluss im Bereich von 0,3 A/dm² bis 1,5 A/dm² Kathodenfläche erzeugt wird, wobei der Grundkörper (310) die Kathode bildet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die erzeugte Zinkatbeizeschicht (166) eine Dicke im Bereich von 100 nm bis 300 nm, insbesondere eine Dicke von 200 nm, hat, und/oder dass die erzeugte Nickelschicht (168) eine Dicke im Bereich von 2 µm bis 4 um, insbesondere eine Dicke von 3 um, hat, und/oder dass die erzeugte phosphathaltige Nickelschicht (170) eine Dicke im Bereich von 10 µm bis 20 µm, insbesondere eine Dicke von 15 um, hat, und/oder dass die erzeugte Palladiumschicht (172) eine Dicke im Bereich von 0,1 um bis 0,6 um hat, insbesondere im Bereich von 0,1 um bis 0,5 um, hat, und/oder dass die erzeugte Rutheniumschicht (174) eine Dicke im Bereich von 0,3 µm bis 2 um, insbesondere im Bereich von 0,1 um bis 0,8 µm oder 0,8 um bis 1,5 um hat.