DE1671526B2 - Verfahren zur Herstellung einer Hochdruckform - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Hochdruckform, bei dem auf elektrostatischem Wege ein Tonerbild erzeugt und dieses bildmäßig mit der auf einer Unterlage ruhenden Druckschicht einerseits wie auch mit einem Träger andererseits thermisch und unter Druckanwendung verbunden wird und die so miteinander verbundene Kombination aus Träger, Tonerbild und Druckschicht von der Unterlage abgehoben wird.

Bei solchen Verfahren nach dem Stand der Technik wird das Tonerbild als Kopie des Originals auf einer üblichen xerografischen Platte gebildet und das entwickelte Tonerbild auf ein Kohlepapier übertragen. Das Kohlepapier wird dann gegen einen Träger gepreßt und die Schichtanordnung von beiden Außenflächen her durch Platten erhitzt. Die Harzpartikel des Toners erweichen dabei oder werden klebrig, so daß sie miteinander verschmelzen und an dem Träger anhaften. Dieses Anhaften, eine Art Verkleben, ist jedoch nicht besonders fest, so daß derartige Matrizen weder für eine groOe Anzahl von Drucken noch für sehr schnelles Drucken geeignet sind. Auch eignet sich die Kohleschicht nichi dafür, mit einer Druck farbe getränkt zu werden, da sie keine besonders wasseranziehende Eigenschaft hat.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine llochdruckform eingangs beschriebener Art zu schaffen, die in Schnelldruckmaschincn eine große Anzahl von Drucken ermöglicht und bei der die erhabenen Teile im Gegensatz zum Träger, der wasserabstoßend sein soll, besonders wasseranziehend sind.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß für die Druckschicht ein fotoleitendes Material und für den Träger ein schmelzbarer Werkstoff verwendet wird und die Wärmeenergiezufuhr in Form von Infrarotstrahlung so stark bemessen wird, daß üer Träger mit dem Toner zu einer Einheit verschmilzt. Die die ίο Druckfarbe aufnehmenden Zonen der Hochdruckform sind also nicht mit dem Träger verklebt sondern mit diesem eine sehr feste Verbindung eingegangen, so daß auch bei schnellen Drehzahlen und nach einer großen Anzahl von Drucken die Form noch unbeschädigt und für weitere Drucke brauchbar ist.

Es ist vorteilhaft, zur Erhitzung des Tonerbildes allein von der dem Tonerbild abgewandten Seite des für die Infrarotstrahlung gut durchlässigen Trägers her Infrarotwärmeenergie zuzuführen, da dadurch hauptsächlich die Zonen der Tonerschicht erwärmt werden, die mit dem Träger verschmelzen sollen, wohingegen die der Druckseite zugewandten Zonen eine stärkere Porosität behalten.

Besteht bei der nach dem erfindungsgemäßen Ver-5 fahren hergestellten Hochdruckform die fotoleitende Schicht aus Zinkoxyd, so besitzen die Druckzonen der Hochdruckform eine besonders starke Aufnahmefähigkeit für die Druckfarbe, wohingegen der Träger, der vorteilhaft als ein Folienkörper aus einem thermo plastischen Materia! wie etwa Polystyrol, Polyäthy len, Terephthalsäure-Äthylenglycol-Polyester, Zelluloseacetat oder Poiyvinylfolie besteht. Druckfarbe nicht annimmt oder gar abstößt.

Die Erfindung ist im folgencen anhand de·- Zeich nung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 schematisch einen Querschnitt durch ein fo toleitendes Kopierblatt mit einem Tonerbild,

Fig. 2 die Auflage eines transparenten Blattes auf das Tonerbild nach Fig. 1,

Fig. 3 die Aufbringung von Infrarotstrahlung auf die Rückseite des Übertragungsblattes zur Erhitzung des Tonerbildes und

F i g. 4 das Abziehen des Übertragungsblattes von dem fotoleitenden Kopierblatt, um die Übertragung des Bildes auf das Übertragungsblatt zu bewirken.

Gemäß der Erfindung wird in allgemein bekannter Weise mit Hilfe des direkten elektrofotografischen Verfahrens, wie es beispielsweise in einem Aufsatz in so »RCA Review«, Dezember 1954, VOL. XVI, Nr. 4, Seiten 469-484, beschrieben ist, eine Kopie eines Originals hergestellt.

Fig. 1 zeigt schematisch einen Querschnitt eines Teiles einer Kopie eines Originaldokuments, die auf π elektrofotografischem Wege hergestellt worden ist. Wie Fig. 1 zeigt, enthält das fertige fotoleitende Kopieblatt 11 eine fotoleitende Isolierschicht 13 auf einem leitenden Basiselcment 12. Die Schicht 13 trägt das Tonerbild, das durch elektrostatische Aufla-(.U dung. Belichtung und Entwicklung gemäß dem vorgenannten elektrofotografischen Verfahren erhalten ist. Der Aufbau und die Arbeitsweise des elektrofotografischen Gerätes für die Herstellung der elektrofotografischen Kopie soll nicht beschrieben werden, da dieses i>i allgemein bekannt ist.

Obgleich für die Herstellung des Kopicbiattcs 11 verschiedene Arten elektrofotografischen Platten vcrwendet werden können, wird ein mit Zinkoxyd bc

schichtetes Papier, wie es in den im Handel erhältlichen Kopiergeräten verwendet wird, bevorzugt. Ein geeignetes, mit Zinkoxyd beschichtetes Papier dieser Art kann eine Papierbasis enthalten, die als leitendes Basiselement 12 wirkt, das als fotoleitende Schicht 13 eine Beschichtung aus feinverteilten Zinkoxydteilchen enthält, die in einem isolierenden Bindemittel verteilt sind.

Wie sich aus der folgenden Beschreibung der Erfindung ergibt, ist es erwünscht, auf die das Tonerbild 20 bildenden Teilchen bevorzugt Infrarotstrahlungsenergie zu ihrer Aiifheizung aufzubringen, so daß nicht nur die Teilchen geschmolzen werden, sondern sie auch genügend Wärme erzeugen, um das ihnen benachbarte Material des Übertragungsblattes zu schmelzen, so daß das Tonerbild mit dem Blatt wirksam verschweißt wird. Nur die dem Tonerbild benachbarten Bereiche des Übertragungsblattes werden se beeinflußt Es ist also erforderlich, daß der verwendete- Toner die Infrarotwärme absc.bieren kann, weiche auf ihn durch das im wesentlichen für Infrarotstrahlung durchlässige Übertragungsblatt übertragen wird. Es ist anzunehmen, daß die meisten der handelsüblichen Toner diese Eigenschaft besitzen, jedoch sind Farbteilchen oder Tonerteilchen, welche Infrarotstrahlen mehr reflektieren als absorbieren, für dieses besondere Verfahren nicht geeignet.

Nach der Entwicklung des latenten elektrostatischen Bildes auf dem Kopieblatt 11 mit Hilfe von flüssigem oder trockenem Toner wird die Oberfläche des das entwickelte Bild 20 tragenden Kopieblattes 11 in innige Berührung mit einem im wesentlichen für Infrarotstrahlung durchlässigen Übertragungsblatt gebracht. Vorzugsweise wird ein Blatt aus plastischem Material, z. B. einem Kunststoff, wie insbesondere Polystyrol, verwendet. Es können aber auch Blätter aus anderen Materialien verwendet werden. Es können auch andere Plastikpapiere oder mit Plastik beschichtete Papiere verwendet werden, die für Infrarotstrahlung durchlässig sind. Beispielsweise kann auch Polyäthylen verwendet werden. Das Übertragungsblatt wird, wie in Fig. 2 gezeigt, durch Auflegen oder vorzugsweise durch Aufpressen i.i innige Berührung mit dem entwickelten Bild 20 gebracht. Eine innige Berührung kann leicht in üblicher Weise hergestellt werden, beispielsweise mit Hilfe von Walzen, welche die beiden Blätter zusammenpressen. Wenn ein flüssiger Toner verwendet worden ist, können die beiden Blätter zusammengepreßt werden, während das Kopieblatt 11 noch feucht ist. Es ist nicht erforderlich zu warten, bis es vollständig trocken ist. um die weiteren erfindungsgemäßen Verfahrensschritte auszuführen. Es sei erwähnt, daß die innige Berührung oder der Druck von Tonerbild und Übertragungsblatt nur während des Erhitzungsvorganges aufrechterhalten zu werden braucht, wie es unten beschrieben ist.

Wie in F i g. 3 gezeigt, werden das Kopieblatt und das für Infrarotstrahlen durchlässige Übcrtragungsblatt 21. welche nun miteinander zu inniger Berührung vereinigt worden sind, der Strahlung einer Wärmequelle 22 unterworfen, welche Wärmeenergie in Form von Infrarotstrahlung auf das Übertragungsblatt und durch dieses hindurch in Richtung auf das entwickelte Kopieblatt überträgt. Wie dargelegt, sollte die innige Berührung zu diesem Zeitpunkt durch Anwendung von DruH-, auf die beiden Blätter sichergestellt werden. Die Größe dieses Druckes ist nicht entscheidend, solange er unterhalb des Wertes bleibt, bei

welchem das Tonerbild verwischt, wenn es durch die Infrarotwärme geschmolzen ist.

.Wegen der bevorzugten Absorbtion durch das pigmentierte Tonermaterial in den mit Bildbestandteilen versehenen Bereichen wird bevorzugt in diesen Bildbereichen Wärme erzeugt. Infolgedessen werden auch die Oberflächenbereiche des Polystyrolblattes 21 und der Zinkoxydschicht 13 erhitzt, die an diese Bereiche angrenzen. Durch die Wärme werden der Toner und ίο etwa diesem benachbartes Polystyrolmaterial sofort geschmolzen, so daß diese beiden bis zu einem gewissen Grade verschmelzen. Es hat sich gezeigt, daß nach folgender Abkühlung, die ziemlich schnell erfolgt, der Toner ziemlich stark mit dem Polystyrolblatt verschmolzen wird. Das dem Toner benachbarte Zinkoxyd haftet derart fest an diesem, daß beim Trennen des Polystyrolblattes von dem Kopieblatt, wie es in F i g. 4 gezeigt ist, der Toner 20 und die Zinkoxydschicht 13 von dem Kopieblatt getrennt werden und mit dem Polystyrolblatt .n den Bereichen verbleiben, die genau dem vorher auf dem Kopieblatt 11 entwickelten Bild entsprechen. Diese Adhäsion ist derart, daß beim Trennen der Blätter der Teil 130 der Zinkoxydschicht, der unter dem Tonerbild 20 liegt. 5 scharf von dem übrigen Teil der Zinkoxydschicht 13 abgerissen wird, welcher weiterhin an der Papierunterlage 12 haftet. Infolgedessen bilden das Tonerbild 20 und die Zinkoxydschicht, welche die andere oder Außenfläche des Tonerbildes bedeckt, eine erhabene Abbildung des Originaldokuments, das durch das Polystyrolblatt 21 festgehalten wird.

Es hat sich gezeigt, daß nach Abkühlung des Toners eine sehr geringe Zugkraft für die Trennung des Kopieblattes von dem Übertragungsblatt erforderlich ist. Es wird angenommen, daß beim Schmelzvorgang der Tonerteilchen diese Teilchen verrrutlich in die Zwischenräume diffundieren, die durch das kristalline Zinkoxyd gebildet werden, wodurch ein besserer mechanischer Halt als mit der darunterliegenden Unterlage oder dem benachbarten Zinkoxyd sichergestellt wird.

Das Kunststoffblatt soll nicht nur für Infrarotstrahlung im wesentlichen durchlässig sein, es soll auch ein guter Wärmeisolator sein, so daß die im Toner er-

zeugte Wärme nicht abwandert, sondern örtlich erhalten bleibt, damit der Toner die Schmelztemperatur erreicht und auch die benachbarte Oberfläche des Kunststoffblattes schmilzt. Die Schmelztemperatur dürfte etwa 150° C betragen. Es kann ein Infrarot-

strahier verwendet werden, wie er in handelsüblichen thermografischen Kopiergeräten benutzt wird.

Zur Herstellung einer Hochdruckform gemäß der Erfindung wird also zunächst eine Kopie eines Originaldokuments auf elektrofotografischen! Wege herge-

5 stellt. Die Kopie, die eine Unterlage enthält, auf die fotoleitende.. Material aufgesprüht ist und über welchem das aus Farbstoff oder Toner entwickelte Bild sich befindet, wird in innige Berührung mit einem im wesentlichen für Infrarotstrahlung durchlässigen Blatt

Λο gebracht, das auch gute Wärmeisolationseigenschaf ten hat. Eine Infrarotenergiequelle wirkt auf die Rückseite des durchlässigen Blattes ein, und zwar so lange, bis die Tonerteilchen geschmolzen sind, so daß sie mit den benachbarten Bereichen des Plastikmate

μ rials verschweißen und cine gute mechanische Verbindung mit dem ihm benachbarten fotoleitenden Mate rial herstellen. Die Wärmequelle wird dann entfernt, und es wird das erhitzte Material abgekühlt, worauf

Jas durchlässige Blatt von dem Kopicblalt abgezogen wird, so daß es das vorher auf dem Kopicblatl befind liehe Bild aufnimmt, das durch das benachbarte foto leitende Material überdeckt ist. Es sei darauf hingewiesen, daß die für die Erhitzung des Farbstoffes und ' auch für dessen Kühlung erforderliche Zeit /icmlich kurz ist. so daß die einzelnen Schritte dieses Verfall rcns kontinuierlich durchgeführt werden können.

Es hat sich herausgestellt, daß bei Vorhandensein eines Grundtones auf dem Kopieblatt 11 aufgrund ι« eines fehlerhaften elektrofotografischen Verfahrens zur Erzeugung des Tonerbildes gemäß Fig. 1 oder auch aufgrund einer geringen Qualität des zu vervielfältigenden Originals die Aufbringung von Infrarotstrahlung für die Übertragung der Abbildung auf das ι f durchlässige Blatt den Grundton weitgehend aufhellt. Es wird angenommen, daß der Grund hierfür darin liegt, daß die in den Grundtonbereichen durch Absorbtion der Infrarotstrahlung an den dunklen Punkten des Grundtones erzeugte Wärme nicht ausreichend ist, um ein Schmelzen und eine Verbindung und so eine Übertragung dieses unerwünschten Grundtones auf das Übertragungsblatt beim Abziehvorgang zu bewirken. Es wird so eine sauberere und schärfere Abbildung auf das Polystyrolblatt übertragen.

Das das übertragene Bild tragende Ubertragungsblatt kann, wenn gewünscht, als Positivtransparent verwendet werden, von dem eine Projektion gemacht oder mit bekannten fotografischen Verfahren ein Kon taktabdruck angefertigt werden kann. Um das Kunst stoffblatt mit dem übertragenen Bild als Hochdruck form verwenden zu können, wird auf die erhabene Abbildung unter Anwendung eines allgemeinen Für bungsverl'ahrens Farbstoff abgelagert, beispielsweise wird der Farbstoff mit Hilfe einer Walze aufgebracht, worauf der Farbüberschuß abgesaugt wird. Vorzugs weise soll der verwendete Farbstoff das Übertragung*- blatt nicht befeuchten, jedoch soll es das belichtete Zinkoxyd benetzen. Es gibt verschiedene handelsübliche Farbstoffe, welche die Forderungen erfüllen, das heißt, welche das Plastikmatcrial. nicht benetzen. Wahlweise kann man auch den Farbstoff selektiv auf die Matrize aufbringen, beispielsweise mit Hilfe von Farbwalzen oder auf eine in der Offsetdrucktechnik und -Vervielfältigungstechnik allgemein bekannte Maßnahme.

Es hat sich gezeigt, daß beim Drucken mit dem Übertragungsblatt mit manchen Farbstoffen (im folgenden mit Hieß-Farbstoffen bezeichnet) die cingefärbte Abbildung auf das aufnehmende Blatt in einfacher Weise lediglich durch Aufpressen der eingefärbten Hochdruckform auf das aufnehmende Blatt übertragen werde.i kann. Es werden nachfolgend beispielsweise zwei Preß-Farbstoffzusammensetzungen angegeben:

Gcwichistciic Stoff

Hersteller

Zusammensetzung I

Zusammensetzung II

5 2

2 3

5
1
τ.

Paraffin 134 m/p
Azo-Öl
blau-schwarz
Paraplex G-60
Terpentin

Carbowax 400
Irgacet Black R 1
Äthylenglycol

Humble Allied Chemical

Röhm & Haas

Union Carbide Geigy Chemical Corp. Jefferson Chemical Corp.

Eine andere Farbstoffart (im folgenden mit wärmeempfindlicher Farbstoff bezeichnet) erfordert die Anwendung von Wärme für die Übertragung eines Farbbildes von der Hochdruckform auf das aufnehmende Blatt. Hierbei wird nach der Einfärbung der erhabenen Abbildung auf der Hochdruckform in üblicher Weise die die Abbildung aufnehmende Fläche mit der eingefarbten Abbildung unter gewissem leichtem Druck in Berührung gebracht, während auf die Rückseite der Hochdruckform Wärme mit einer Temperatur von vorzugsweise etwa 95° C oder einer niedrigeren Temperatur als die Schmelztemperatur des Tonerbildes aufgebracht wird. Der Grund für die Anwendung von Wärme liegt darin, daß der Farbstoff, der auf das Zinkoxydbild aufgebracht ist, offenbar in die Zwischenräume eintritt, die sich zwischen den Kristallen des Zinkoxyds befinden. Aus diesem Grunde wird durch das Inberührungbringen der Hochdruckform mit dem die Abbildung aufnehmenden Blatt allein nicht genügend Farbstoff übertragen, um einen Abdruck zu erzeugen.

Die örtliche Erwärmung der erhabenen Abbildung auf der Hochdruckform durch die Oberfläche der Hochdruckform hindurch erfolgt im wesentlichen augenblicklich, wenn eine Heizlichtquelle der vorgenannten Art verwendet wird. Deshalb kann der Druckvorgang kontinuierlich erfolgen, wenn die Hochdruckform zunächst eingefärbt wird und dann in Druckkontakt mit dem den Druck aufnehmenden Blatt gebracht wird, während es zur Freigabe des Farbstoffes erhitzt wird und dann zurück in die »iinfärbestellung gebracht wird.

Eine geeignete Violettfarbzusammensetzung füi eine Übertragung unter Einwirkung von Wärme unc leichtem Druck ist eine Mischung von 75 Gewichts prozent Propylenglycol und 25 Gewichtsprozent Mc thylviolettoleat (ein direkter basischer Farbstoff, de mit Ölsäure reagiert hat). Dieser Farbstoff kam unter Einwirkung von starkem Druck allein übertra gen werden.

Eine Schwarzfarbstoff-Zusammensetzung, die fü

eine Übertragung unter Wärme und leichtem Druc geeignet ist, ist eine Mischung aus 17,5 Prozent »Irg£ cet Black RL« (ein von der Firma Geigy Chemie! Corp. hergestellter Farbstoff), 31,5 Prozent Diäth} lenglycol, 31,7 Prozent Propylenglycol und 19,1 Pn zent Dimethylformamid.

In der vorstehenden Beschreibung ist ein Verfahre beschrieben worden, bei welchem eine Hochdrucl form von einer elektrofotografischen Kopie angefe

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tigt wird. Wenn es jedoch nicht erwünscht ist, eine stellung einer Vielzahl vi;n Kopien angegeben. Die

Kopie anzufertigen, sondern eine Originalhochdruck wird erreicht ohne eine Ncuabbildung des Original

form, so kann dies dadurch erfolgen, daß das Infra- für jede Kopie, wie es bei den handelsüblichen elek

rotstrahlung übertragende Blatt unmittelbar mit einer trostatischen Kopiergeräten der Fall ist. Mit dem er Lösung aus Zinkoxyd und Bindemittel in der ein ge ^f findungsgcmäßcn Verfahren und Gerät braucht nu

eignctes. wärmeabsorbierendes Agenz. wie z. B. Koh eine Abbildung des Originals angefertigt zu werden

leruß. verteilt ist, beschriftet, bemalt oder bezeichnet Darauf müssen unter Verwendung der Hochdruck

ist. Das gemalte Bild wird dann getrocknet, um es form nur die Einfärbungs- und Farbübcrtragungs

am Blatt zu befestigen. Dann kann Farbstoff auf das schritte zur Erzielung einer Vielzahl von Kopiei Bild aufgebracht werden, und es wird das das Bild ■<> durchgeführt werden.

aufnehmende Blatt aufgepreßt, worauf Wärme durch Die vorliegende Erfindung vermindert also beträcht

die Rückseite des Blattes hindurch in der beschriebe- lieh die Arbeits- und Materialkosten bei der Hcrstel

nen Weise aufgebracht wird. Der Kohleruß wirkt als lung von Mehrfach kopien. Die Materialkosten. wi<

Wärmeabsorber und bewirkt eine Ausdehnung des z. B. Polystyrolblätter, und der üblichen Druckerfar Farbstoffes aus den Poren des Zinkoxyds heraus, wie " ben und des die Abbildung aufnehmenden Papiers

es vorher beschrieben ist. Die Hochdruckform kann die für das Verfahren verwendbar sind, sind wesent

aus Terephthalsäure-Äthylenglycol-Polyester, ZeIIuIo- lieh niedriger als die Kosten des elektrografischen Pa

seacetat, Polyvinylfolie, Acrylen usw. bestehen. Sie piers für Mehrfachkopien. Die eingefärbte Abbildung,

kann auch zusammengesetzt sein aus einer Infrarot- die sich auf der Hochdruckform befindet, kann auf ir strahlung hindurchlassenden Papierbasis, wie z. B. ^2I) gendeiner Art Blättern reproduziert werden, die mit

»Glasline«, auf dessen Oberseite eine dünne Schicht dem verwendeten Farbstoff verträglich sind. Derar-

aus Polystyrol gespritzt ist. tige den Druck aufnehmende Blätter bestehen norma-

Ein Verfahren und Mittel zur Herstellung von Ko- lerwcise aus Papier, pien, wie oben beschrieben, ist als Verfahren zur Her-

Hierzu I Blatt Zeichnungen

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Claims (5)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung einer Hochdruckform, bei dem auf elektrostatischem Wege ein Tonerbild erzeugt und dieses bildmäßig mit der auf einer Unterlage ruhenden Druckschicht einerseits wie auch mit einem Träger andererseits thermisch und unter Druckanwendung verbunden wird und die so miteinander verbundene Kombination aus Träger, Tonerbild und Druckschicht von der Unterlage abgehoben wird, dadurch gekennzeichnet, daß für die Druckschicht ein fotoleitendes Material und für den Träger ein schmelzbarer Werkstoff verwendet wird und die Wärmeenergiezufuhr in Form von Infrarotstrahlung so stark bemessen wird, daß der Träger mit dem Toner zu einer Einheit verschmilzt.

2. Verfahr.-n nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erhitzung des Tonerbildes allein von der dem Tonerbild abgewandten Seite des für Infrarotstrahlung gut durchlässigen Trägers her Infrarotwärmeenergie aufgebracht wird.

3. Nach dem Verfahren der Ansprüche 1 oder 2 hergestellte Hochdruckform, dadurch gekennzeichnet, daß die fotoleitende Schicht aus Zinkoxyd besteht.

4. Hochdruckform nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger ein Folienkörper aus einem thermoplastischen Material ist.

5. Hochdruckform nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der für Infrarotstrahlen durchlässige Träger aus Polystyrol, Polyäthylen, Terephthalsäure-Athylenglycol-l· olyester, Zelluloseacetat oder Polyvinylfolie besteht.