DE19530284A1 - Verfahren und Vorrichtungen zur Übertragung von Druckfarbe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft Verfahren zur Übertragung von fester bzw. flüssiger Druckfarbe von einem Zwischenträger, etwa einem Übertragungszylinder, auf einen weiteren Zwischenträger oder auf ein Substrat, etwa Papier, sowie mehrere Vorrichtungen zur Durchführung dieser Verfahren.

Um flüssige Druckfarbe von einem Zylinder einer Druckmaschine auf einen weiteren Zylinder oder auf ein Substrat übertragen zu können, muß die auf grenzflächenphysikalischen Effekten beruhende Haftung der Druckfarbe auf dem zweiten Zylinder bzw. dem Substrat größer als diejenige auf dem Ursprungszylinder sein. Bei der Übertragung findet jedoch stets eine Spaltung des Flüssigkeitsfilms statt, so daß ein Teil davon auf dem Ursprungszylinder zurückbleibt, und es ist praktisch unmöglich, eine nur annähernd hundertprozentige Übertragung von flüssiger Druckfarbe zu erreichen.

Das gleiche Problem besteht bei der Übertragung von fester Druckfarbe, die sich in einem körnigen Zustand befindet, z. B. ein Tonerpulver. Es sind zwar elektrostatische Übertragungstechniken bekannt, mit denen ein Übertragungswirkungsgrad von maximal ca. 95 bis 98% erreicht wird, dieses aber auch nur im Anwendungseinsatz mit nichtleitendem Toner. Für Produktionsmaschinen mit einer Druckleistung von vielen Tausend Bögen pro Stunde ist dies aber nicht ausreichend, da permanent die Reinigungseinrichtungen ersetzt bzw. außerhalb der Druckmaschine gereinigt werden müßten.

In einem Beitrag mit dem Titel "Offset Quality Electrophotography" in der Zeitschrift "Journal of Imaging Science and Technology", Band 37, Nr. 5, September/Oktober 1993, S. 458 (nachstehend mit "OQE" bezeichnet), sind verschiedene xerographische Techniken angegeben, die zur Übertragung von leitendem Toner auch in hoher Luftfeuchtigkeit geeignet sind. Eine dieser Techniken besteht darin, den Toner unter Druck auf ein Substrat zu übertragen und gleichzeitig zu fixieren. Eine weitere Technik besteht in einer thermischen Übertragung mit zwei Temperaturstufen.

Ferner gibt es Kombinationen aus Druckübertragung und thermischer Übertragung. Eine solche Kombination ist auf Seite 459 der o.g. Druckschrift dargestellt. Der Toner wird durch Druck von einem ersten Zylinder auf einen Zwischenzylinder und dann durch thermische Übertragung auf ein Papier übertragen, das zwischen dem Zwischenzylinder und einem heißen Gegendruckzylinder hindurchläuft. Bei der Übertragung durch Druck soll ein Wirkungsgrad von 95% erzielt werden, und bei der thermischen Übertragung ein solcher von 100%.

In der Zeitschrift "The Seybold Report on Publishing Systems", Band 24, Nr. 20, Seite 20, linke Spalte (nachstehend als "Seybold Report" bezeichnet) wird ein Übertragungssystem beschrieben, bei dem ein Bild über zwei Bänder auf das Papier übertragen wird. Das erste Band nimmt den Toner in einer dem Druckbild entsprechenden Verteilung auf. Das Bild wird dann auf das zweite Band übertragen, das geheizt wird. Dieses Band ist nicht heiß genug, um den Toner zu schmelzen, bewirkt aber, daß sich die Tonerteilchen aneinanderheften, und überträgt dann das Bild auf das Papier, das vorgeheizt wird, wobei das Bild mit einer heißen Druckwalze fixiert wird. Dadurch wird kein nachfolgendes Schmelzen oder Fixieren des Toners mehr erforderlich.

Im ersten Schritt, bei der Übertragung von dem ersten Band auf das zweite Band, kann allerdings kein Übertragungswirkungsgrad von 100% erreicht werden. Das erste Band ist zwar teflonbeschichtet, übt aber prinzipiell zumindest geringe Haftkräfte auf den Toner aus, so daß zumindest im ersten Schritt ein Übertragungswirkungsgrad von weniger als 100% anzunehmen ist, ähnlich wie bei der in der Beitrag "OQE" beschrieben Technik.

Bei beiden vorstehend beschriebenen Techniken wird der Toner also nicht vollständig von dem ersten Zylinder bzw. dem ersten Band übertragen. Insbesondere bei neueren Drucktechniken, z. B. der im "Seybold Report" beschriebenen Drucktechnik, ist es jedoch zur Erzielung eines einwandfreien Druckes erforderlich, die übrigbleibende Druckfarbe vor einem erneuten Beschreiben des ersten Bandes bzw. des ersten Zylinders vollständig zu entfernen. Dies kann sehr schwierig und aufwendig sein, insbesondere wenn die Druckfarbe wiederverwendet werden soll.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Übertragungstechniken zu schaffen, die nicht nur bei einer Übertragung auf Papier, sondern auch bei einer Übertragung auf einen Zwischenträger einen Übertragungswirkungsgrad von immer praktisch 100% aufweisen.

Im Falle, daß bei einem gattungsgemäßen Verfahren die Druckfarbe in einem körnigen Zustand auf dem Zwischenträger haftet, wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Druckfarbe auf ihrer von dem Zwischenträger abgewandten Seite angeschmolzen wird, bevor sie auf den weiteren Zwischenträger oder das Substrat übertragen wird.

Im Falle, daß bei einem gattungsgemäßen Verfahren die Druckfarbe in einem wenigstens teilweise flüssigen Zustand auf dem Zwischenträger haftet, wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Haftung der Druckfarbe auf dem Zwischenträger vor und/oder während der Übertragung auf den weiteren Zwischenträger oder das Substrat durch ein Trennmittel verringert wird.

In einer Ausführungsform hierzu weist der Zwischenträger eine äußere elastische Schicht auf, z. B. eine Gummischicht, in der das Trennmittel enthalten ist, wobei das Trennmittel an die Oberfläche der Gummischicht getrieben wird, wenn der Zwischenträger und der weitere Zwischenträger oder das Substrat gegeneinandergedrückt werden. Eine weitere Ausführungsform zum Einsatz eines Trennmittels besteht darin, daß der Zwischenträger eine harte äußere Schicht aufweist, z. B. eine poröse Schicht aus einem Sintermaterial oder oder Keramik, die ein Trennmittel wirkungsvoll speichern kann. Der im Betrieb entstehende Verlust an Trennmittel kann durch eine entsprechende Zufuhreinrichtung ausgeglichen werden, oder das Trennmittel wird der Farbe zugesetzt, so daß sich im Betrieb ein Gleichgewicht in der Trennmittelführung einstellt.

Unter einem Zwischenträger wird eine Einrichtung verstanden, die eine Oberfläche aufweist, auf der ein Druckbild in Form einer Farbverteilung aufgebaut, weitertransportiert und anschließend wieder abgebaut wird, also z. B. ein rotierender Übertragungszylinder oder ein um einen Zylinder umlaufendes Band, wobei die Farbübertragung wahlweise auf einen weiteren Zwischenträger oder auf ein Substrat erfolgt.

Sowohl im Falle der erfindungsgemäßen Festfarbenübertragung, d. h. einer Übertragung durch Anschmelzen, wobei die Druckfarbe überwiegend fest ist, als auch im Falle der trennmittelunterstützten Übertragung von flüssigen Farben wird ein Übertragungswirkungsgrad von praktisch 100% erreicht.

Im Falle des Anschmelzens einer körnigen Druckfarbe von außen wird erstens bewirkt, daß sich die Farbteilchen aneinanderheften. Zweitens wird die Haftung der Druckfarbe auf dem Zwischenträger durch das Anschmelzen nicht vergrößert, da es nur auf der äußeren Oberfläche der Farbschicht stattfindet, während die Druckfarbe auf der dem Zwischenträger zugewandten Seite nach wie vor nur an einzelnen Punkten an dem Zwischenträger haftet. Daher können sich zusammenhängende Farbinseln auf dem Zwischenträger leicht und vollständig davon lösen. Drittens bewirkt das Anschmelzen der Druckfarbe von außen eine stärkere Adhäsion auf dem nachfolgenden Zwischenträger oder dem Substrat, wodurch die vollständige Übertragung der Druckfarbe zusätzlich sichergestellt wird.

Anders als bei dem aus dem "Seybold Report" bekannten Verfahren wird die feste Druckfarbe gemäß der Erfindung nicht von der Innenseite her, sondern an der Außenseite angeschmolzen. Während die bekannte Technik das Ablösen von dem Zwischenträger schwieriger macht, bleiben die erforderlichen Ablösekräfte bei der Erfindung unverändert klein, und überdies wird die Haftung auf dem Zielträger verbessert. Daher erfolgt bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Festfarbenübertragung der Übertragungsvorgang in mehrfacher Hinsicht zuverlässiger als bei dem bekannten Verfahren. Man erzielt mit geringem Konstruktions- und Energieaufwand einen Übertragungswirkungsgrad von 100%, wobei die zur Übertragung auf ein Substrat wie Papier erforderlichen Anpreßkräfte gering sind, so daß das Papier geschont wird.

Dies gilt nicht nur, wenn die Druckfarbe direkt auf ein Substrat wie Papier übertragen wird, das die Übertragung durch seine starke Kapillarwirkung unterstützt, sondern auch im Falle eines mehrstufigen Verfahrens, bei dem die Druckfarbe über einen weiteren Zwischenträger auf das Substrat zu übertragen ist. Die vollständige Übertragung eines auf einem ersten Zwischenträger entwickelten latenten Bildes auf einen zweiten Zwischenträger und von diesem auf ein Substrat stellt an beide Prozesse konträre Anforderungen. Zunächst muß die Affinität der Druckfarbe zu dem zweiten Zwischenträger gegenüber dem ersten Zwischenträger dominieren, dann muß die Affinität der Druckfarbe zum Substrat gegenüber dem zweiten Zwischenträger dominieren. Der zweite Zwischenträger muß also zunächst die Druckfarbe annehmen, um sie dann wieder abzugeben. Da gemäß der Erfindung die Ablösung der Druckfarbe von dem ersten Zwischenträger nach der Entwicklung erleichtert wird, benötigt man auf dem zweiten Zwischenträger eine geringere Affinität als wenn die Ablösung nicht unterstützt wird, um die Farbe vollständig auf den zweiten Zwischenträger zu übertragen. Die geringen Haftkräfte auf dem zweiten Zwischenträger erleichtern es, die Druckfarbe anschließend vollständig auf das Substrat zu übertragen.

Wird bei der Übertragung auf das Substrat ebenfalls das erfindungsgemäße Anschmelzverfahren angewandt, so benötigt man für die Übertragung und das abschließende Fixieren insgesamt wesentlich weniger Wärmeenergie als bei bekannten Techniken, bei denen die Druckfarbe durch Heizen des Zwischenträgers bzw. durch Vorwärmen des Papiers geschmolzen wird. Das Papier trocknet beim Druck nicht aus und wird geschont.

Für den Fall, daß sich die Druckfarbe auf dem Zwischenträger in einem wenigstens teilweise flüssigen Zustand befindet bzw. in diesen Zustand gebracht worden ist, wird gemäß der Erfindung ein Trennmittel verwendet, um eine Übertragung zu 100% zu gewährleisten. Die Druckfarbe kann sowohl eine Farbe, die bei Normaltemperatur flüssig ist, als auch eine Schmelzfarbe sein, die bei Normaltemperatur fest ist und die auf einer Temperatur oberhalb der Schmelztemperatur gehalten wird. Im letzteren Fall wird z. B. der Zwischenträger mit einer beheizten äußeren Schicht mit hoher Wärmeleitfähigkeit und geringer Wärmekapazität und mit einer darunter liegenden Isolierschicht versehen, um die Wärmeverluste gering zu halten.

Die Verwendung eines Trennmittels ist besonders vorteilhaft bei einem Zwischenträger in Form eines Gummi-Übertragungszylinders, der die flüssige Druckfarbe auf ein Substrat überträgt. Eine elastische, z. B. aus Gummi oder einem ähnlichen Material bestehende Schicht des Übertragungszylinders, die sich für eine gleichförmige Farbübertragung an eine ungleichmäßige Substratoberfläche anschmiegen kann, ohne übermäßigen Druck ausüben zu müssen, dient gleichzeitig als Träger für das Trennmittel, das in der bevorzugten Ausführungsform Silikonöl ist. Das Aufnahmevermögen der elastischen Schicht für das Trennmittel kann auf Diffusion und/oder auf einem Eindringen des Trennmittels in Mikroporen der elastischen Schicht beruhen. Wenn die elastische Schicht gegen das Substrat gedrückt wird, wird das Silikonöl ausgetrieben, so daß die Druckfarbe von der Oberfläche des Übertragungszylinders abgewiesen wird. Gleichzeitig wird die Druckfarbe in die Substratoberfläche hineingetrieben, so daß auf besonders einfache Weise eine rückstandfreie Farbübertragung erzielt wird.

Bei neueren Farbwerken, insbesondere digitalen Farbwerken, muß die Druckfarbe aus technischen Gründen zuerst auf einen ersten Zwischenträger aufgebracht werden, der eine harte Oberfläche aufweist. Ist in diesem Fall die Druckfarbe flüssig, so kann vorgesehen werden, daß der erste Zwischenträger Mikroporen aufweist, durch die vor und/oder während der Übertragung der Druckfarbe auf einen zweiten Zwischenträger ein Trennmittel gepreßt wird, für das in diesem Fall nicht nur eine Flüssigkeit, sondern auch ein Gas in Betracht kommt. Ist andererseits die Druckfarbe ursprünglich fest, so wird an dem ersten Zwischenträger die erfindungsgemäße Festfarbenübertragung durchgeführt, während an dem zweiten Zwischenträger entweder die Festfarbenübertragung oder die Flüssigfarbenübertragung gemäß der Erfindung durchgeführt wird.

Mehrere Vorrichtungen zur Durchführung der beiden erfindungsgemäßen Verfahren und vorteilhafter Kombinationen davon sind in den Patentansprüchen 4 bis 7 angegeben.

Eine Druckmaschine mit einem oder mehreren erfindungsgemäß ausgebildeten Druckwerken weist eine Transporteinrichtung auf, z. B. eine herkömmliche Transporteinrichtung mit Ketten und Greifern oder ein Transportband, die aufeinanderfolgend Substrate durch die in einer Reihe angeordneten Druckwerke fördert, wobei die Substrate mit Hilfe von Gegendruckzylindern gegen die entsprechenden Zwischenträger gedrückt werden.

Außerdem sind auf Grund des hohen Übertragungswirkungsgrades vereinfachte Konstruktionen für Mehrfarben-Druckmaschinen möglich, wie in den Patentansprüchen 8 und 9 angegeben.

Die in den verschiedenen Ausführungsformen zum Anschmelzen oder zum Fixieren verwendeten Wärmequellen können z. B. Infrarotstrahler sein, die die Strahlung auf den Zwischenträger bzw. das Substrat bündeln. Die Stelle auf dem Zwischenträger, auf die die Strahlung gebündelt wird, sollte so nahe wie möglich an der Stelle der Übertragung der Druckfarbe auf den weiteren Zwischenträger oder das Substrat liegen, damit auf dem Weg zur Übertragungsstelle möglichst wenig Wärme auf den Zwischenträger fließt bzw. die Druckfarbe nicht wesentlich stärker erwärmt werden muß, als es für die Übertragung erforderlich ist.

Für die Bündelung am besten geeignet sind Laser, deren Strahlung am Auftreffpunkt in Wärme umgewandelt wird. Durch geeignete Wahl der Strahlungswellenlänge kann man erreichen, daß die Strahlung von der Druckfarbe mit einem höheren Wirkungsgrad und von dem Zwischenträger bzw. dem Substrat mit einem niedrigeren Wirkungsgrad absorbiert wird, so daß der Zwischenträger und das Substrat möglichst wenig erwärmt werden. Eine noch gezieltere Erwärmung ist mit Hilfe eines Arrays von Lasern oder Laserdioden möglich, die in Übereinstimmung mit dem übertragenen Druckbild angesteuert werden, um nur die Druckfarbe tragenden Stellen zu erwärmen. Die zur Erzeugung eines solchen Erwärmungsmusters notwendigen Informationen sind von der Ansteuerung des oder der Schreibköpfe her bekannt. Bei einer entsprechenden Auflösung des Laserdiodenarrays kann eine pixelgenaue Wärmeübertragung durchgeführt werden, und mit Hilfe der Grauwertinformationen kann die jeweilige Farbschichtdicke berücksichtigt werden. Dadurch kann die Wärmezufuhr so bemessen werden, daß die Druckfarbe bei der Übertragung auf das Papier unabhängig von anderen Parametern überall die gleiche Temperatur aufweist und eine zuverlässige Farbübertragung gewährleistet ist.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der folgenden Beschreibung mehrerer Ausführungsbeispiele und aus der Zeichnung, auf die Bezug genommen wird. Darin zeigen:

Fig. 1 eine Prinzipskizze eines Druckwerks für Festfarbenübertragung;

Fig. 2 eine Prinzipskizze eines Druckwerks für Flüssigfarbenübertragung;

Fig. 3 eine Prinzipskizze eines Druckwerks mit einer zweistufigen Farbübertragung, nämlich einer Kombination aus einer Festfarben- und einer Flüssigfarbenübertragung;

Fig. 4 eine Prinzipskizze eines Druckwerks für eine zweistufige Flüssigfarbenübertragung;

Fig. 5 eine Prinzipskizze einer Mehrfarben-Druckmaschine mit zweistufiger Farbübertragung;

Fig. 6 eine Prinzipskizze einer weiteren Mehrfarben-Druckmaschine mit zweistufiger Farbübertragung; und

Fig. 7 und 8 verschiedene Wärmequellen, die für die Ausführungsbeispiele von Fig. 1 bis 6 geeignet sind.

In Fig. 1 sind ein Druckwerk mit einem Übertragungszylinder 1, einem schematisch dargestellten Farbwerk 2 und einem Gegendruckzylinder 3 sowie ein Substrat 4 gezeigt. Gegenüber der Oberfläche des Übertragungszylinders 1 zwischen dem Farbwerk 2 und dem Substrat 4 ist eine Wärmequelle 5 angeordnet, und gegenüber der bedruckten Seite des Substrats 4 ist eine Wärmequelle 6 angeordnet.

Im Betrieb des in Fig. 1 gezeigten Druckwerks drehen sich der Übertragungszylinder 1 und der Gegendruckzylinder 3 in den durch Pfeile angezeigten Richtungen, während eine nicht eingezeichnete Transporteinrichtung aufeinanderfolgend Substrate 4 in Pfeilrichtung zwischen dem Übertragungszylinder 1 und dem Gegendruckzylinder 3 hindurchbefördert.

An dem Farbwerk 2 werden Farbteilchen 7 in einer dem zu erzielenden Druckbild entsprechenden Verteilung auf den Übertragungszylinder 1 aufgebracht. Die Farbteilchen 7 sind in der Figur als gleich große Kugeln dargestellt, in der Praxis aber unregelmäßig geformt. Während die Farbteilchen 7 durch den Übertragungszylinder 1 weitertransportiert werden, werden sie von der darauf gerichteten Wärmequelle 5 von außen angeschmolzen, so daß zusammenhängende Farbinseln 8 entstehen. In den Farbinseln 8 haftet die Druckfarbe nach wie vor nur punktuell auf dem Übertragungszylinder 1, wie schematisch dargestellt. Solange sich diese punktuelle Haftung nicht wesentlich ändert, ist die Intensität des Anschmelzens unkritisch. Wesentlich ist, daß die Plastizität in den Farbinseln 8 von innen nach außen zunimmt, wobei ihre äußere Oberfläche noch nicht vollständig geschmolzen sein soll. Auf Grund des glasartigen Schmelzverhaltens von gebräuchlichen festen Farben lassen sich diese Bedingungen relativ leicht erfüllen.

Zwischen dem Übertragungszylinder 1 und dem Gegendruckzylinder 3 wird das Substrat 4 auf den Übertragungszylinder 1 gepreßt, wobei die Druckfarbe auf das Substrat 4 übertragen wird. Da die Druckfarbe auf ihrer von dem Übertragungszylinder 1 abgewandten Seite angeschmolzen worden ist, werden die Farbinseln 8 zusammenhängend und leicht auf das Substrat 4 übertragen. Daher können die Anpreßkräfte zwischen dem Substrat 4 und dem Übertragungszylinder 1 klein gehalten werden. Anschließend wird die Druckfarbe mit Hilfe der Wärmequelle 6 fixiert, wobei es in vielen Fällen ausreicht, die Farbinseln 8 an der Oberfläche zu erwärmen, um sie zu glätten. Alternativ oder zusätzlich kann das Substrat 4 vor dem Passieren des Übertragungszylinders 1 durch eine nicht eingezeichnete Einrichtung vorgewärmt werden.

In Fig. 2 sind ein Druckwerk mit einem Übertragungszylinder 21, einem Farbwerk 22 und einem Gegendruckzylinder 23 sowie ein Substrat 24 dargestellt. Gegenüber der Oberfläche des Übertragungszylinders 21 zwischen dem Farbwerk 22 und dem Substrat 24 ist eine Wärmequelle 25 angeordnet.

Der Übertragungszylinder 21 ist ein Gummizylinder mit einem äußeren Gummimantel 26. Das Material des Gummimantels 26 ist so gewählt, daß es ein Aufnahmevermögen für ein Silikonöl aufweist, mit dem es im wesentlichen gesättigt ist.

Der Betrieb des in Fig. 2 gezeigten Druckwerks gleicht dem von Fig. 1. Anders als in Fig. 1 bringt das Farbwerk 22 jedoch keine einzelnen Farbteilchen, sondern eine verflüssigte, bei Normaltemperatur feste Druckfarbe auf den Übertragungszylinder 21 auf. Entsprechend dem Druckbild ausgebildete Farbinseln 27 werden auf dem Weg zum Substrat 24 durch die Wärmequelle 25 oder durch Heizen des Übertragungszylinders 21 flüssig gehalten.

Am Gegendruckzylinder 23 wird der Gummimantel 26 des Übertragungszylinders 21 etwas zusammengepreßt, so daß Silikonöl ausgetrieben wird, welches die Haftung zwischen der Druckfarbe und dem Übertragungszylinder 21 aufhebt. Dadurch erfolgt keine Spaltung der Druckfarbe, und die Druckfarbe wird vollständig auf das Substrat 24 übertragen.

Nach Entlastung des Gummimantels 26 wird das Silikonöl größtenteils wieder von dem Gummimantel 26 aufgenommen. Zum Ausgleich von etwaigen Verlusten wird eine nicht eingezeichnete Ölzufuhreinrichtung vorgesehen.

Falls erforderlich, kann auch in diesem Ausführungsbeispiel das Substrat 24 vor dem Passieren des Übertragungszylinders 21 durch eine nicht eingezeichnete Einrichtung vorgewärmt werden.

In Fig. 3 sind ein Druckwerk mit einem ersten Übertragungszylinder 30, einem zweiten Übertragungszylinder 31, einem Farbwerk 32 und einem Gegendruckzylinder 33 sowie ein Substrat 34 dargestellt. Gegenüber der Oberfläche des ersten Übertragungszylinders 30 zwischen dem Farbwerk 32 und dem zweiten Übertragungszylinders 31 ist eine Wärmequelle 35 angeordnet, und gegenüber der Oberfläche des zweiten Übertragungszylinders 31 zwischen dem ersten Übertragungszylinder 30 und dem Substrat 34 ist eine Wärmequelle 36 angeordnet. Der zweite Übertragungszylinder 31 weist einen Silikonöl enthaltenden Gummimantel 37 auf, wie in Verbindung mit Fig. 2 beschrieben.

Im Betrieb des in Fig. 3 gezeigten Druckwerks drehen sich der erste Übertragungszylinder 30, der zweite Übertragungszylinder 31 und der Gegendruckzylinder 33 in den durch Pfeile angezeigten Richtungen, während eine nicht eingezeichnete Transporteinrichtung aufeinanderfolgend Substrate 34 in Pfeilrichtung zwischen dem zweiten Übertragungszylinder 31 und dem Gegendruckzylinder 33 hindurchbefördert.

An dem Farbwerk 32 werden Farbteilchen 38 entsprechend einem latenten Druckbild, das auf eine nicht näher beschriebene Weise von einem schematisch dargestellten Schreibkopf 39 erzeugt wird, auf den ersten Übertragungszylinder 30 aufgebracht. Die Übertragung der Druckfarbe auf den zweiten Übertragungszylinder 31 erfolgt auf die gleiche Weise wie in Verbindung mit Fig. 1 beschrieben. An dem zweiten Übertragungszylinder 31 wird die Druckfarbe mittels der Wärmequelle 36 und/oder durch Heizen des Übertragungszylinders 31 vollständig geschmolzen und dann auf die gleiche Weise wie in Verbindung mit Fig. 2 beschrieben auf das Substrat 34 übertragen.

Bei der in Fig. 3 gezeigten Anordnung ist es ferner möglich, auf ein Trennmittel zu verzichten, wenn die Farbübertragung vom zweiten Übertragungszylinder 31 auf das Substrat 34 ebenfalls analog zu Fig. 1 durchgeführt wird, also durch Anschmelzen auf der Außenseite mit Hilfe der Wärmequelle 36, während die Innenseite der Druckfarbe auf dem Übertragungszylinder 31 abgeschreckt wird. Die auf Grund des vorhergehenden Anschmelzens vergrößerte Haftung auf dem zweiten Übertragungszylinder 31 wird durch die wesentlich größere Haftung auf dem Substrat 34 zumindest wettgemacht. Auch in diesem Fall ist eine vollständige Farbübertragung möglich, gegebenenfalls unterstützt durch geeignete zusätzliche Maßnahmen, wie ein Vorwärmen des Substrats 34. Anstelle der in Fig. 3 dargestellten Kombination aus einer Festfarben- und einer Flüssigfarbenübertragung wird also eine zweistufige Übertragung von mehr oder weniger fester Druckfarbe realisiert.

In Fig. 4 sind ein Druckwerk mit einem ersten Übertragungszylinder 40, einem zweiten Übertragungszylinder 41, einem Farbwerk 42 und einem Gegendruckzylinder 43 sowie ein Substrat 44 dargestellt. Der erste Übertragungszylinder 40 weist einen Mantel 45 auf, der für ein Trennmittel durchlässig ist, das von einer Zufuhreinrichtung 46 zugeführt wird. Die Zufuhreinrichtung 46 ist hier schematisch innerhalb des Mantels 45 des Übertragungszylinders 40 dargestellt, kann aber auch angrenzend an seine äußere Oberfläche angeordnet sein, um die Menge des in dem porösen Mantel 45 gespeicherten Trennmittels im Betrieb konstant zu halten. Wird der Druckfarbe selbst ein Trennmittel zugesetzt, so stellt sich im Betrieb automatisch ein Gleichgewicht ein. Der zweite Übertragungszylinder 41 weist einen Silikonöl enthaltenden Gummimantel 47 auf, wie in Verbindung mit Fig. 2 beschrieben.

Der Betrieb des in Fig. 4 gezeigten Druckwerks gleicht dem von Fig. 3. Anders als in Fig. 1 bringt das Farbwerk 42 jedoch keine einzelnen Farbteilchen, sondern eine verflüssigte Druckfarbe auf den ersten Übertragungszylinder 40 auf. In Übereinstimmung mit einem von einem Schreibkopf 48 erzeugten latenten Druckbild werden auf dem ersten Übertragungszylinder 40 Farbinseln 49 gebildet, die auf ihrem weiteren Weg über den zweiten Übertragungszylinder 41 auf das Substrat 44 flüssig gehalten werden, z. B. durch Heizen der Übertragungswalzen 40, 41.

Bei der Übertragung der Druckfarbe vom ersten Übertragungszylinder 40 auf den zweiten Übertragungszylinder 41 und vom zweiten Übertragungszylinder 41 auf das Substrat 44 wird jeweils ein Trennmittel verwendet, wie in Verbindung mit Fig. 2 beschrieben, wobei allerdings konstruktiv dafür gesorgt worden ist, daß der erste Übertragungszylinder 40 eine harte Oberfläche aufweist, die durch den Schreibkopf 48 beschreibbar ist.

Die obigen Ausführungsbeispiele für eine Übertragung von Druckfarbe in flüssiger Form sind zwar in bezug auf eine verflüssigte, bei Normaltemperatur feste Druckfarbe beschrieben worden, sie eignen sich grundsätzlich aber auch für eine Übertragung von Druckfarbe, die bei Normaltemperatur flüssig ist.

In Fig. 5 sind vier erste Übertragungszylinder 50, ein zweiter Übertragungszylinder 51, ein Gegendruckzylinder 52 sowie ein Substrat 53 dargestellt. Die vier ersten Übertragungszylinder 50 sind hintereinander am Umfang des zweiten Übertragungszylinder 51 angeordnet, und am Umfang jedes ersten Übertragungszylinders 50 sind jeweils ein Farbwerk 54 und ein Schreibkopf 55 angeordnet. Außerdem ist am Umfang jedes Übertragungszylinders 50, 51 jeweils eine Wärmequelle angeordnet.

Im Betrieb des in Fig. 5 gezeigten Druckwerks drehen sich die ersten Übertragungszylinder 50, der zweite Übertragungszylinder 51 und der Gegendruckzylinder 52 in den durch Pfeile angezeigten Richtungen, während eine nicht eingezeichnete Transporteinrichtung aufeinanderfolgend Substrate 53 in Pfeilrichtung zwischen dem zweiten Übertragungszylinder 51 und dem Gegendruckzylinder 52 hindurchbefördert.

Die Druckfarben werden jeweils im wesentlichen wie in Verbindung mit Fig. 3 oder, in diesem Zusammenhang nicht dargestellt, wie in Verbindung mit Fig. 4 beschrieben übertragen, wobei bei einer Umdrehung des zweiten Übertragungszylinders 51 alle vier Druckfarben übertragen werden.

In Fig. 6 sind ein erster Übertragungszylinder 60, ein zweiter Übertragungszylinder 61, ein Gegendruckzylinder 62 sowie ein Substrat 63 dargestellt. Der Umfang des zweiten Übertragungszylinders 61 ist viermal so groß wie der Umfang des ersten Übertragungszylinders 60. Am Umfang des ersten Übertragungszylinders 60 sind vier Farbwerke 64 und ein Schreibkopf 65 angeordnet. Außerdem ist am Umfang jedes Übertragungszylinders 60, 61 jeweils eine Wärmequelle angeordnet.

Im Betrieb des in Fig. 5 gezeigten Druckwerks drehen sich der erste Übertragungszylinder 60, der zweite Übertragungszylinder 61 und der Gegendruckzylinder 62 in den durch Pfeile angezeigten Richtungen, während eine nicht eingezeichnete Transporteinrichtung aufeinanderfolgend Substrate 63 in Pfeilrichtung zwischen dem zweiten Übertragungszylinder 61 und dem Gegendruckzylinder 62 hindurchbefördert.

Die Druckfarben werden jeweils im wesentlichen wie in Verbindung mit Fig. 3 oder, in diesem Zusammenhang nicht dargestellt, wie in Verbindung mit Fig. 4 beschrieben übertragen, wobei bei jeder Umdrehung des Übertragungszylinders 60 eine Druckfarbe auf den Übertragungszylinder 61 übertragen wird.

Wie man aus Fig. 5 bzw. 6 sieht, ergeben diese Ausführungsbeispiele Mehrfarben-Druckmaschinen mit zweistufiger Farbübertragung, bei denen mehrere Übertragungszylinder eingespart werden.

Für die in den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen verwendeten Wärmequellen kommen z. B. Infrarotstrahler in Betracht. Weitere, besonders geeignete Wärmequellen werden in Verbindung mit Fig. 7 und 8 beschrieben.

Fig. 7 zeigt schematisch einen Übertragungszylinder 70, ein Substrat 71, das in Pfeilrichtung transportiert wird, und einen Laser 72 zum äußeren Anschmelzen von Druckfarbe, die von dem Übertragungszylinder 70 auf das Substrat 71 übertragen wird. Der Laser 72 ist z. B. ein Kohlendioxidlaser, dessen Strahlung entlang der gestrichelten Linie in den Spalt zwischen dem Übertragungszylinder 70 und dem Substrat 71 zielt, wo sie von der Druckfarbe absorbiert und in Wärme umgewandelt wird. An den spitz zusammen laufenden Oberflächen des Übertragungszylinders 70 und des Substrats 71 findet mehrfache Reflexion in Richtung auf die Übertragungsstelle statt, so daß die Strahlungsenergie sehr nahe an die Übertragungsstelle herangeführt wird. Die Strahlung wird durch Linsen oder Spiegel gleichmäßig über die Länge des Spalts verteilt, und/oder es werden entlang der Länge des Übertragungszylinders 70 mehrere Laser 72 vorgesehen.

Zumindest im Falle der weiter oben beschriebenen Farbübertragung durch Anschmelzen wird die Strahlung möglichst stark gebündelt d. h. auf einen möglichst schmalen linienförmigen Bereich längs des Übertragungszylinders 70 konzentriert. Dies gilt auch bzw. besonders für einen Fall in dem die Strahlung nicht reflexionsunterstützt direkt in den Spalt zwischen dem Übertragungszylinder 70 und dem Substrat 71 gerichtet wird, sondern ein (möglichst kleines) Stück vor der Übertragungsstelle auftrifft. Mit Hilfe von Lasern läßt sich eine linienförmige Bestrahlungsfläche mit einer Breite im Mikrometerbereich erreichen, so daß die an der Bestrahlungsfläche vorbeilaufende Druckfarbe nur sehr kurzzeitig mit Strahlungsenergie beaufschlagt wird. Dadurch wird gewährleistet, daß die Druckfarbe tatsächlich nur auf ihrer äußeren Oberfläche erwärmt und somit nur auf der Oberfläche angeschmolzen wird.

Bei Verwendung eines Kohlendioxidlasers wird die Strahlung auf jeden Fall von der Druckfarbe absorbiert. Polymere Farbstoffe absorbieren aber auch kurzwelligeres Licht, so daß z. B. auch ND-YAG-Laser verwendet werden können. Das kurzwellige Licht hat den Vorteil, daß gezielt die einzelnen Farbinseln auf dem Übertragungszylinder 70 erwärmt werden können, bei maximaler Schonung des Substrats 71 und minimaler Erwärmung des Übertragungszylinders 70. Der letztere Aspekt ist besonders wichtig, wenn der Übertragungszylinder 70 ein Entwicklungszylinder ist, der bei einer Erwärmung an der Übertragungsstelle anschließend wieder gekühlt werden muß, um eine einwandfreie Entwicklung sicherzustellen.

Ein Ausführungsbeispiel für eine gezielte Erwärmung der Farbinseln, die eine gleichmäßige Erwärmung von Druckfarbe ermöglicht, die sowohl mit örtlich unterschiedlicher Verteilung als auch mit unterschiedlicher Dicke vorliegt, wird anhand von Fig. 8 erläutert.

Fig. 8 zeigt schematisch einen Übertragungszylinder 80, ein Substrat 81, das in Pfeilrichtung transportiert wird, und ein Laserdiodenarray 82 zum äußeren Anschmelzen von Druckfarbe, die von dem Übertragungszylinder 80 auf das Substrat 81 übertragen wird. Das Laserdiodenarray 82 erstreckt sich längs der Länge des Übertragungszylinders 80, wobei es dicht am Übertragungszylinder 80 und möglichst nahe an der Übertragungsstelle auf das Substrat 81 angeordnet ist.

Das Laserdiodenarray 82 wird von einer Steuereinrichtung 84 angesteuert, die von einem nicht gezeigten Druckmaschinenrechner die gleichen Bildinformationen einschließlich der Grauwerte empfängt, die auch dem oder den Schreibköpfen des Druckwerks zugeführt werden. Die Steuereinrichtung 84 steuert das Laserdiodenarray 82 unter Berücksichtigung des zeitlichen Versatzes so an, daß die Farbschicht auf dem Übertragungszylinder 80 entsprechend ihrer Flächenverteilung und ihrer jeweiligen Dicke mit Wärme versorgt wird.

Auf diese Weise kann erreicht werden, daß die Druckfarbe im Augenblick der Übertragung von dem Übertragungszylinder 80 auf das Substrat 81 überall die gleich Temperatur aufweist. Bis auf die Wärme, die auf dem kurzen Weg zur Übertragungsstelle von der Druckfarbe auf den Übertragungszylinder 80 fließt, nimmt der Übertragungszylinder 80 keine Wärme auf.

Die gezielte Erwärmung erfolgt am genauesten, wenn die Pixelauflösung des Laserdiodenarrays 82 gleich der Schreibkopfauflösung ist. Anstelle eines Arrays mit einzeln ansteuerbaren Laserdioden im Pixelabstand kann z. B. auch ein einzelner, kontinuierlich strahlender Laser mit einem abtastenden Spiegel und einem schaltbaren Filter verwendet werden.

Ein ähnlich wie das Laserdiodenarray 82 aufgebautes und angesteuertes Laserdiodenarray 83 kann hinter der Übertragungsstelle über dem Substrat 81 angeordnet sein. Das Laserdiodenarray 83 glättet bzw. fixiert die auf das Substrat 81 übertragene Druckfarbe gleichmäßig entsprechend ihrer Verteilung auf dem Substrat 81, ohne daß dieses direkt erwärmt wird.

Anstelle des Laserdiodenarrays 82 können auch ein oder mehrere kontinuierlich arbeitende Laser verwendet werden, z. B. Kohlendioxidlaser, welche die auf das Substrat 81 übertragene Druckfarbe linienförmig bestrahlen, ähnlich wie in Verbindung mit dem Übertragungszylinder 70 beschrieben. Durch die kurzzeitige Strahlungseinwirkung beim Vorbeilauf der Substrate 81 wird die Druckfarbe auf ihrer Oberfläche angeschmolzen, was zum Fixieren im allgemeinen ausreicht, jedoch verhindert, daß zu viel Feuchtigkeit aus dem Papier austritt.

Bei allen vorstehend beschriebenen Erwärmungsmethoden können die Laserwellenlänge und die Zusammensetzung der Druckfarbe aufeinander abgestimmt werden, so daß die Druckfarbe mit einem möglichst hohen Wirkungsgrad erwärmt wird, während gleichzeitig der Übertragungszylinder bzw. das Papier möglichst wenig erwärmt wird. Auf diese Weise trocknet das Papier nicht aus.

Bezugszeichenliste

1 Übertragungszylinder
2 Farbwerk
3 Gegendruckzylinder
4 Substrat
5 Wärmequelle
6 Wärmequelle
7 Farbteilchen
8 Farbinseln
21 Übertragungszylinder
22 Farbwerk
23 Gegendruckzylinder
24 Substrat
25 Wärmequelle
26 Gummimantel
27 Farbinseln
30 erster Übertragungszylinder
31 zweiter Übertragungszylinder
32 Farbwerk
33 Gegendruckzylinder
34 Substrat
35 Wärmequelle
36 Wärmequelle
37 Gummimantel
38 Farbteilchen
39 Schreibkopf
40 erster Übertragungszylinder
41 zweiter Übertragungszylinder
42 Farbwerk
43 Gegendruckzylinder
44 Substrat
45 Mantel
46 Zufuhreinrichtung
47 Gummimantel
48 Schreibkopf
49 Farbinseln
50 erster Übertragungszylinder
51 zweiter Übertragungszylinder
52 Gegendruckzylinder
53 Substrat
54 Farbwerk
55 Schreibkopf
60 erster Übertragungszylinder
61 zweiter Übertragungszylinder
62 Gegendruckzylinder
63 Substrat
64 Farbwerke
65 Schreibkopf
70 Übertragungszylinder
71 Substrat
72 Laser
80 Übertragungszylinder
81 Substrat
82 Laserdiodenarray
83 Laserdiodenarray
84 Steuereinrichtung

Claims (17)

1. Verfahren zur Übertragung von Druckfarbe von einem Zwischenträger auf einen weiteren Zwischenträger oder auf ein Substrat, wobei die Druckfarbe in einem körnigen Zustand auf dem Zwischenträger haftet, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckfarbe auf ihrer von dem Zwischenträger (1; 30; 31; 50; 60) abgewandten Seite angeschmolzen wird, bevor sie auf den weiteren Zwischenträger (31; 51; 61) oder das Substrat (4; 34) übertragen wird.

2. Verfahren zur Übertragung von Druckfarbe von einem Zwischenträger auf einen weiteren Zwischenträger oder auf ein Substrat, wobei die Druckfarbe in einem wenigstens teilweise flüssigen Zustand auf dem Zwischenträger haftet, dadurch gekennzeichnet, daß die Haftung der Druckfarbe auf dem Zwischenträger (21; 40; 41) vor und/oder während der Übertragung auf den weiteren Zwischenträger (41) oder das Substrat (24; 44) durch ein Trennmittel verringert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenträger (21; 31; 41) eine äußere elastische Schicht (26; 37; 47) aufweist, in der das Trennmittel enthalten ist, und daß das Trennmittel an die Oberfläche der elastischen Schicht getrieben wird, wenn der Zwischenträger und der weitere Zwischenträger oder das Substrat gegeneinandergedrückt werden.

4. Vorrichtung zur Übertragung von Druckfarbe von einem Farbwerk über einen Zwischenträger auf einen weiteren Zwischenträger oder auf ein Substrat, dadurch gekennzeichnet, daß gegenüber einer Oberfläche des Zwischenträgers, die sich zwischen dem Farbwerk und dem weiteren Zwischenträger oder dem Substrat erstreckt, eine Wärmequelle (5; 25; 35; 36) angeordnet ist.

5. Vorrichtung zur Übertragung von Druckfarbe von einem Farbwerk über einen Zwischenträger auf einen weiteren Zwischenträger oder auf ein Substrat, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenträger (21; 31; 40; 41) für ein Trennmittel durchlässig ist und/oder ein Speichervermögen für ein Trennmittel aufweist.

6. Vorrichtung zur Übertragung von Druckfarbe von einem Farbwerk auf ein Substrat, mit einem ersten Zwischenträger, der angrenzend an das Farbwerk angeordnet ist, und einem zweiten Zwischenträger, der so angeordnet ist, daß er den ersten Zwischenträger und ein durch eine Druckmaschine transportiertes Substrat berührt, dadurch gekennzeichnet, daß gegenüber einer Oberfläche des ersten Zwischenträgers (30), die sich zwischen dem Farbwerk und dem zweiten Zwischenträger (31) erstreckt, eine Wärmequelle (35) angeordnet ist, und dadurch, daß weiterhin eine Wärmequelle (36) gegenüber einer Oberfläche des zweiten Zwischenträgers angeordnet ist, die sich zwischen dem ersten Zwischenträger und dem Substrat (34) erstreckt, und/oder der zweite Zwischenträger (31) auf seiner der Druckfarbe zugewandten Seite für ein Trennmittel durchlässig ist.

7. Vorrichtung zur Übertragung von Druckfarbe von einem Farbwerk auf ein Substrat, mit einem ersten Zwischenträger, der angrenzend an das Farbwerk angeordnet ist, und einem zweiten Zwischenträger, der so angeordnet ist, daß er den ersten Zwischenträger und ein durch eine Druckmaschine transportiertes Substrat berührt, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl der erste Zwischenträger (40) als auch der zweite Zwischenträger (41) auf seiner der Druckfarbe zugewandten Seite für ein Trennmittel durchlässig ist.

8. Druckmaschine mit mehreren Farbwerken, gekennzeichnet durch mehrere erste Zwischenträger (50), die jeweils angrenzend an eines der Farbwerke (54) angeordnet sind, und einen zweiten Zwischenträger (51), der so angeordnet ist, daß er sämtliche ersten Zwischenträger und ein durch die Druckmaschine transportiertes Substrat (53) berührt, wobei jeder erste Zwischenträger gemäß einem der Ansprüche 4 oder 5 ausgebildet ist und wobei weiterhin eine Wärmequelle gegenüber einer Oberfläche des zweiten Zwischenträgers angeordnet ist, die sich zwischen dem oder den ersten Zwischenträgern und dem Substrat erstreckt, und/oder wobei der zweite Zwischenträger auf seiner der Druckfarbe zugewandten Seite für ein Trennmittel durchlässig ist.

9. Druckmaschine mit mehreren Farbwerken, gekennzeichnet durch einen ersten Zwischenträger (60), an den angrenzend die Farbwerke (64) angeordnet sind, und einen zweiten Zwischenträger (61), der so angeordnet ist, daß er den ersten Zwischenträger und ein durch die Druckmaschine transportiertes Substrat (63) berührt, wobei der erste Zwischenträger gemäß einem der Ansprüche 4 oder 5 ausgebildet ist und wobei weiterhin eine Wärmequelle gegenüber einer Oberfläche des zweiten Zwischenträgers angeordnet ist, die sich zwischen dem oder den ersten Zwischenträgern und dem Substrat erstreckt, und/oder wobei der zweite Zwischenträger auf seiner der Druckfarbe zugewandten Seite für ein Trennmittel durchlässig ist.

10. Vorrichtung bzw. Druckmaschine nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der das Substrat berührende Zwischenträger (21; 31; 41) eine äußere elastische Schicht (26; 37; 47) aufweist, in der das Trennmittel enthalten ist.

11. Vorrichtung bzw. Druckmaschine nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Trennmittel eine farbabweisende Flüssigkeit ist.

12. Vorrichtung bzw. Druckmaschine nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Trennmittel Silikonöl ist.

13. Vorrichtung bzw. Druckmaschine nach einem der Ansprüche 4 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Zwischenträger jeweils ein rotierender Übertragungszylinder (1; 21; 30; 31; 40; 41; 50; 51; 60; 61) oder ein um einen Zylinder umlaufendes Band sind.

14. Vorrichtung bzw. Druckmaschine nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß gegenüber der Substratseite, auf der sich die Oberfläche eines rotierenden Übertragungszylinders oder umlaufenden Bandes abwälzt, jeweils ein Gegendruckzylinder (3; 23; 33; 43; 52; 62) gelagert ist.

15. Vorrichtung bzw. Druckmaschine nach einem der Ansprüche 4 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmequelle (5; 6; 25; 35; 36) so ausgebildet ist, daß sie Strahlung auf den Zwischenträger (1; 21; 30; 31) bzw. das Substrat (4) bündelt.

16. Vorrichtung bzw. Druckmaschine nach Anspruch 1 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmequelle ein Laser (72) oder ein Array (82; 83) von Lasern oder Laserdioden ist.

17. Vorrichtung bzw. Druckmaschine nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Laser oder das Array von Lasern oder Laserdioden mit einer Steuereinrichtung (84) verbunden sind, die Steuersignale erzeugt, die der Verteilung der Druckfarbe auf dem Zwischenträger bzw. dem Substrat entsprechen.