DE202011104618U1

DE202011104618U1 - Toner zum elektrophotographischen Drucken von elektrischen Leiterbahnen

Info

Publication number: DE202011104618U1
Application number: DE201120104618
Authority: DE
Original assignee: Eastman Kodak Co
Current assignee: Eastman Kodak Co
Priority date: 2011-08-17
Filing date: 2011-08-17
Publication date: 2012-05-02
Anticipated expiration: 2021-08-18

Abstract

Ein Toner für die Verwendung beim elektrophotographischen Drucken wobei der Toner eine Zusammensetzung hat, die 60–90 Gewichts-% eines Gemenges metallischer Teilchen und Fritteteilchen und 10–40 Gewichts-% polymere Bindemittelteilchen umfasst, wobei das Gemenge 40–95 Gewichts-% metallische Teilchen und 5–60 Gewichts-% Fritteteilchen enthält.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Diese Erfindung betrifft das Gebiet des elektrophotographischen Druckens und spezieller die Herstellung von elektrischen Leiterbahnen auf Hochtemperatursubstraten.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Elektrophotographie ist ein zweckdienliches Verfahren um Bilder und andere Muster, wie ein Papierstück oder -blatt oder einem anderen ebenen Medium, Glas, Stoff, Metall oder weiteren Gegenständen wie sie weiter unten beschrieben werden auf einem Empfänger (oder ”zu bebildernden Substrat” bzw. ”Bedruckstoff”) zu drucken. Bei diesem Prozess wird ein elektrostatisches latentes Bild auf einem Photorezeptor erzeugt indem der Photorezeptor gleichmäßig aufgeladen wird und danach ausgewählte Bereiche von der gleichförmigen Ladung entladen werden um ein elektrostatisches Ladungsmuster (ein „latentes Bild”) zu erhalten, das dem gewünschten Bild entspricht.
Nachdem das latente Bild geformt ist werden geladene Tonerteilchen in die Nähe des Photorezeptors gebracht und vom latenten Bild angezogen um das latente Bild zu einem sichtbaren Bild zu entwickeln. Es sei angemerkt, dass, abhängig von der Zusammensetzung der Tonerteilchen (z. B. bei klarem Toner) das sichtbare Bild mit bloßem Auge nicht sichtbar sein kann.
Nachdem das latente Bild auf dem Photorezeptor in ein sichtbares Bild entwickelt worden ist wird ein geeigneter Empfänger in die Nähe des sichtbaren Bildes gebracht. Ein geeignetes elektrisches Feld wird angelegt um die Tonerteilchen des sichtbaren Bildes auf den Empfänger zu übertragen, um das gewünschte Druckbild auf dem Empfänger zu formen. Der bilderzeugende Prozess wird üblicherweise viele Male wiederholt, wobei wieder verwendbare Photorezeptoren verwendet werden.
Der Empfänger wird dann aus der Nähe bzw. der betrieblichen Zuordnung zum Photorezeptor entfernt und wird mit Hitze oder Druck beaufschlagt, um das Druckbild auf Dauer auf dem Empfänger anzuheften („aufzuschmelzen”).
Elektrophotographische (EP) Druckmaschinen transportieren üblicherweise den Empfänger am Photorezeptor entlang um das Druckbild zu formen. Die Bewegungsrichtung des Empfängers wird üblicherweise als die Langsamscan- bzw. Langsamabtastungs-, Prozess- oder Bahnrichtung bezeichnet. Dies ist typischerweise die vertikale (Y) Richtung eines im Hochformat ausgerichteten Empfängers. Die Richtung senkrecht zur langsamem Abtastrichtung wird die Schnellscan- bzw. Schnellabtastungs-, Quer-zum-Prozess- oder Quer-zur-Spur-Richtung genannt und ist üblicherweise die horizontale (X) Richtung eines im Hochformat ausgerichteten Empfängers. „Abtasten” bzw. ”Scan” bedeutet nicht, dass irgendwelche Komponenten sich über den Empfänger bewegen oder tasten sondern diese Ausdrucksweise ist in der Technik üblich.
Elektrophotographische (EP) Druckmaschinen werden üblicherweise verwendet um Texte, Fotos und graphische Bilder herzustellen. Ebenso wurde vorgeschlagen elektrophotographische Druckmaschinen zur Herstellung von elektrischen Leiterbahnen z. B. für Antennenstrukturen zu verwenden.
WO 2009 080 087 A beschreibt eine Methode mit Hilfe einer elektrophotographischen Druckmaschine eine Antennenstruktur für eine RFID-Anordnung herzustellen und einen Trockentoner zur Verwendung in einer elektrophotographischen Druckmaschine zur Herstellung einer solchen Antennenstruktur. Der Trockentoner besteht aus Tonerteilchen, die zusammengesetzt sind aus polymeren Binderteilchen und Metallteilchen. Elektrische Leiterbahnen, die aus einem derartigen Trockentoner hergestellt werden sind wahrscheinlich spröde wenn sie hohen Temperaturen ausgesetzt sind.
Buettner et. al. "Laser Printing of RFID Antenna Coils on Ceramic" in 2011 IMAPS/ACerS 7th CICMT International Conference and Exhibition, beschreiben einen Silbertoner unter Verwendung eines Glasbindemittels zum Drucken auf einem keramischen Empfänger. Elektrische Leiterbahnen, die aus einem derartigen Silbertoner hergestellt werden, bilden dadurch wahrscheinlich Risse beim Aushärten oder Brennen, wie es von Büttner et al. beschrieben wird.
US 6 110 632 beschreibt einen Toner, der anorganische keramische Farbe enthält, der verwendet wird zum Drucken von Dekorbögen für das Dekorieren von Waren wie Tisch- und Gebrauchsporzellan. Der Toner enthält einen organischen polymerischen Stoff und keramisches Farbmittel; das Farbmittel enthält ein keramisches Pigment und Glas-Fritte.
Es besteht deshalb ein Bedarf für einen verbesserten Weg, eine elektrische Leiterbahn auf einem Hochtemperaturträger herzustellen und für einen entsprechenden Toner, der nutzbar ist, um haltbare elektrische Leiterbahnen mit einer elektrophotographischen Druckmaschine herzustellen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Entsprechend einem Aspekt dieser Erfindung wird ein Toner zur Verwendung in einem elektrophotographischen Druckprozess zur Verfügung gestellt, wobei der Toner einen Zusammensetzung von Gewichts- 60–90% eines Gemenges aus Metallteilchen und Fritteteilchen und einen Anteil von 10–40 Gewichts-% von polymerischen Binderteilchen enthält, wobei das Gemenge aus Anteilen von 40–95 Gewichts-% Metallteilchen und 5–60 Gewichts-% Fritteteilchen besteht.
Entsprechend eines anderen Aspekts dieser Erfindung wird eine Methode zur Herstellung einer elektrischen Leiterbahn auf einem Hochtemperaturträger unter Verwendung einer elektrophotographischen Druckmaschine zur Verfügung gestellt. Die Methode schließt ein, dass eine Tonerzusammensetzung zur Verfügung gestellt wird, die einen Anteil von 60–90 Gewichts-% eines Gemenges aus Metallteilchen und Fritteteilchen und einen Anteil von 10–40 Gewichts-% polymerischer Binderteilchen enthält, wobei das Gemenge einen Anteil von 40–95 Gewichts-% Metallteilchen und 5–60 Gewichts-% Fritteteilchen enthält, eine kontinuierliche Schicht aus dieser Tonerzusammensetzung in Form eines ausgewählten Musters auf dem Substrat mit Hilfe der elektrophotographischen Druckmaschine aufgebracht wird und der Metalltoner bzw. metallische Toner ausgehärtet wird indem der metallische Toner aufgeheizt wird, so dass die Metallteilchen eine elektrische Leiterbahn bilden.
Der Empfänger kann ein Hochtemperatursubstrat sein, wobei in diesem Falle der Toner auf dem Substrat ausgehärtet werden kann indem der Toner erhitzt wird, so dass die metallischen Teilchen die elektrische Leiterbahn bilden. Es ist ebenso möglich, dass der Empfänger nicht aus dem Hochtemperatursubstrat ist, wobei dann der Toner auf das Hochtemperatursubstrat übertragen wird bevor er darauf ausgehärtet wird. Die Methode kann eine spezifische Tonerzusammensetzung verwenden, die metallische Teilchen aufweist, die zweckdienlich sind um elektrische Leiterbahnen zu bilden und polymere Binderteilchen um die Teilchen für das anfängliche Drucken zu verbinden und Fritteteilchen um die metallischen Teilchen nach dem Aushärten zu verbinden.
Die Erfindung ermöglicht vorteilhafterweise haltbare elektrische Leiterbahnen, die mit einem elektrophotographischen Druckprozess hergestellt werden können, der eine große Flexibilität in Bezug auf das Layout elektrischer Leiterbahnen ermöglicht.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die oben beschriebenen sowie andere Ziele, Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlicher im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung und den Zeichnungen in denen soweit möglich – eine identische Nummerierung der Bezugszeichen verwendet wurde um identische Merkmale zu bezeichnen und worin:
1 einen Aufriss eines elektrophotographischen Reproduktionsgerätes entsprechend einer Ausführungsform darstellt;
2 einen Aufriss des bilderzeugenden Teiles des reprographischen Apparates von darstellt; und
3–4 Flussdiagramme darstellen, die Sequenzen von Schritten zeigen, um eine elektrische Leiterbahn auf einem Empfängermaterial herzustellen, und zwar unter Verwendung einer elektrophotographischen Druckmaschine entsprechend unterschiedlichen Ausführungsformen.
Die anliegenden Zeichnungen dienen der bildlichen Darstellung und sind nicht notwendigerweise maßstabsgerecht.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
So wie hier verwendet sind ”Tonerteilchen” Teilchen aus einem oder mehreren Material(ien), die von einer EP Druckmaschine auf einen Empfänger übertragen werden um einen gewünschten Effekt oder eine gewünschte Struktur (z. B. ein Druckbild, Textur, Muster oder Beschichtung) auf dem Empfänger zu erzeugen. Tonerteilchen können aus größeren Festkörpern gemahlen werden oder chemisch hergestellt werden (z. B. durch Fällung bzw. Ausscheidung aus einer Lösung eines Pigmentes und eines Dispergiermittels unter Verwendung eines organischen Lösemittels), wie aus dem Stand der Technik bekannt. Der Durchmesser von Tonerteilchen kann sich über einen Bereich erstrecken z. B. kleiner als 8 μm, im Bereich von 10–15 μm, zu größeren Durchmessern bis etwa 30 μm, oder größer (”Durchmesser” bezieht sich auf den volumenbezogenen Zentralwert bzw. Median des Durchmessers so wie er bestimmt wird von einem Gerät wie einem Coulter Multisizer). Beispielsweise können Tonerteilchen eines volumenbezogenen Zentralwerts gemessen mit einem Coulter Multisizer zwischen 5 und 3 μm insbesondere vorteilhaft in Betracht gezogen werden um eine elektrische Leiterbahn herzustellen.
”Toner” bezieht sich auf eine Zusammensetzung von Materialien, die Tonerteilchen bilden können, und die ein Bild, ein Muster oder eine Beschichtung bilden können, sobald sie auf einem Abbildungsglied bzw. -element abgelagert werden, was einen Photorezeptor, einen Photoleiter oder eine elektrostatisch aufgeladene oder eine magnetische Oberfläche mit einschließt. Toner kann vom Abbildungsglied auf einen Empfänger übertragen werden. Toner wird auch im Stand der Technik als markierende Teilchen, Trockentinte oder Entwickler bezeichnet aber es muss beachtet werden, das hier Entwickler anders benutzt wird wie es weiter unten beschrieben wird. Toner kann eine trockene Mischung von Teilchen oder eine Suspension von Teilchen in einer flüssigen Toner-Grundlage sein.
In dieser Anmeldung werden Toner in metallische und nichtmetallische Toner eingeteilt. Wie hier verwendet ist ein metallischer Toner ein Toner, der eine ausreichende Menge metallischer Teilchen enthält die in der Lage sind ausgehärtet eine elektrische Leiterbahn zu bilden indem sie eine zusammenhängende Kette metallischer Teilchen bilden. Solch eine kontinuierliche Kette kann Inseln anderer Materialien enthalten, Auslassungen bzw. Leerstellten, Unregelmäßigkeiten, Verunreinigungen in der kontinuierlichen Kette solange die Kette es zulässt, dass elektrischer Strom durch sie passieren kann. Eine besondere metallische Tonerzusammensetzung wird detaillierter weiter unten in dieser Anmeldung beschrieben. Wie hier verwendet, wird ein nicht metallischer Toner als ein Toner angesehen, der keine metallischen Teilchen enthält oder nur so einen kleinen Anteil metallischer Teilchen, der nicht ausreicht nach dem Aushärten eine elektrische Leiterbahn zu formen.
Toner enthält Tonerteilchen und kann andere Teilchen enthalten. Jedes der Teilchen im Toner kann unterschiedlich sein und unterschiedliche Eigenschaften haben. Solche Eigenschaften können Folgendes einschließen, eine Absorption einstrahlender elektromagnetischer Strahlung (z. B. Teilchen, die Farbmittel wie Farbstoffe und Pigmente enthalten), Absorption von Feuchtigkeit oder von Gasen (z. B. Trocknungsmittel oder Getter- bzw. Fangstoffe), Unterdrückung von Bakterienwachstum (z. B. Biozide, insbesondere nützlich in Flüssigtonersystemen), Haftung am Empfänger (z. B. Binder bzw. Bindemittel), elektrische Leitfähigkeit oder niedrige magnetische Reluktanz (z. B. Metallteilchen), elektrischer Widerstand, Textur, Glanz, magnetische Remanenz, Fluoreszenz, Widerstandsfähigkeit gegen Ätzmittel und andere Eigenschaften von additiven bzw. Zusatzstoffen, die im Stand der Technik bekannt sind.
In verschiedenen Ausführungsformen, hat der metallische Toner eine Zusammensetzung, die 60–90 Gewichts-% (Gew.-%) eines Gemenges aus metallischen Teilchen und Fritteteilchen und 10–40 Gewichts-% polymerischen Binderteilchen aufweist, wobei das Gemenge 40–95 Gewichts-% Metallteilchen und 5–60% Fritteteilchen aufweist. Das Gemenge kann unterschiedlich gebildet werden. Es muss nicht vorgemischt und dann mit dem polymerischen Binder bzw. Bindemittel gemischt werden. Die Metallteilchen und die Fritteteilchen können Komplexe bilden, sich gegenseitig elektrostatisch anziehen oder gegenseitig im Gemenge oder in der metallischen Tonerzusammensetzung andere Effekte zeigen. In einer Ausführungsform enthält das Gemenge mindestens 60 Gewichts-% metallische Teilchen und weniger als 40 Gewichts-% Fritteteilchen um die Bildung elektrischer Leiterbahnen während des Aushärtens des metallischen Toners zu ermöglichen. In einer anderen Ausführungsform enthält das Gemenge mindestens 80 Gewichts-% metallische Teilchen und weniger als 20 Gewichts-% Fritteteilchen.
Das polymerische Bindemittel kann jedes Polymer sein, das in der Lage ist, Toner zu bilden, der akzeptable elektrostatische Eigenschaften hat und physikalische Eigenschaften, die die Produktion von Toner möglich machen. Darüber hinaus sollte der polymerischen Binder einen folgenden Aushärteprozess nicht negativ beeinflussen. Insbesondere sollte für den Fall, dass der polymerische Binder zumindest teilweise während des Aushärteprozesses verdampft ein solches Verdampfen nicht zu übermäßigen Fehlstellen oder Blasen in der verbleibenden ausgehärteten Tonerschicht führen.
Das polymerische Bindemittel kann ein acrylat-basiertes Oligomer oder Polymer sein, und zwar einschließlich Polymeren aus Methylmethacrylat oder Methylmethacrylat-Butylmethacrylat-Copolymeren. Die polymeren Bindemittel können auch andere Copolymere enthalten wie Styrol- oder Vinylacrylate wie Polystyrol-n-Butylmethacrylat oder Polystyrol-n-Butylacrylat. Insbesondere wird ein polymeres Bindemittel mit den Bestandteilen 65% Styrol und 35% n-Butylmethacrylat-Copolymer vorgesehen bzw. in Betracht gezogen.
Als Alternative oder zugemischt zu den oben erwähnten acrylat-basierten Materialien können jedoch auch andere Polymere verwendet werden. Organische Komponenten oder Komponenten des polymerischen Bindemittels können gewählt werden aus Olefinpolymeren, wie z. B. Polyethylen oder Polypropylen, Dien-Polymeren, wie z. B. Polybutadien, Polyisobutylen oder Polychloropren, Vinyl- oder Vinyliden-Polymeren, wie z. B. Polystyrol, Styrolbutyl-Methacrylat-Copolymere, Styrol-Acrylonitril-Copolymere, Acrylnitril-Butadien-Styrol-Terpolymere, Polyvinylbutyral, Polyvinylether oder Polyvinylketone, Fluorcarbon-Polymere, wie z. B. Polytetrafluorethylen und Polyvinylidenfluorid, Thermoplaste aus Heteroketten, wie z. B. Polyamide, Polyester, Polyethane, Polypeptide, Casein, Polyglycole, Polysulphide und Polycarbonate, und Copolymere der Cellulose, wie z. B. regenerierte Cellulose, Celluloseacetat und Cellulosenitrat.
Die organische Komponente muss die Anforderungen für die Bildung und die Abdampfcharakteristik von Toner erfüllen, wie sie zu Beginn dieses Abschnittes ausführlich dargelegt sind. Das polymere Bindemittel wird im Vergleich zu den Metall- und Fritteteilchen in der Tonerzusammensetzung einen wesentlich niedrigeren Schmelzpunkt haben. Der metallische Toner kann bei Temperaturen ausgehärtet werden, bei denen wenigstens ein Teil des polymeren Bindemittels verdampft und dabei die Menge des Gemenges im ausgehärteten metallischen Toner erhöht. Der metallische Toner kann optional Ladungssteuerstoffe in einer Menge von 0,1 bis 5 Gewichts-% oder Wachs in einer Menge von 0,1 bis 10 Gewichts-% enthalten. Die Ladungssteuerstoffe können den elektrophotographischen Prozess fördern und das Wachs kann nützlich sein bei Anwendungen bei berührender Aushärtung. In einer Ausgestaltung haben die metallischen Teilchen einen volumenbezogenen Zentralwert bzw. Medien von kleiner 100 nm, wie er z. B. mit einem Coulter Multisizer gemessen wird. Vorzugsweise sind die metallischen Teilchen in erster Linie kugelförmig. Die Tonerzusammensetzung besteht in erster Linie aus Tonerteilchen mit einem volumenbezogenen Zentralwert – gemessen mit einem Coulter Multisizer – zwischen 5 und 30 μm.
Der nichtmetallische Toner kann eine ähnliche Zusammensetzung haben mit einem wesentlich geringeren Anteil metallischer Teilchen um Formation bzw. Zusammenklumpung zu vermeiden. In einer Ausgestaltung können die metallischen Teilchen ersetzt werden durch nicht leitfähige Teilchen, wie z. B. keramische Teilchen oder Glas. So ein nicht metallischer Toner kann ähnliches Aushärteverhalten haben wie metallischer Toner, insbesondere in Bezug auf die erforderliche Aushärtetemperatur oder Ausdehnungskoeffizienten. Der nicht metallische Toner kann Farbpigmente enthalten um den Toner vom metallischen Toner unterscheidbar zu machen, um Texte oder Bilder drucken zu können.
In Einkomponenten- oder Monokomponenten-Entwicklungssystemen bezieht sich ”Entwickler” auf Toner allein. In diesen Systemen können keine, einige oder alle Teilchen in dem Toner selbst magnetisch sein. Jedoch enthält ein Entwickler in einem Monokomponenten-System keine magnetischen Trägerteilchen. In Dual-Komponenten-, Zweikomponenten- oder Mehrkomponenten-Entwicklungssystemen bezieht sich ”Entwickler” auf eine Mischung, die Tonerteilchen und magnetische Trägerteilchen beinhaltet, die elektrisch leitend oder nichtleitend sein können. Tonerteilchen können magnetisch oder unmagnetisch sein. Die Trägerteilchen können größer sein als die Tonerteilchen, z. B. einen Durchmesser von 15–20 μm oder 20–300 μm haben. Ein Magnetfeld wird verwendet, um den Entwickler in diesen Systemen zu bewegen indem eine Kraft auf die magnetischen Trägerteilchen ausgeübt wird. Der Entwickler wird durch das magnetische Feld in die Nachbarschaft eines bildgebenden Bauteils bzw. Abbildungsbauteils oder eines übertragenden Bauteils bewegt, und der Toner oder die Tonerteilchen in dem Entwickler werden vom Entwickler auf das Bauteil durch ein elektrisches Feld übertragen, wie es weiter unten beschrieben wird. Es ist nicht beabsichtigt, durch das magnetische Feld die magnetischen Trägerteilchen auf dem Bauteil abzulagern; nur der Toner soll abgelagert werden. Jedoch können magnetische Trägerteilchen und andere Teilchen im Toner unbeabsichtigt auf das bildgebende Bauteil übertragen werden. Der Entwickler kann andere im Stand der Technik bekannte Additive enthalten, wie diejenigen, die oben für Toner aufgeführt sind. Toner- und Trägerteilchen können im Wesentlichen kugelförmig oder nicht kugelförmig sein.
Wie hier verwendet, bezieht sich ein ”Hochtemperatursubstrat” auf jede Art von planen bzw. ebenem Substrat, das in der Lage ist, die Temperaturen auszuhalten, die zum Aushärten des Toners notwendig sind. Beispiele solcher Substrate sind Keramiken (gebrannt oder ungebrannt), Green Tape bzw. bandförmige Grünlinge (gebrannt oder ungebrannt), und Glassubstrate, insbesondere Quarz- oder Borosilikatglas. Das Hochtemperatursubstrat kann von einer Art sein, wie sie in elektrophotographischen Drucken verwendet werden kann, das heißt, der Toner kann unter Verwendung eines elektrophotographischen Druckprozesses direkt darauf aufgetragen werden. Alternativ ist es möglich, einen Zwischenempfänger zu verwenden, der benutzt werden kann, um einen Toner mit Hilfe eines elektrophotographischen Druckprozesses darauf aufzutragen. Danach kann der Toner von dem Zwischenempfänger auf das Hochtemperatursubstrat übertragen werden. Ein gut bekanntes Beispiel eines solchen Zwischenempfängers ist Abziehbildpapier, welches Bilderzeugung und -fixierung von Tonerbildern unter Verwendung des elektrophotographischen Druckprozesses ermöglicht. Derartiges Abziehbildpapier ermöglicht eine leichte Entfernung der derart gedruckten und fixierten Tonerbilder, das dann auf ein Hochtemperatursubstrat übertragen werden kann.
Der elektrophotographische (EP) Druckprozess kann realisiert werden in Geräten, die Druckmaschinen, Kopiergeräte, Scanner und Fernkopierer einschließen, und in analogen und digitalen Geräten, die hier alle Druckmaschinen genannt werden. Elektrostatographische Druckmaschinen wie z. B. elektrophotographische Druckmaschinen, die auf einem elektrophotographischen Empfänger entwickelten Toner verwenden, können ebenso verwendet werden wie ionographische Druckmaschinen und Kopierer, die nicht auf einen elektrophotographischen Empfänger angewiesen sind. Elektrophotographie und Ionographie sind Bauformen der Elektrostatographie (Drucken unter Verwendung eines elektrostatischen Feldes), was eine Untergruppe der Elektrographie (Drucken unter Verwendung eines elektrischen Feldes) ist.
Ein digitales Reproduktionsdrucksystem (Druckmaschine) umfasst typischerweise einen digitalen Front-End-Prozessor (DFE), ein Druckmodul (im Stand der Technik auch Markierungsmodul genannt), um Toner auf den Empfänger aufzubringen, und ein oder mehrere Nachbearbeitungssystem(e) (z. B. ein Aushärtesystem, ein Sortiersystem, ein Testsystem oder ein Verpackungssystem). Eine Druckmaschine kann ausgewählte Tonermuster auf einem Empfänger (z. B. elektrische Leiterbahnen, Muster elektrischer Schaltungen und Antennenstrukturen) erzeugen. Das DFE empfängt elektronische Eingabedateien (wie z. B. Dateien aus Postscript-Befehlen) zusammengesetzt aus Bildern, die aus anderen Eingabegeräten stammen (wie z. B. aus einem Computersystem, einem CAD-System). Das DFE kann Prozessoren für verschiedene Funktionen beinhalten z. B. einen Raster-Image- bzw. Raster-Bild-Prozessor (RIP), einen Bildpositionierprozessor, einen Bildveränderungsprozessor, oder einen Bildspeicherprozessor. Das DFE rastert eingehende elektronische Dateien in Bild-Bitmaps, die von dem Druckmodul gedruckt werden. In einigen Ausführungen lässt das DFE zu, dass ein Mensch als Bediener Parameter, wie das Layout, den Typ des Mediums oder Nachverarbeitungsmöglichkeiten festlegt. Das Druckmodul nimmt das gerasterte Bild-Bitmap von dem DFE entgegen und transformiert die Bitmap in eine Form, die den Druckprozess von der Belichtungsstation bis zum Übertragung des Druckbildes auf den Empfänger steuern kann. Das Nachbearbeitungssystem wendet Merkmale bzw. Einrichtungen wie Aushärten, Sortieren, Testen und Verpacken der Drucke an. Das Nachbearbeitungssystem kann als integrale Komponente einer Druckmaschine ausgeführt werden oder als separate Maschine durch die Drucke nach dem Druck transportiert werden.
Es ist ebenso machbar, dass bestimmte Eigenschaften (z. B. Aushärten) als integrale Komponente einer Druckmaschine ausgeführt werden, während andere (Sortieren, Testen, Verpacken) als separate Maschine ausgeführt werden. Testen kann sich z. B. auf Testen der Leitfähigkeit/Funktionalität elektrischer Leiterbahnen, Muster elektrischer Schaltkreise und Antennenstrukturen beziehen, die durch Drucken und Aushärten des Toners gebildet werden. Verpackung kann z. B. sich auf Laminieren des Empfängermaterials beziehen, auf dem sich verdruckter und ausgehärteter Toner befindet um eine Isolierung von der Umgebung zu erreichen.
In einer Ausfertigung einer modularen elektrophotographischen Druckmaschine, z. B. der NEXPRESS 3000SE Druckmaschine hergestellt von Eastman Kodak Company in Rochester, N. Y., werden Druckbilder in einer Vielzahl von Bebilderungsmodulen in Tandem-Anordnung angeordnet, und die Druckbilder werden nacheinander elektrostatisch auf einen Empfänger übertragen, der an einem Transportband haftet, welches sich durch die Module bewegt. Mehrfache Tonerschichten können zumindest teilweise überlagert werden, um dickere Tonerschichten aufzubauen. Kommerzielle Maschinen dieses Typs verwenden typischerweise Zwischenübertragungsbauteile in den entsprechenden Modulen zur Übertragung von Bildern vom Photorezeptor und zur Übertragung von Druckbildern auf den Empfänger. In anderen elektrophotographischen Druckmaschinen wird jedes Bild direkt auf einen Empfänger übertragen, um ein entsprechendes Druckbild zu erzeugen.
Eine Fixiereinrichtung, um die von den Bebilderungsmodulen aufgebrachten Tonerschichten zu fixieren, ist typischerweise hinter dem letzten nacheinander aufgereihten Bebilderungsmodul angeordnet. Weitere Fixiereinrichtungen können zwischen den nacheinander aufgereihten Bebilderungsmodulen vorgesehen werden. Fixierung bezieht sich auf ein Erhitzen des auf den Empfänger übertragenen Toners auf eine Temperatur, bei der mindestens ein Teil der Tonerteilchen aufschmilzt, um eine Verbindung zwischen den Tonerteilchen und auch dem Empfänger zu bilden. Typische Fixiertemperaturen sind zwischen 120° und 180°C, wobei diese Temperaturen beispielsweise ausreichend sind, um wenigstens teilweise die polymerischen Bindemittelteilchen zu schmelzen, die im Toner enthalten sind. Typische Fixiereinrichtungen verwenden berührendes Fixieren, wobei der Empfänger und die darauf aufgebrachte Tonerschicht zwischen zwei Rollen bewegt werden, die aufeinander vorgespannt sind, um Druck auf die Tonerschicht und den Empfänger auszuüben. Wenigstens eine der Rollen kann beheizt werden um eine erhöhte Temperatur zu erreichen. Berührungslose Fixiereinrichtungen benutzen beispielsweise Strahlung, um den Empfänger oder die Tonerschicht zu erwärmen und können in diesem Zusammenhang zum Fixieren des Toners verwendet werden.
Die abwärts gelegene Fixiereinrichtung kann ebenso durch eine Aushärteeinrichtung ersetzt werden, um zumindest teilweise die Fritte/Metallpartikel des Toners zu schmelzen. Solch eine Aushärteeinrichtung kann entweder aufgereiht, das heißt innerhalb einer elektrophotographischen Druckmaschine oder nicht verbunden bereitgestellt werden. Die Aushärteeinrichtung erhitzt typischerweise den Toner oder den Empfänger bis auf Temperaturen von 750 bis 900°C. Aushärten kann durch Berühren erfolgen indem Hitze und Druck eingesetzt werden. Aushärten kann auch berührungslos durch Einsatz von Hitze erfolgen, z. B. durch Einbrennen in einem Ofen, um Aushärten durch Konvektion erreichen, durch Verwendung von Strahlung, insbesondere von IR- oder UV-Strahlung emittierenden Lampen, um das Aushärten zu erreichen, durch Aussetzen bzw. Einwirkung von Strahlung aus Bogenlampen oder eines Lasers, durch Durchqueren eines zeitabhängigen magnetischen Feldes, um eine Aushärtung durch Mikrowellen durchzuführen, durch Durchqueren von elektromagnetischen (RF) Radiofrequenzwellen, um eine RF-Aushärtung durchzuführen, oder unter Verwendung von einer heißen Platte. Bei einigen Ausgestaltungen schließt das Aushärten das Erhitzen des metallischen Tuners ein, und zwar bis zu einer Temperatur, bei der wenigstens 50% der polymerischen Binderteilchen aus der metallischen Tonerzusammensetzung entgasen. Bei einigen Ausgestaltungen erhitzt die Aushärteeinrichtung den metallischen Toner bis über die Schmelztemperatur der metallischen Teilchen.
Verbundenes Aushärten kann in Fällen verwendet werden wo direkt auf Hochtemperatursubstrate gedruckt wird. Separates, nicht verbundenes Aushärten kann insbesondere verwendet werden, wenn auf einen Zwischenträger bzw. -empfänger gedruckt wird, wobei ein Übertragen des Druckbildes auf das Hochtemperatursubstrat vor dem Aushärten erfolgt. Separates, nicht verbundenes Aushärten kann auch verwendet werden wo direkt auf einen Hochtemperaturzwischenträger gedruckt wird, um hohe Temperatur innerhalb der elektrophotographischen Druckmaschine zu vermeiden, was dort die Komponenten und Prozesse beeinflussen könnte.
Elektrophotographische Druckmaschinen können unterschiedliche Toner (z. B. mit unterschiedlicher Zusammensetzung) in den verschiedenen Bebilderungsmodulen aufbringen. Beispielsweise kann eine Schicht eines metallischen Toners (oder mehrere metallische Tonerschichten, die sich zumindest teilweise überlappen um die Dicke der Tonerschicht aufzubauen) aufgetragen werden, und zwar in einem bestimmten Muster mit dem eine elektrische Leiterbahn, eine elektrische Schaltung, eine Antennenstruktur nach dem Aushärten erstellt wird. Eine einheitliche oder gemusterte Schicht von nicht metallischen Toner kann als eine Deckschicht oder ein Isolator vorgesehen werden. Eine nicht metallische Tonerschicht, die umgekehrt zu den Höhen der metallischen Tonerschicht aufgetragen wird kann auch verwendet werden, um eine ausgeglichene Gesamttonerhöhe aufzubauen. Die entsprechenden Toner können einer auf dem anderen an den entsprechenden Stellen des Empfängers aufgetragen werden, und die Höhe des entsprechenden Tonerstapels ist die Summe der Tonerhöhen von jeder entsprechenden Tonerschicht. Eine gleichmäßige Stapelhöhen ermöglicht eine gleichmäßigere Schichthöhe für den Druck, die als Schutz gegen Beschädigungen vorteilhaft sein kann.
1 und 2 sind Seitenrisse, die Teile einer typischen elektrophotographischen Druckmaschine 100 zeigen. Die Druckmaschine 100 ist geeignet, um Druckbilder auf einem Empfangs- bzw. Aufnahmematerial herzustellen, wie einlagige oder mehrlagige Tonerbilder. Druckbilder umfassen insbesondere jede Art von Muster, Schaltungsstruktur, und Antennenstruktur, die beispielsweise durch einen metallischen Toner geschaffen werden kann, und auch Text, Graphiken, Fotos und andere Arten sichtbaren Inhalts, die beispielsweise durch nicht metallischen Toner gebildet werden können. Eine Ausgestaltung betrifft das Drucken mit einer elektrophotographischen Druckmaschine, die fünf Sätze von bilderzeugenden oder bilddruckenden Stationen oder Modulen besitzt, die in Tandem-Anordnung angeordnet sind, aber mehr oder weniger als fünf solcher Stationen oder Module können verwendet werden, um ein Druckbild auf einem gegebenen Empfangsmaterial zu bilden. Andere elektrophotographische Schreib- oder Druckmaschinen können ebenso eingeschlossen werden. Viele Komponenten der Druckmaschine 100 sind in Rollenform gezeigt; andere Konfigurationen – einschließlich Bänder – sind ebenso möglich.
Bezugnehmend auf 1, ist die Druckmaschine 100 ein elektrophotographisches Druckgerät, das über eine Anzahl hintereinander bzw. in Tandem-Anordnung angeordneter elektrophotographischer bilderzeugenden Druckmodule 31, 32, 33, 34, 35 verfügt, auch bekannt als elektrophotographische Bebilderungsteilsysteme. Jedes Druckmodul 31, 32, 33, 34, 35 erzeugt ein Tonerbild zum Übertragen unter Benutzung eines entsprechenden Übertragungsteilsystems 50 (um der Anschaulichkeit Willen ist nur eines gezeigt) auf einen Empfänger 42, der fortschreitend durch die Module bewegt wird. Der Empfänger 42 wird von der Vorratseinheit 40, die aktive Spende- bzw. Abgabeteilsysteme enthalten kann, wie in der Technik bekannt, in die Druckmaschine 100 transportiert. In unterschiedlichen Ausgestaltungen kann das sichtbare Bild direkt von einer Bebilderungswalze auf einen Empfänger 42 oder von einer Bebilderungswalze auf eine oder mehrere Transferrolle(n) oder Bänder, die aufeinander folgend im Transferteilsystem angeordnet sind, und von dort zum Empfänger 42 transportiert werden. Der Empfänger 42 ist beispielsweise ein ausgewählter Teil eines Bandes eines oder ein geschnittener Bogen eines oder ein Abschnitt eines ebenen Hochtemperaturmediums. Geeignete Hochtemperaturmedien können aus jedem Material beschaffen sein, das fähig ist, die Temperaturen auszuhalten, die für das Aushärten von Toner auf dem Empfänger verwendet werden. Beispiele solcher Materialien sind ”green tape” bzw. bandförmige Grünlinge, ein keramisches Material (sowohl gebrannt als auch nicht gebrannt), Stein und künstliches oder natürliches Glas wie z. B. Quarzglas oder ein Borosilikat-Glas. Falls das „green tape” bzw. der bandförmige Grünling oder das keramische Material noch nicht gebrannt ist, kann es während des Aushärteprozesses des Toners gebrannt werden indem die Temperatur des Empfängers und des Toners bis zur notwendigen Aushärte- und Brenntemperatur angehoben wird. Die Brenntemperatur ist eine Temperatur, bei der das keramische Substrat fest wird. Der Empfänger 42 kann auch ein Zwischenempfänger sein wie z. B. ein Abziehbildpapier auf welchem ein Tonerbild geformt wurde und wobei das Tonerbild später auf ein Hochtemperatursubstrat übertragen wurde. Ein solches Abziehbildpapier und ein solches Übertragungsverfahren sind aus dem Stand der Technik bekannt. Die Benutzung eines solchen Zwischenempfängers kann vorteilhaft sein, weil keine oder nur geringe Modifikationen bekannter elektrophotographischer Druckmaschinen, wie der oben erwähnten NEXPRESS 3000SE Druckmaschine, beim hier beschriebenen Prozess erforderlich sein können.
Auf jeden Empfänger 42 können bei einem einmaligen Durchgang durch die fünf Druckmodule 31, 32, 33, 34, 35, bis zu fünf Tonerbilder registergenau übertragen werden um Mehrach-Tonerschichten zu schaffen und davon die Stapelhöhen zu bilden. Insbesondere können die Druckmodule 31, 32 und 33 metallischen Toner aufbringen, während die Druckmodule 34 und 35 nichtmetallischen Toner aufbringen können, entweder um eine Deckschicht zur Verfügung zu stellen oder um die Lücken zwischen den metallischen Toneranteilen zu füllen. Der Fachmann wird bemerken, dass andere Anordnungen in Bezug auf die Verwendung metallischer und nichtmetallischer Toner möglich sind. In diesem Zusammenhang sei bemerkt, dass alle Druckmodule einen metallischen Toner verwenden können.
Der Empfänger 42A wird gezeigt nachdem er die Druckmodul 35 passiert hat. Das Druckbild 38 auf dem Empfänger 42A enthält ungehärtete Tonerteilchen.
Anschließend an den Transfer der entsprechenden Druckbilder, eines von jedem der entsprechenden Druckmodule 31, 32, 33, 34, 35, die wenigstens teilweise in Registerdeckung überlagert werden, wird der Empfänger 42A zur Aushärtestation 60 transportiert um das Druckbild 38 auszuhärten. Das Transportband 81 transportiert die das Druckbild tragenden Empfänger (z. B. 42A) zur Aushärtestation 60, die die Tonerteilchen durch Anwendung von Hitze und optional von Druck aushärtet um eine Bindung zwischen ihnen und zum Empfänger 42A herzustellen. Eine kontaktlose Erwärmung mit Infrarot-Strahlung, UV-Strahlung, Mikrowellen wird bevorzugt aber Aushärten kann auch die Anwendung von Druck und Hitze beinhalten, z. B. durch Verwendung einer Andruckwalze wie es in 1 gezeigt wird. Die Empfänger 42A sind vom Transportband 81 werden freigegeben um ihnen zu ermöglichen sauber in die Aushärtevorrichtung einzulaufen. Das Transportband 81 wird dann in einer Reinigungsstation 86 durch Reinigung und Neutralisation der Ladungen auf den gegenüberliegenden Oberflächen des Transportbandes 81 wiederhergestellt. Eine mechanische Reinigungsstation (nicht gezeigt) zum Abkratzen oder Absaugen des Toners von dem Transportband kann ebenso verwendet werden, und zwar unabhängig von oder zusammen mit der Reinigungsstation 86.
Die mechanische Reinigungsstation kann entlang des Transportbandes 81 vor oder nach der Reinigungsstation 86 in Drehrichtung des Transportbandes 81 angeordnet werden.
Die Aushärtestation 60 beinhaltet eine beheizte Fixierwalze 62 und eine gegenüberstehende Andruckwalze 64, die zwischen ihnen einen Fixierspalt 66 bilden. In einer Ausgestaltung enthält die Aushärtestation 60 auch eine Unterstation 68 zum Aufbringen von Trennflüssigkeit, die Trennflüssigkeit, wie z. B. Silikon-Öl, auf die Fixierwalze 62 aufträgt. Alternativ kann ein Toner, der Wachs enthält, ohne Auftragen einer Trennflüssigkeit auf die Fixierwalze 62 verwendet werden. Andere Ausgestaltungen von Fixierstationen, sowohl berührend als auch nicht berührend, können verwendet werden. Blitzfixierung verwendet kurze Stöße von hochfrequenter elektromagnetischer Strahlung (z. B. ultraviolettes Licht) um den Toner zu schmelzen. Strahlungsfixierung verwendet niedrigerfrequente elektromagnetische Strahlung (z. B. Infrarot-Licht) um den Toner langsamer zu schmelzen. Mikrowellenfixierung verwendet elektromagnetische Strahlung im Mikrowellenbereich um (in erster Linie) die Empfänger zu erhitzen, wodurch bewirkt wird, dass die Tonerpartikel durch Wärmeleitung erweicht werden, so dass der Toner auf dem Empfänger 42 ausgehärtet wird.
Die Empfänger (z. B. der Empfänger 42B), die das ausgehärtete Bild (z. B. das ausgehärtete Bild 39) tragen, werden in Folge von der Aushärtestation 60 entlang eines Pfades entweder zu einem entfernten Ausleger 69, oder zurück zu den Druckmodulen 31, 32, 33, 34, 35 transportiert, um ein Bild auf der Rückseite des Empfänger (z. B. des Empfängers 42B) zu erstellen, das heißt einen doppelseitigen Druck zu erstellen. Die Empfänger (z. B. der Empfänger 42B) können auch zu jedem geeigneten Ausgabegerät transportiert werden. Zum Beispiel kann eine zusätzliche Aushärteeinheit zusätzliche Wärme applizieren. Die Druckmaschine 100 kann auch vielfache Aushärtestationen 60 beinhalten um Anwendungen wie Überdrucken, wie sie im Stand der Technik bekannt sind, zu unterstützen. Solche Aushärtevorrichtungen können beispielsweise zwischen Druckstationen angeordnet werden, die in Tandem-Anordnung angeordnet sind, um eine gewisse Aushärtung eines Toners, der von einem stromaufwärts angeordneten Druckmodul appliziert bzw. aufgebracht wurde, zu ermöglichen bevor eine weitere Tonerschicht von einem stromabwärts gelegenen Modul appliziert wird. Beispielsweise kann ein zweistufiger Aushärteprozess verwendet werden, bei dem die in Reihe angeordneten Aushärtestationen zwischen den Druckmodulen in erster Linie den polymeren Binder aufschmelzen. Dies kann zu einem gewissen Grad der Bindung zwischen den Teilchen führen, der ausreicht zu verhindern, dass die Tonerteilchen durch den folgenden Auftrag einer Tonerschicht wesentlich durcheinandergebracht werden. Nachdem die Tonerschichten oder wenigstens die Schichten von metallischem Toner aufgebracht sind, wird ein abschließendes Aushärten durchgeführt, bei dem die Tonerschichten bis auf eine Temperatur erhitzt werden, bei der wenigstens ein Teil der Fritteteilchen oder der metallischen Teilchen geschmolzen wird um eine elektrische Leiterbahn zu bilden.
In verschiedenen Ausgestaltungen passiert der Empfänger 42B den Finisher bzw. ein Endbearbeitungsgerät 70 zwischen der Aushärtestation 60 und dem Ausleger 69. Der Finisher 70 kann unterschiedliche Operationen durchführen wie Sortieren, Testen und Verpacken.
Die Druckmaschine 100 umfasst eine Hauptlogik- und -kontrolleinheit (LCU) 99 der Druckmaschine, die die Eingangssignale von den verschiedenen Sensoren aufnimmt, die mit der Druckmaschine 100 verbunden sind, und Kontrollsignale zu den Komponenten der Druckmaschine 100 sendet. Die LCU 99 kann einen Mikroprozessor beinhalten, in dem geeignete Nachschlagetabellen bzw. Kennfelder und Steuer-Software eingebunden sind, die von der LCU 99 ausgeführt werden können. Sie kann ebenso eine im Feld programmierbare Anordnung von Gattern (FPGA = Field Programmable Gate Array), eine programmierbare logische Schaltung (PLD = Programmable Logic Device), einen Mikrocontroller, oder andere digitale Kontrolleinheiten aufweisen. Die LCU 99 kann Speicherplatz für die Speicherung von Steuer-Software und Daten enthalten. Sensoren, die mit der Fixierbaugruppe verbunden sind, liefern geeignete Signale an die LCU 99. Als Antwort auf die Sensoren liefert die LCU 99 Befehls- und Steuersignale, die Hitze oder Druck innerhalb des Spaltes 66 und andere Betriebsparameter der Aushärtestation 60 für Empfänger anpassen. Dadurch kann die Druckmaschine 100 auf Empfänger verschiedenartiger Dicke drucken.
Bilddaten zum Drucken durch die Druckmaschine 100 können durch einen Rasterbildprozessor (RIP, nicht gezeigt) verarbeitet werden. Die Ausgabe des RIP kann in Frame- bzw. Bild- oder Linien-Pufferspeichern zur Übertragung der Druckdaten zu jedem der entsprechenden LED-Schreibköpfe z. B. für metallischen und nichtmetallischen Toner gespeichert werden. Der RIP kann ein Teil der Druckmaschine 100 sein oder von ihr getrennt sein. Von dem RIP verarbeitete Bilddaten, die typischerweise Bilddaten für die Aufmachung von elektrischen Leiterbahnen beinhalten, können von einem Computer, von einem Speicher oder aus einem Netzwerk stammen. Das RIP kann ein geeignet programmierter Computer oder eine Logikvorrichtung sein und ist angepasst bzw. geeignet, gespeicherte oder berechnete Matrizen und Vorlagen zur Verarbeitung von Bildern in übersetzte Bilder in der Form von Information, die zum Drucken geeignet sind zu verarbeiten. Die Matrizen können einen Schirmrasterspeicher (SPM = screen pattern memory) beinhalten.
Weitere Einzelheiten zur Druckmaschine 100 werden vom US-Patent Nr. 6 608 641 , erteilt am 19. August 2003 für Peter S. Alexandrovich et al., und von der US-Veröffentlichung Nr. 2006/0133870 , veröffentlicht am 22. Juni 2006, von Yee S. Ng et al. offenbart, wobei diese Offenbarungen hier durch Bezugnahme einbezogen sind.
2 zeigt weitere Details des Druckmoduls 31, das repräsentativ ist für die Druckmodule 32, 33, 34 und 35 (1). Das primäre Aufladungsteilsystem 210 lädt den Photorezeptor 206 des Bebilderungselementes 111, hier als Bebilderungszylinder gezeigt, gleichmäßig auf. Das Aufladungsteilsystem 210 schließt ein Gitter 213 mit ausgewähltem Potential ein. Für die Überwachung vorgesehene zusätzliche Komponenten können im Bereich der verschiedenen Prozesselemente der entsprechenden Druckmodule montiert werden. Ein Messgerät 211 misst die gleichmäßige elektrostatische Ladung, die vom Aufladungsteilsystem 210 stammt, und das Messgerät 212 misst das Oberflächenpotential nach der Belichtung innerhalb der Fläche eines Fleckes des latenten Bildes, wie es von Zeit zu Zeit in einem bildlosen Bereich des Photorezeptors 206 gebildet wird. Andere Messgeräte und Bauteile können einbezogen werden.
Die LCU 99 sendet Kontrollsignale neben anderen Teilsystemen zum Aufladungsteilsystem 210, dem Belichtungsteilsystem 220 (z. B. Laser oder LED Schreibköpfe) und an die entsprechende Entwicklungsstation 225 jedes Druckmoduls 31, 32, 33, 34, 35 (1). Jedes Druckmodul kann ebenso seinen eigenen zu ihm passenden nicht gezeigten Controller haben, der an die LCU 99 gekoppelt ist.
Das Bebilderungselement 111 enthält den Photorezeptor 206. Der Photorezeptor 206 enthält eine photoleitende Schicht, die auf einem elektrisch leitfähigen Substrat gebildet ist. Die photoleitende Schicht ist ein Isolator wenn das Licht im Wesentlichen fehlt, so dass die elektrischen Ladungen auf der Oberfläche erhalten bleiben. Bei Belichtung bzw. Lichteinwirkung verschwindet die Ladung. In verschiedenen Ausgestaltungen ist der Photorezeptor 206 ein Teil der Oberfläche des Bebilderungselements 111, das eine Platte, Trommel oder ein Band sein kann, oder er ist darüber angeordnet. Photorezeptoren können eine homogene Schicht eines einzelnen Materials wie glasartiges Selen oder eine zusammengesetzte Schicht aus einem Photoleiter und einem anderen Material enthalten. Photorezeptoren können auch mehrfache Schichten enthalten.
Ein Belichtungsteilsystem 220 ist vorgesehen zum bildmäßigen Modulieren der gleichmäßigen elektrostatischen Ladung auf dem Photorezeptor 206 indem der Photorezeptor 206 mit einer elektromagnetischen Strahlung belichtet wird um ein latentes elektrostatisches Bild zu erzeugen (z. B. von einer Separation entsprechend der Farbe des Toners, der von diesem Druckmodul abgelagert wird). Der gleichförmig aufgeladene Photorezeptor 206 wird typischerweise selektiv einer aktinischen Strahlung ausgesetzt, die geliefert wird durch selektive Aktivierung bestimmter Lichtquellen in einer LED-Anordnung oder einer Laser-Vorrichtung, die Licht direkt auf den Photorezeptor abgeben. In Ausgestaltungen, die Laser-Vorrichtungen verwenden, wird ein (nicht gezeigter) rotierender Polygonkörper verwendet um mit einen oder mehrere Laserstrahl(en) über dem Photorezeptor in Schnellscan-Richtung zu scannen bzw. zu streichen. Eine Dot- bzw. Punktposition wird zur einem Zeitpunkt belichtet, und die Intensität oder die Wiederholrate des Laserstrahls wird an jeder Punktposition variiert. In Ausgestaltungen, die eine LED-Anordnung verwenden, kann die Anordnung eine Vielzahl von LEDs enthalten, die nebeneinander in einer Linie bzw. Reihe angeordnet sind, alle Punktpositionen in einer Reihe von Punktpositionen auf dem Photorezeptor können gleichzeitig selektiv belichtet werden, und die Intensität oder die Wiederholrate jeder LED kann innerhalb der Belichtungszeit der Reihe variiert werden um jede Punktposition in der Reihe während dieser Belichtungszeit zu belichten.
Wie hier verwendet, ist ein ”Maschinenpixel” die kleinste adressierbare Einheit auf dem Photorezeptor 206 oder Empfänger 42 (1), die die Lichtquelle (z. B. ein Laser oder eine LED) unter Verwendung einer ausgewählten Belichtung belichten kann, die sich unterscheidet von einem anderen Maschinenpixel. Maschinenpixel können überlappen, beispielsweise um die Adressierbarkeit in der Langsamscan-Richtung zu erhöhen. Jedes Maschinenpixel hat eine korrespondierende Maschinenpixelposition, und die Belichtung, die auf die Maschinenpixelposition einwirkt, wird durch einen Maschinenpixelpegel beschrieben.
Das Belichtungsteilsystem 220 kann ein Weißschreib- oder ein Schwarzschreib-System sein. In einem Weißschreib- oder Geladene-Bereiche-Entwicklungssystem (CAD) leitet die Belichtung die Ladung in Bereichen des Photorezeptors 206 ab, in denen der Toner nicht halten sollte. Tonerteilchen werden aufgeladen um an die verbliebene Ladung des Photorezeptors gezogen zu werden. Die belichteten Bereiche entsprechen daher den weißen Bereichen einer bedruckten Seite. In einem Weißschreib- oder Entladene-Bereiche-Entwicklungssystem (DAD) wird der Toner aufgeladen um von einer Vorspannung angezogen zu werden, die am Photorezeptor 206 angelegt wird, und wird von der Ladung auf dem Photorezeptor 206 abgestoßen. Deshalb haftet der Toner an Bereichen, wo die Ladung auf dem Photorezeptor 206 durch die Belichtung abgeleitet worden war. Die belichteten Bereiche entsprechen deshalb den schwarzen Bereichen einer bedruckten Seite.
Eine Entwicklungsstation 225 enthält eine Tonerauftrag- bzw. Betonerungshülse 226, die drehbar oder fest sein kann, um Toner einer ausgewählten Farbe an das latente Bild auf dem Photorezeptor 206 heranzuführen um ein sichtbares Bild auf dem Photorezeptor 206 zu erzeugen. Die Entwicklungsstation 225 ist elektrisch vorgespannt mit einer passenden entsprechenden Spannung um das jeweilige latente Bild zu belichten, wobei die Spannung von einer nicht gezeigten Leistungsversorgung geliefert wird. Der Entwickler wird zur Betonerungshülse 226 durch ein nicht gezeigtes Versorgungssystem angeliefert, wie z. B. durch eine Zuführwalze, eine Zuführschraube oder einen Zuführriemen. Toner wird durch elektrostatische Kräfte von der Entwicklungsstation 225 auf den Photorezeptor übertragen. Diese Kräfte umfassen auch Coulomb-Kräfte zwischen aufgeladenen Tonerteilchen und dem aufgeladenen elektrostatischen latenten Bild und Lorentz-Kräfte auf die geladenen Tonerteilchen verursacht durch das von den Vorspannungen erzeugte elektrische Feld.
In einer Ausgestaltung verwendet die Entwicklungsstation 225 einen Zweikomponenten-Entwickler, der Tonerteilchen und magnetische Trägerteilchen enthält. Die Entwicklungsstation 225 beinhaltet einen magnetischen Kern 227 um zu erreichen, dass die magnetischen Trägerteilchen in der Nähe der Betonerungshülse 226 eine „Magnetbürste” bilden, wie sie in der Technik der Elektrophotographie bekannt ist. Der magnetische Kern 227 kann feststehend oder drehbar sein und kann mit einer Geschwindigkeit und in einer Richtung drehen, die gleich oder anders ist als die Geschwindigkeit und die Richtung der Betonerungshülse 226. Der magnetische Kern 227 kann zylindrisch oder nicht-zylindrisch sein und kann einen einzelnen oder mehrere Magneten oder Magnetpole enthalten, die um den Umfang des magnetischen Kerns 227 angeordnet sind. Alternativ kann der magnetische Kern 227 eine Anordnung von Magnetspulen beinhalten, die angetrieben sind um ein magnetisches Wechselfeld zu liefern. Der magnetische Kern 227 sorgt vorzugsweise für ein Magnetfeld unterschiedlicher Höhe und Richtung um den äußeren Umfang der Betonerungshülse 226 herum. Weitere Einzelheiten des magnetischen Kerns 227 sind zu finden in der US-Patentschrift 7 120 379 (Eck et al.), erteilt am 10. Oktober 2006, und in der US-Offenlegungsschrift 2002/0168200 (Stelter et al.), veröffentlicht am 14. November 2002, deren Offenbarungen hier durch Bezugnahme eingeschlossen sind. Die Entwicklungsstation 225 kann ebenso einen Einkomponenten-Entwickler enthalten, der magnetischen oder nichtmagnetischen Toner ohne separate magnetische Trägerteilchen enthält.
Wie hier verwendet, bezieht sich der Begriff ”Entwicklungsbauteil” auf Bauteil(e) oder Teilsystem(e) die den Photorezeptor 206 mit Toner versorgen. In einer Ausgestaltung ist die Betonerungshülse 226 ein Entwicklungsbauteil. In einer anderen Ausgestaltung bilden die Betonerungshülse 226 und der magnetische Kern 227 zusammen ein Entwicklungsbauteil.
Das Übertragungsteilsystem 50 (1) beinhaltet eine Übertragungsgegendruckwalze 113, und ein Zwischenübertragungselement 112 um das entsprechende Druckbild vom Photorezeptor 206 des Bebilderungselementes 111 durch einen ersten Übertragungsspalt 201 auf die Oberfläche 216 des Zwischenübertragungselementes 112 und von dort auf einen Empfänger (z. B. 42B), der die entsprechenden betonerten Druckbilder 38 von jedem Druckmodul überlagert erhält um darauf ein zusammengesetztes Bild zu schaffen. Die Oberfläche 216 kann nachgiebig sein. Das Druckbild 38 ist beispielsweise ein Farbauszug einer Farbe, wie z. B. Cyan. Die Empfänger werden vom Transportband 81 transportiert. Die Übertragung auf einen Empfänger wird erreicht durch ein elektrisches Feld, das der Übertragungsgegendruckwalze 113 durch ein von der LCU 99 gesteuertes Netzteil bzw. Leistungsquelle 240 zur Verfügung gestellt wird. Empfänger können jeder Gegenstand oder jede Oberfläche sein, auf welche Toner von einem Bebilderungselement 111 durch Anlegen eines elektrischen Feldes übertragen werden kann. In diesem Beispiel wird der Empfänger 42B gezeigt bevor er in den zweiten Übertragungsspalt 202 eintritt, und der Empfänger 42A ist folgend auf die Übertragung des Druckbildes 38 auf den Empfänger 42A gezeigt.
Immer noch bezugnehmend auf 2 wird der Toner von der Betonerungshülse 226 auf den Photorezeptor 206 in der Betonerungszone 236 überfragen. Wie oben beschrieben wird der Toner selektiv dem Photorezeptor von der Betonerungshülse 226 zur Verfügung gestellt. Die Betonerungshülse 226 erhält den Entwickler 234 von einer Entwicklerliefervorrichtung 230, die eine Mischvorrichtung enthalten kann. Der Entwickler 234 enthält Tonerteilchen und Trägerteilchen.
Mit Bezug auf 3, wird jetzt nachfolgend eine Folge von Prozessschritten beschrieben um eine elektrische Leiterbahn auf einem Empfänger unter Verwendung einer elektrophotographischen Druckmaschine herzustellen. Die 3 zeigt ein Flussdiagramm einer grundlegenden Reihenfolge von Prozessschritten um eine elektrische Leiterbahn auf einem Empfänger zu erzeugen.
Im Kasten 310 beginnt der Prozess indem ein metallischer Toner mit einer Zusammensetzung bereitgestellt bzw. geliefert wird, die 60–90 Gewichts-% eines Gemenges aus metallischen Teilchen und Fritteteilchen enthält und 10–40 Gewichts-% polymere Bindemittelteilchen, wobei das Gemenge 40–90 Gewichts-% metallischer Teilchen und 5–60% Fritteteilchen beinhaltet. In einer Ausgestaltung enthält das Gemenge wenigstens 60 Gewichts-% metallische Teilchen und weniger als 40 Gewichts-% Fritteteilchen. Es wird erwartet, dass es für die Bildung von elektrischen Leiterbahnen vorteilhaft ist, wenn die Gemenge wenigstens 80 Gewichts-% metallische Teilchen und weniger als 20 Gewichts-% Fritteteilchen enthalten. Desweiteren kann die metallische Tonerzusammensetzung 75–85 Gewichts-% des Gemenges aus metallischen Teilchen und Fritteteilchen und 15–25% Gewichts-% polymere Bindemittelteilchen enthalten. In einer Ausgestaltung ist das polymere Bindemittel ein Polyester-Bindemittel d. h. die polymeren Bindemittelteilchen enthalten Polyesterteilchen oder -moleküle.
Optional kann die metallische Tonerzusammensetzung außerdem mindestens 0,1–5 Gewichts-% eines Ladungssteuerstoffes und/oder 0,1–10 Gewichts-% eines Wachses enthalten. In einer Ausgestaltung können die metallischen Teilchen in der Tonerzusammensetzung einen volumenbezogenen Zentralwert bzw. Median – beispielsweise gemessen mit einem Coulter Multisizer – von weniger als 100 nm haben. Die metallischen Teilchen können bevorzugt im wesentlichen kugelförmig sein. Der Ausdruck ”im wesentlichen kugelförmig” kann auch elliptische Teilchen umfassen, die ein Verhältnis der größeren zur kleineren Achse kleiner als 1:0,8 haben.
In einer Ausgestaltung hat die metallische Tonerzusammensetzung Tonerteilchen mit einem volumenbezogenen Zentralwert für den Durchmesser – beispielsweise gemessen mit einem Coulter Multisizer – zwischen 5 und 30 μm.
Nachdem der metallische Toner im Kasten 310 bereitgestellt bzw. geliefert wird, werden die Abmaße eines Musters einer herzustellenden elektrischen Leiterbahn optional so beruhend auf der Zusammensetzung des Toners ausgewählt, dass die Widerstandslast pro Längeneinheit einer sich ergebenden Struktur des metallischen Toners nach Aufbringen und Aushärten entlang der Erstreckungsrichtung der sich ergebenden Struktur ungefähr 4 bis 6 Ω/cm ist, wie es in Kasten 315 gezeigt wird. Kasten 315 ist ein optionaler Schritt, und die Abmaße, die hier gewählt werden sind die Dicke und die Breite (senkrecht zu der Erstreckungsrichtung der sich ergebenden Struktur) einer Tonerstruktur. Andere Abmessungen, wie die Länge (in der Richtung der Erstreckung), und die Form der Struktur sind durch das Muster der herzustellenden Leiterbahn vorgeformt. Sowohl die Dicke als auch die Breite können den Widerstandsbelag der sich ergebenden Struktur eines metallischen Toners beeinflussen nachdem er aufgebracht und ausgehärtet ist. Diese Parameter sind von der Tonerzusammensetzung abhängig, weil die Zusammensetzung die Menge der leitfähigen metallischen Teilchen beeinflusst, die den Widerstandsbelag der sich ergebenden Struktur beeinflusst. Die Dicke der Tonerstruktur kann begrenzt werden durch die Tonerbelegung, die in einer einzelnen Tonerschicht erreicht werden kann, und durch die Zahl der Tonerschichten, die überlappend aufgetragen werden können. Die Breite der Struktur kann begrenzt werden durch das Muster der zu formenden elektrischen Leiterbahn und durch den notwendigen Abstand zwischen beieinander liegenden leitfähigen Bereichen. Alternativ können diese Parameter schon in die Musterinformation für eine elektrische Leiterbahn einbezogen werden, wobei dann auf den Auswahlschritt verzichtet werden kann.
Als nächstes wird in Kasten 320 eine zusammenhängende Schicht von metallischem Toner in einem ausgewählten Muster auf einem Substrat aufgetragen unter Verwendung der elektrophotographischen Druckmaschine. Das gewählte Muster ist in Übereinstimmung mit dem gewünschten Muster einer zu formenden elektrischen Leiterbahn ausgesucht. Der Begriff ”zusammenhängende Schicht” bezieht sich auf eine zusammenhängende Linie oder Fläche auf welche der metallische Toner aufgetragen werden soll. Mehrere beabstandete Linien oder Flächen können auf dem Substrat vorgesehen werden, und zwar in Übereinstimmung mit der zu schaffenden elektrischen Leiterbahn. Der Begriff ”zusammenhängend” umfasst auch, dass zwischen Tonerteilchen Lücken und freie Stellen geformt sind, so wie es jedem Fachmann klar ist. Beim Auftragen von Tonerteilchen werden in einem Mikromaßstab immer einige Fehlstellen zwischen den vorhandenen Teilchen vorhanden sein, aber die Tonerteilchen innerhalb der zusammenhängenden Schicht sollten sich berühren. Eine zusammenhängende Schicht kann viele verbundene Linien oder andere Muster mit grollen Lücken dazwischen beinhalten solange jedes Muster elektrisch leitfähig ist. In unterschiedlichen Ausgestaltungen wird die kontinuierliche Schicht des metallischen Toners auf das keramische Substrat aufgetragen und zwar unter Benutzung eines Zwischenübertragungselementes mit nachgebender Oberfläche wie das Zwischenübertragungselement 112 (2) mit nachgebender Oberfläche 216 (2).
Schließlich wird im Kasten 330 der metallische Toner ausgehärtet durch Erhitzen des metallischen Toners so dass die metallischen Teilchen eine elektrische Leiterbahn bilden. Aushärten beinhaltet ein Erhitzen der Tonerteilchen bis auf eine Temperatur bei der die polymeren Bindemittelteilchen und wenigstens ein Teil des Gemenges aus metallischen Teilchen und Fritteteilchen über den Glaspunkt dieser Teilchen erwärmt wird was bedeutet, dass sie zumindest teilweise geschmolzen werden. Die Bildung einer elektrischen Leiterbahn wird durch die metallischen Teilchen erreicht, die eine kontinuierliche Kette zur Verfügung stellen damit der elektrische Strom durch den ausgehärteten Toner fließt. Die elektrische Leiterbahn kann Fehlstellen oder Lücken haben, die durch nichtleitende Teilchen aufgefüllt sind, wird aber trotzdem einen zusammenhängenden Strompfad bilden, der durch metallische Teilchen geformt wird, die einander berühren. Während des Aushärteprozesses kann die Temperatur hoch genug gewählt werden, dass wenigstens ein Teil der polymeren Bindemittelteilchen aus der Tonerzusammensetzung verdampft. Deshalb kann der Gesamtanteil von metallischen Teilchen im ausgehärteten Toner höher sein als in der anfänglichen Tonerzusammensetzung.
4 zeigt ein weiteres Flussdiagramm, welches eine andere Folge von Schritten darstellt um eine elektrische Leiterbahn auf einem Empfangsmaterial herzustellen. Die Folge startet im Schritt 410, was identisch ist mit dem Kasten 310 in 3. Im Kasten 410 wird ein metallischer Toner bereitgestellt, und zwar mit einer Zusammensetzung, die 60–90 Gewichts-% eines Gemenges aus metallischen Teilchen und Fritteteilchen und 10–40 Gewichts-% polymere Bindemittelteilchen enthält, wobei das Gemenge 40–90 Gewichts-% metallischer Teilchen und 5–60 Gewichts-% Fritteteilchen beinhaltet. Erneut kann die Zusammensetzung verändert oder ausgeführt werden wie in 3 beschrieben. In 4, kann dem Kasten 410 wieder ein nicht gezeigter Auswahlkasten für die Abmessungen eines Musters für eine zu formende elektrische Leiterbahn ähnlich dem Kasten 315 in 3 folgen. Alternativ kann die Information zu den Abmessungen der Muster ein Teil der Information zu den Mustern für eine zu formende elektrische Leiterbahn sein, wobei die Information aus einer externen Quelle stammen kann.
Später wird im Kasten 420 eine erste zusammenhängende Schicht von metallischem Toner in einem ausgewählten Muster auf einem Empfänger unter Verwendung der elektrophotographischen Druckmaschine aufgetragen, und zwar ähnlich wie es oben im Kasten 320 mit Bezug auf 3 beschrieben ist.
Im Kasten 430 wird die erste Tonerschicht auf dem Empfänger fixiert indem die Tonerschicht über die Glastemperatur des polymeren Bindemittels erwärmt wird, typischerweise auf 120–180°C. Die Fixiertemperatur ist deutlich unter der Aushärtetemperatur der Tonerschicht, und der Empfänger ist in der Lage die Aushärtetemperatur auszuhalten. Das Fixieren der ersten Tonerschicht in der oben beschriebenen Weise führt dazu, dass die Tonerschicht eine gewisse Stabilität gegen Störungen, wie mechanische Störungen, erhält, die durch Transport des Empfängers oder durch Aufbringen einer oder mehrerer Tonerschichten verursacht wird. Das Fixieren hält so die erste Tonerschicht in dem ausgewählten Muster. Dieser Fixierschritt ist im Ablauf ein optionaler Schritt und die Erwärmung führt üblicherweise zu einer elektrischen Entladung der Tonerteilchen, die während des Auftragsschrittes elektrisch aufgeladen werden können. Alternativ oder zusätzlich können die Tonerteilchen auch durch geerdete Elektroden oder andere Strukturmittel elektrisch entladen werden.
Als nächstes wird in Kasten 440 eine zweite zusammenhängende Schicht von metallischem Toner in dem ausgewählten Muster auf dem Substrat über die vorher aufgebrachte Schicht unter Verwendung der elektrophotographischen Druckmaschine aufgetragen. Der Begriff „über die vorher aufgebrachte Schicht” bezieht sich auf eine zumindest teilweise Überlappung der ersten und zweiten zusammenhängenden Schicht. In einer Ausgestaltung sollte die Überlappung wenigstens 80% und bevorzugt wenigstens 90% betragen.
Das Aufbringen der zweiten zusammenhängenden Schicht kann durch das selbe Druckmodul der elektrophotographischen Druckmaschine erfolgen, welches für das Aufbringen der ersten Schicht verwendet wurde, oder durch ein anderes Druckmodul, das beispielsweise in Reihe mit dem vorher verwendeten Druckmodul angeordnet sein kann.
Später kann die zweite Tonerschicht erneut auf dem Substrat fixiert werden indem die Tonerschicht über die Glastemperatur des polymeren Bindemittels aufgeheizt wird, wie es im Kasten 450 gezeigt wird. Obwohl es in 4 nicht gezeigt ist können eine oder mehrere zusätzlichen Schichten des metallischen Toners in dem ausgewählten Muster auf dem Substrat über die vorher aufgebrachten Schichten aufgebracht werden, und zwar gefolgt von einem optionalen Fixierschritt der entsprechend aufgebrachten Tonerschicht. So können Mehrfach-Schichten des metallischen Toners aufeinander auf dem Substrat vorgesehen werden.
Im Kasten 460 wird eine Schicht nichtmetallischen Toners unter Verwendung der elektrophotographischen Druckmaschine auf das Substrat aufgebracht, wobei diese Schicht wenigstens teilweise die freien Stellen in dem ausgewählten Muster ausfüllt, die durch die Schichten des metallischen Toners entstanden sind. Eine derartige Schicht nichtmetallischen Toners kann – insbesondere in den freien Bereichen in dem ausgewählten Muster, das von den Schichten aus metallischen Toner gebildet wird – beispielsweise eine Isolierung zwischen den unterschiedlichen Linien/Bereichen in den ausgewählten Mustern bieten und kann ebenso eine homogenere Tonerschicht ermöglichen. Dem Aufbringen von nichtmetallischem Toner kann erneut ein Fixierschritt folgen, und das Aufbringen von einer oder mehreren zusätzlichen Schichten von nichtmetallischem Toner. Insbesondere ist es möglich Schichten nichtmetallischen Toners aufzubringen, so dass eine Struktur aus mehreren metallischen und nichtmetallischen Tonerschichten geformt wird, die eine im Wesentlichen zusammenhängende und flache Oberfläche besitzt. Diese Struktur kann dazu beitragen, die Spannungen innerhalb der mehrfachen Tonerschichten, insbesondere der metallischen Tonerschichten, während des folgenden Aushärteschrittes zu verringern. Ein derartiger Aushärteschritt ist in Kasten 470 gezeigt, in dem der Toner durch Erhitzen der Tonerschicht ausgehärtet wird, so dass die metallischen Teilchen eine elektrische Leiterbahn bilden.
Das obige Flussdiagramm zeigt eine spezielle Reihenfolge von Schritten, bei denen im Anschluss an das Aufbringen von mehrfachen Schichten von metallischem Toner ein nichtmetallischer Toner auf das Substrat aufgebracht wird. Es ist jedoch ebenso möglich, nur mehrfache Schichten metallischen Toners aufzubringen und keinerlei nichtmetallischen Toner auf das Substrat aufzubringen. Alternativ ist es ebenso möglich zuerst eine oder mehrere nichtmetallische Tonerschichten auf das Substrat aufzubringen, wobei vorzugsweise Bereiche auf dem Substrat nach einem ausgewählten Muster frei gelassen werden und in Folge eine oder mehrere kontinuierliche bzw. durchgängige Schichten metallischen Toners in dem ausgewählten Muster auf dem Substrat. Auch können metallische und nichtmetallische Tonerschichten abwechselnd auf das Substrat aufgebracht werden.
In verschiedenen Ausgestaltungen schließt eine Methode um eine elektrische Leiterbahn auf einem Empfangsmaterial bzw. Empfänger unter Verwendung einer elektrophotographischen Druckmaschine herzustellen ein, einen metallischen Toner bereitzustellen, der eine Zusammensetzung hat, die 60–90 Gewichts-% eines Gemenges von metallischen Teilchen und Fritteteilchen und 10–40 Gewichts-% polymere Bindemittelteilchen enthält, wobei das Gemenge 40–95 Gewichts-% metallische Teilchen und 5–60 Gewichts-% Fritteteilchen aufweist. Eine zusammenhängende Schicht metallischen Toners wird in einem ausgewählten Muster auf dem Substrat unter Verwendung der elektrophotographischen Druckmaschine aufgebracht. Der metallische Toner wird ausgehärtet indem der metallische Toner erhitzt wird, so dass die metallischen Teilchen die elektrische Leiterbahn formen.
Das Gemenge kann wenigstens 60 Gewichts-% metallische Teilchen und weniger als 40 Gewichts-% Fritteteilchen enthalten, oder wenigstens 80 Gewichts-% metallische Teilchen und weniger als 20 Gewichts-% Fritteteilchen. Der Toner kann 75–85 Gewichts-% des Gemenges und 15–25 Gewichts-% polymerische Bindemittelteilchen enthalten.
Der Toner kann Ladungssteuerstoffe in einer Menge von 0,1 bis 5 Gewichts-% oder Wachs in einer Menge von 0,1 bis 10 Gewichts-% enthalten. Die metallischen Teilchen können einen auf volumenbezogenen Zentralwert für den Durchmesser von weniger als 100 nm haben oder können im Wesentlichen kugelförmig sein. Die Tonerteilchen können einen auf volumenbezogenen Zentralwert für den Durchmesser zwischen 5 und 30 μm haben.
In einigen Ausgestaltungen beinhaltet der Aushärteschritt das Erhitzen des metallischen Toners bis auf eine Temperatur bei der zumindest ein Teil der polymeren Bindemittelteilchen aus der Tonerzusammensetzung verdampft. Der Aushärteschritt kann ein Aufheizen des metallischen Toners bis auf eine Temperatur aufweisen, bei der wenigstens 50 Gewichts-% der polymeren Bindemittelteilchen aus der metallischen Tonerzusammensetzung verdampft. Die polymeren Bindemittelteilchen können Polyester enthalten. Der Aushärteschritt kann beinhalten, dass der metallische Toner über die Schmelztemperatur der metallischen Teilchen erhitzt wird, oder dass der Toner berührungslos unter Verwendung von Strahlungshärtung und/oder Konvektions- bzw. Umlufthärtung und/oder Mikrowellenhärtung und/oder Radiofrequenz- bzw. Hochfrequenzhärtung erhitzt wird.
In einigen Ausgestaltungen werden die Dimensionen des Musters für die elektrischen Leiterbahnen in Abhängigkeit von der Zusammensetzung des Toners so ausgesucht, dass die Widerstandslast pro Längeneinheit einer resultierenden Struktur des metallischen Toners nach Aufbringen und Aushärten des Toners entlang einer Ausdehnung der resultierenden Struktur ungefähr 4–6 Ω/cm ist. In einigen Ausgestaltungen wird die zusammenhängende Schicht des metallischen Toners auf das keramische Substrat unter Verwendung eines nachgebenden Zwischenübertragungsbauteils aufgebracht.
In einigen Ausgestaltungen werden zwei oder mehr metallische Tonerschichten übereinander in dem ausgewählten Muster gedruckt. Nachdem eine metallische Tonerschicht gedruckt wurde und bevor eine andere metallische Tonerschicht darüber gedruckt wurde kann die bereits gedruckte metallische Tonerschicht elektrisch entladen werden.
In einigen Ausgestaltungen wird ein nichtmetallischer Toner vorgesehen. Wenigstens eine Schicht des nichtmetallischen Tuners wird in einem ausgewählten Muster auf dem Substrat aufgetragen, und zwar unter Verwendung der elektrophotographischen Druckmaschine. Der nichtmetallische Toner wird auf dem Substrat durch Erhitzen des nichtmetallischen Toners fixiert. Die nichtmetallische Tonerschicht kann invers zum metallischen Toner aufgetragen werden um eine im Wesentlichen zusammenhängende Tonerschicht mit einer im Wesentlichen gleichmäßigen Höhe aufzubauen.
Die Erfindung umfasst Kombinationen der Ausgestaltungen, die hier beschrieben sind. Bezüge auf eine „speziellen Ausgestaltung” und ähnliches beziehen sich auf Merkmale die in wenigstens einer Ausgestaltung der Erfindung vorhanden sind. Spezielle Bezüge auf ”eine Ausgestaltung” oder ”besondere Ausgestaltung” oder ähnliche Ausdrücke beziehen sich nicht notwendigerweise auf dieselbe Ausgestaltung oder Ausgestaltungen, jedoch schließen sich solche Ausgestaltungen nicht gegenseitig aus, sofern es nicht so angegeben ist oder für einen Fachmann leicht erkennbar ist. Die Verwendung von Einzahl und Mehrzahl bezieht sich auf ”Methode” oder ”Methoden” und ähnliches und schränkt nicht ein. Der Ausdruck ”oder” wird in dieser Offenbarung in einem nichtausschließenden Sinne verwendet, außer falls dies in anderer Weise ausdrücklich dargelegt ist.
Die Erfindung ist im Detail mit speziellem Bezug auf einige bevorzugte Ausgestaltungen davon beschrieben worden, aber es wird klar sein, dass Variationen, Kombinationen und Modifikationen von einem Fachmann innerhalb des Kerns und des Umfangs der Erfindung vorgenommen werden können.
Bezugszeichenliste

31, 32, 33, 34, 35: Druckmodul
38: Druckbild
39: ausgehärtetes Bild
40: Vorratseinheit
42, 42A, 42B: Empfänger
50: Übertragungsteilsystem
60: Aushärtestation
62: Fixierwalze
64: Andruckwalze
66: Fixierspalt
68: Unterstation, die Trennflüssigkeit aufträgt
69: Ausleger
70: Finisher
81: Transportband
86: Reinigungsstation
99: Logik- und Steuereinheit (LCU)
100: Druckmaschine
111: Bebilderungselement
112: Zwischenübertragungselement
113: Übertragungsgegendruckwalze
201: Übertragungsspalt
202: zweiter Übertragungsspalt
206: Photorezeptor
210: Aufladungsteilsystem
211: Messgerät
212: Messgerät
213: Gitter
216: Oberfläche
220: Belichtungsteilsystem
225: Entwicklungsstation
226: Betonerungshülse
227: Magnetkern
230: Entwicklervorrat
234: Entwickler
236: Betonerungszone
240: Netzteil
310: Kasten
315: Kasten
320: Kasten
330: Kasten
410: Kasten
420: Kasten
430: Kasten
440: Kasten
450: Kasten
460: Kasten
470: Kasten

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

WO 2009080087 A [0008]
US 6110632 [0010]
US 6608641 [0052]
US 2006/0133870 [0052]
US 7120379 [0060]
US 2002/0168200 [0060]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

Buettner et. al. ”Laser Printing of RFID Antenna Coils on Ceramic” in 2011 IMAPS/ACerS 7th CICMT International Conference and Exhibition [0009]

Claims

Ein Toner für die Verwendung beim elektrophotographischen Drucken wobei der Toner eine Zusammensetzung hat, die 60–90 Gewichts-% eines Gemenges metallischer Teilchen und Fritteteilchen und 10–40 Gewichts-% polymere Bindemittelteilchen umfasst, wobei das Gemenge 40–95 Gewichts-% metallische Teilchen und 5–60 Gewichts-% Fritteteilchen enthält.
Der Toner von Anspruch 1, worin das Gemenge wenigstens 60 Gewichts-% metallischer Teilchen und weniger als 40 Gewichts-% Fritteteilchen enthält.
Der Toner von Anspruch 2, worin das Gemenge wenigstens 80 Gewichts-% metallischer Teilchen und weniger als 20 Gewichts-% Fritteteilchen enthält.
Der Toner von Anspruch 1, worin der Toner 75–85 Gewichts-% des Gemenges und 15–25 Gewichts-% polymerer Bindemittelteilchen enthält.
Der Toner von Anspruch 1, worin die polymeren Bindemittelteilchen Polyester enthalten.
Der Toner von Anspruch 1, der weiterhin Ladungssteuerstoffe in einer Menge von 0,1 bis 5 Gewichts-% oder Wachs in einer Menge von 0,1 bis 10 Gewichts-% enthält.
Der Toner von Anspruch 1, worin die metallischen Teilchen einen volumenbezogenen Zentralwert des Durchmessers von weniger als 100 nm haben.
Der Toner von Anspruch 1, worin die metallischen Teilchen im Wesentlichen kugelförmig sind.
Der Toner von Anspruch 1, worin der Toner Tonerteilchen enthält, die einen volumenbezogenen Zentralwert des Durchmessers zwischen 5 und 30 μm haben.
Der Toner von Anspruch 1, worin der Toner durch Hitze bei einer Temperatur aushärtbar ist, bei welcher wenigstens ein Teil der polymeren Bindemittelteilchen verdampft.