DE2856202C2

DE2856202C2 - Elektrophotographischer flexibler Metalldruckzylinderkörper

Info

Publication number: DE2856202C2
Application number: DE2856202A
Authority: DE
Inventors: Manfred R. Lexington Mass. Kuehnle
Original assignee: Coulter Systems Corp
Current assignee: Stork Colorproofing BV
Priority date: 1977-12-27
Filing date: 1978-12-27
Publication date: 1984-02-09
Also published as: AU4303179A; GB2011121A; US4255508A; SE439699B; SE7813333L; FR2413695A1; AU526946B2; FR2413695B1; CH631272A5; DE2856202A1; NL7812569A; CA1133573A; GB2011121B

Description

2. Druckzylinderkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die nahtlose und flexible Metallmanschette (12) leicht aus der kreiszylindrischen Form gebracht und auch leicht in starrer zylindrischer Form gehalten werden kann, daß der Photoleiterbelag (14) eine Struktur im wesentlichen vertikal relativ zur Oberfläche der Metallmanschette orientierter Kristalle besitzt, elektronisch anisotrop ist, einen spezifischen Dunkelwiderstand von mindestens 10¹² Ohm · cm und ein Verhältnis von Dunkelwiderstand zu Hellwiderstand in der Größenordnung von 10⁴ aufweist und daß schließlich die Flexibilität der Metallmanschette durch den Photoleiterbelag im wesentlichen nicht vermindert ist.

3. Druckzylinderkörper nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Photoleiterbelag (14) aus hochreinem Cadmiumsulfid besteht

4. Druckzylinderkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallmanschette (12) elektrisch gebildetes oder elektrolytisch abgelagertes Nickel enthält oder hieraus besteht.

5. Druckzylinderkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich auf der Oberfläche des Photoleiterbelages (14) ein einge schmolzenes oder fixiertes Bild befindet, das aus isolierendem Toner gebildet ist.

Die Erfindung bezieht sich auf Druckzylinderkörper, welche in Mehrfarben-Druckmaschinen verwendet werden können, die mit mehreren Druckzylindern oder Druckwalzen ausgerüstet sind, wobei jeder Druckzylinder dazu dient, jeweils eine Farbe oder Farbkomponente eines farbigen Bildes auf den Druckträger aufzubringen.

Mehrfarben-Druckverfahren sind allgemein bekannt. Im wesentlichen wird ein farbiges Bildobjekt durch einzelne Filter photographisch aufgenommen, um Farbauszüge zu erhalten. Die Negative werden zur Herstellung von Halbton-Druckformen verwendet, um beispielsweise beim Vierfarbendruck schwarz, gelb, cyan und magenta zu drucken, so daß die Farben des abzubildenden Objektes und dessen Struktur im Bild wieder zusammengesetzt werden. Die Druckformen werden in eine Druckerpresse oder Druckmaschine eingesetzt und der Träger, auf welchem schließlich der Druck erscheinen soll, wird zusammen mit den Druckformen durch die Presse oder die Maschine bewegt, wobei für eine sorgfältige Synchronisation gesorgt ist, um eine genaue Deckung zu erhalten. Die Druckfarben werden so gewählt, daß das gewünschte Druckergebnis erhalten wird, wobei die Druckfarbe auf

ίο die Druckformen aufgetragen wird und von dort entweder direkt oder indirekt auf den Druckträger übertragen wird.

Kleine Auflagen von Mehrfarbendrucken oder Mehrfarbendrucke unter Verwendung einfacher Ausrü stung können dadurch verwirklicht werden, daß man Druckbogen wiederholt mit jeweils unterschiedlichen Druckformen und Druckfarben in gesonderten Arbeitsgängen bedruckt, um schließlich das gewünschte Ergebnis zu erhalten.

In den letzten jähren hat die Bilderzeugung auf elektrostatischem Wege auf vielen Gebieten die Photokopie nach Art der Lichtpause verdrängt

Ein Drucken nach elektrostatischen Verfahren umfaßte hauptsächlich die Herstellung einzelner Ko pien eines projizierten Bildes. Beim indirekten elektro- photographischen Verfahren (Xerographie) findet eine jeweils neue Belichtung und ein neuer Arbeitsgang für jede Kopie statt Beim direkten elektrophotographischen Verfahren (Elektrofaxverfahren) ist ebenfalls jeweils eine neue Belichtung und ein neuer Arbeitsgang für jede Kopie vorzusehen. Hierbei wird jedoch nicht einmal das elektrophotographische Organ wiederverwendet Vielmehr wird dieses aus dem Gerät als Kopie entnommen.

Elektrophotographische Aufzeichnungsträger, wie sie beim Elektrofaxverfahren eingesetzt werden, hat man auch durch geeignete Behandlung als kurzzeitig verwendbare Druckplatten ausgebildet, indem die Bildelemente und der Hintergrund jeweils unterschied lieh farbaufnehmend gemacht wurden. Der eine Teil des Bildes wird hydrophob und der andere hydrophil gemacht und in diesem Zustand wird das elektrophotographische Organ als Druckform in eine Druckerpresse eingesetzt, um Abzüge herzustellen. Die Qualität des Druckes ist verhältnismäßig schlecht und die Anzahl von Kopien, die von einer einzigen Druckerplatte oder Druckform dieser Art hergestellt werden kann, beträgt nicht mal einige Tausend. Man hat versucht, mit dem soeben angesprochenen Verfahren einen elektrostatisehen Mehrfarbendruck durchzuführen, doch waren diese Versuche nicht uneingeschränkt erfolgreich, was auf einer Reihe von Nachteilen beruht, wobei vornehmlich der Mangel zu erwähnen ist, daß Zinkoxidplatten oder -druckformen nicht panchromatisch ansprechen.

Durch die US-Patentschrift 40 25 339 ist ein elektrophotographisches Aufzeichnungsmaterial bekanntgeworden, welches sich durch hohe Aufzeichnungsqualität auszeichnet, wobei der photoleitende Belag sich auch

^b0 leicht mit Metalloberflächen verbinden läßt. Nachdem der photoleitende Belag nach der US-Patentschrift 40 25 339 anorganisch, glashart mikrokristallin und außerordentlich dünn ist, wurde bisher nur in Betracht gezogen, solche Photoleiterbeläge auf starre Metallzy-

^ linder anzubringen, wie sie etwa in herkömmlichen Kopiegeräten anzutreffen sind.

In den US-Patentschriften 22 87 122 und 33 54 519 ist eine Druckzylinderkonstruktion beschrieben, welche

elektrisch abgelagerte oder elektrolytisch gebildete Manschetten aus Nickel umfaßt, welche eine Dicke eines kleinen Bruchteils eines Millimeters habea Die Walzen oder Druckzylinder dieser bekannten Konstruktion haben einen Durchmesser von etwa 20 cm und eine Länge von mehreren Metern. Bisher hat man solche Druckzylinder oder Druckwalzen so ausgebildet, daß sie mit feinen Perforationen entsprechend einem Bild oder Muster versehen wurden, so daß durch die Zylinderwand hindurch mittels einer Zuführungseinrichtung oder eksis Rakels Druckfarbe ausgetrieben und auf den Druckträger aufgebracht werden konnte, über welchen sich der Zylinder oder die Walze abrollte. In bestimmten Fällen hat man über die gesamte Zylinderfläche hinweg gleichförmig Perforationen vorgesehen und die gewünschten Muster oder Bilder dadurch erzeugt, daß man bestimmte der Perforationen selektiv blockierte oder abdeckte.

In den US-Patentschriften 22 87 122 und 33 54 519 sind die Vorteile solcher Druckzylinder oder Druckwalzen im einzelnen beschrieben. Im wesentlichen bestehen diese Vorteile in der Wirtschaftlichkeit, dem geringen Gewicht, dem leichten Transport, der leichten Handhabung und der leichten Montage derartiger Zylinder.

Durch die Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, einen Druckzylinderkörper so auszugestalten, daß er die Vorteile eines geringen Gewichtes, eines leichten Transportes, einer leichten Handhabung und einer leichten Montage mit der Möglichkeit vereinigt hochwertige Drucke in großer Auflage herzustellen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Kombination der im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst

Der hier vorgeschlagene Druckzylinderkörper ermöglicht also die Ausnützung der zuvor erwähnten Vorteile an sich bekannter dünnwandiger Druckzylinder und bietet gleichzeitig an seiner Oberfläche eine Schicht oder einen Belag dar, welcher als Druckform mit besonderen Eigenschaften ausgebildet ist

Zweckmäßige Ausgestaltungen sind Gegenstand der Ansprüche 2 bis 5. Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert Es stellt dar

Fig. 1 eine perspektivische Teilansicht eines Druckzylinderkörpers der hier vorgeschlagenen Art ⁴

F i g. 2 eine Schnitt-Teilansicht durch die Wand des Druckzylinderkörpers mit dem darauf angebrachten Belag und

F i g. 3 eine ähnliche Ansicht wie F i g. 2, wobei jedoch an dem Belag des Druckzylinderkörpers anhaftender Bildtoner dargestellt ist

In F i g. 1 ist der Zylinder 10 gezeigt dessen Basis oder Träger in einer Manschette 12 aus Nickel, kupferplattiertem Nickel, Kupfer oder ähnlichem Metal; besteht Vorzugsweise wird Nickel verwendet da dieses Material zäh, thermisch stabil und leicht in gleichförmiger Dicke auf elektrischem Wege hergestellt bzw. gebildet werden kann. Die zylindrische Manschette 12 ist nahtlos. Gemäß der bevorzugten Ausführungsform ist die Wanddicke der Manschette 12 etwa 0,15 mm, ihr Umfang beträgt etwa 1 m und die Länge beträgt etwa 2 m oder mehr.

Die zylindrische Manschette 12 wird in eine geeignete Sputteranlage oder Glimmlichtentladungsbeschichtungsanlage gesetzt und so gehaltert, daß der Zerstäubungskathode oder den Zerstäubungskathoden der Anlage eine glatte und nicht unterbrochene Oberfläche der Manschette gegenübergestellt wird, während die Manschette dem Sputterverfahren unterzogen wird, so daß nach Durchführung des Verfahrens auf der Manschette ein dünner, gleichförmiger Belag 14 aus abgelagertem Photoleitermaterial gebildet ist

Die picke des Photoleiterbelages 14, welcher vorzugsweise aus hochreinem Cadmiumsulfid besteht liegt in der Größenordnung von 300 bis 600 nm. Es können durchaus auch etwas dickere Beläge gebildet werden, nachdem die Beläge nicht transparent zu sein brauchen. Es können auch Dotierungsmittel in dem Belag enthalten sein, um das spektrale Ansprechen des Belages auf jeweils verschieden farbiges Licht selektiv einstellen zu können.

Beim Sputtern wird die Manschette 12 durch geeignete Vorrichtungen verhältnismäßig starr gehalten. Die Enden des hergestellten Druckzylinders 10 können in ringförmigen Bereichen, weiche in F i g. 1 bei 16 und 18 angedeutet sind, und an welchen Halterungen die Oberfläche abdecken, von einer Beschichtung freigehalten sein.

Die elektroplattierten Manschetten VZ sind hochflexibel und zusammenlegbar oder zusammendrückbar. Sie können soweit zusammengedrückt werden, daß sie in sehr kleinen Behältern Platz finden. Beispielsweise kann ein einziger zylindrischer Behälter, welcher denselben Durchmesser hat wie eine einzelne Manschette, zur Unterbringung einer Vielzahl von Manschetten verwendet werden, die bezüglich ihres Radialquerschnittes zusammengedrückt sind und in die Mitte passen. Solange keine Kniffe oder Falten an den zusammengedrückten Manschetten entstehen, werden diese nicht beschädigt

Um Zinkoxid in organischer Matrix oder amorphes Selen als Photoleiter verwenden zu können, muß man verhältnismäßig dicke Beläge dieser Werkstoffe vorsehen. Gleichzeitig erreichen aber die Eigenschaften dieser Beläge nicht diejenigen von Belägen, wie sie in der US-Patentschrift 40 25 339 beschrieben sind. Würde man die erstgenannten, bekannten Beläge verwenden, so könnte man sie nicht auf der Manschette 12 anordnen, ohne daß das Gewicht, die Flexibilität und die gute Handhabbarkeit vollständig verändert wurden. Außerdem würden die bekannten Beläge der erstgenannten Art nicht haften, würden brechen und abblättern, wenn die Druckzylinderwand gebogen würde.

Der photoleitende Belag des hier vorgeschlagenen Druckzylinders ist so dünn, daß er wenig, wenn nicht gar keinen Einfluß auf die physikalischen Eigenschaften der Manschette 12 hat Der Photoleiterbelag ist etwa 300tnal dünner als die Wand der Metallmanschette. Aus diesem Grunde bleibt der Photoleiterbelag ohne jeden Einfluß auf die Flexibilität, bewirkt praktisch keine Gewichtsvermehrung und macht nicht besondere Vorkehrungen bei der Handhabung erforderlich.

Wie bereits erwähnt beträgt die Dicke des Photoleiterbelages 14 vorzugsweise größenordnungsmäßig 300 bis 600 nm. Da aber die Transparenz des Belages nur insoweit von Interesse ist, als dafür Sorge getragen werden muß, daß die Photonen weit genug eindringen können, um schließlich absorbiert zu werden, kann die Dicke des Belages bei den hier vorgeschlagenen Druckzylindern auch über 600 nm liegen. Beispielsweise kanu die Dicke 1 μπι erreichen und auch noch darüber betragen.

Im Gebrauch wird der Druckzylinder 10 so gehaltert, daß er vollständig starr ist und kreiszylindrische Gestalt erhält, so daß er als Walze in einer Druckerpresse oder

Druckmaschine arbeiten kann, welche einer Gegenwalze gegenübersteht, über die ein kontinuierlicher, langgestreckter Druckträger geführt wird. Die Druckfarbe wird von der Walze auf den Druckträger übertragen.

Auf dem Zylinder 10 kann vor dem Einsetzen in die Druckerpresse oder Druckmaschine ein Bild erzeugt werden. Hierzu erfolgt eine elektrostatische Aufladung in Dunkelheit, eine Belichtung mit einer Muster oder Bild und darauf eine Bildentwicklung durch Tonern. Die in Entwicklung wird mit einer bestimmten Musterstruktur vorgenommen, wodurch auf dem Zylinder ein Bild entsteht, welches Punkte oder kleine geometrische Gebilde enthält, um die Wirkung zu erreichen, welche als Halbton oder Raster bezeichnet wird, wobei jedoch praktisch nicht die übliche Halbtonform oder Rasterform verwendet wird. Es kann sich bei dem Bild um ein synthetisches Bild handeln, welches von einem programmierten Rechner abgeleitet und mittels eines Lasers übertragen wird oder es kann sich um die Reproduktion einer Photographic oder eines Dokumentes handeln, das mittels eines Lasers oder einer anderen. Lichtquelle abgetastet und dann in Punkte oder andere Gebilde verschiedener GestaJt und geometrischer Gesetzmäßigkeit umgeformt wird. Eine Bilderzeugung mittels Laser ist zweckmäßig, da der Belag 14 mit hoher Geschwindigkeit belichtet bzw. mit einem Bild versehen werden kann.

Ist der Zylinder 10 mit einem Bild versehen und mit Toner behandelt worden, so wird das Tonerbild an Ort und Stelle festgeschmolzen, wie in Fig.3 bei 20 angedeutet ist, so daß ein fixiertes Tonerbild auf der Oberfläche des Belages 14 entsteht Der Toner muß ein isolierender Toner oder sogenannter dielektrischer Toner sein, so daß er nicht an der Entladung der nicht mit Toner zu versehenden Bereiche 22 der Oberfläche teilnimmt

Der Druckzylinder mit dem darauf befindlichen, getonerten Bild wird nun in die Druckerpresse oder Druckmaschine eingesetzt Während des Betriebes in Zusammenarbeit mit weiteren, ähnlichen Druckzylindern wird der Druckzylinder zuerst aufgeladen, so daß die mit Toner versehenen Bereiche 20 der Oberfläche eine hohe Ladung annehmen. Diese Bereiche sprechen nicht auf eine Belichtung an. Wenn daher die übrigen Teile der Oberfläche einem hellen Licht ausgesetzt oder einfach in der hellen Umgebung belassen werden, so verschwindet jedwede Ladung, welche durch Koronaentladung auf die nicht mit Toner versehenen Bereiche 22 des Zylinders 10 aufgebracht worden ist In diesem Zustand wird der Zylinder oder die Walze 10 durch ein Farbbad geführt weiches sozusagen einen Sekundärtoner enthält Dieser Sekundärtoner umfaßt auch die gewünschte Farbe oder das gewünschte Pigment, während der zuerst verwendete Toner oder Primärtoner überhaupt kein Pigment zu enthalten braucht

Das Pigment bzw. der Sekundärtoner haftet nur an den geladenen Bereichen des Zylinders an und setzt sich daher nur auf. den mit Toner versehenen Bildbereichen 20 nach F i g. 3 ab. Der Druckzylinder dreht sich also an dem Farbbad vorbei, in welchem er das Pigment aufnimmt und bewegt sich dann mit den eingefärbten Oberflächenbereichen in eine Stellung gegenüber einem Druckträger, auf welchen das Pigment übertragen wird. Eine elektrische Vorspannung bewirkt eine elektrostatische Übertragung, so daß kein körperlicher Kontakt notwendig ist. Nach der Übertragung wird das Arbeitsspiel wiederholt. Eine Reinigung nach der Druckfarbenübertragung oder Pigmentübertragung ist normalerweise nicht notwendig, kann jedoch vorgesehen sein.

Mehrere der beschriebenen Druckzylinder oder Walzen sind um eine Trommel herum angeordnet, welche die Führung und Abstützung für den Druckträger bildet und gegen welche hin der Druck ausgeführt wird, so daß jeder Zylinder sein eigenes Bild in seiner eigenen Farbe auf den Druckträger aufbringt. Selbstverständlich müssen ein Synchronismus der Zylinder und eine genaue Deckung der getrennt aufgebrachten Bilder eingehalten werden, um einen hochwertigen Mehrfarbendruck zu erzielen.

Der Hersteller der Druckzylinder kann diese der mit geeigneten Druckmaschinen ausgerüsteten Druckerei in zwei verschiedenen Formen liefern. Er kann entweder die Zylinder gleichsam blank oder unbeschrieben liefern, so daß die Druckerei ihre eigenen Zylinder mit einem Bild versieht oder der Zylinderhersteller kann die Zylinder dem Drucker bereits mit Bild und mit Primärtoner versehen liefern. Im letzteren Falle liefert der Drucker an den Zylinderhersteller die Spezifikationen und das zur Bildherstellung zu verwendende Original.

Es ist möglich, Einrichtungen vorzusehen, um die Druckzylinder in der Druckerpresse oder Druckmaschine zu belichten und zu tönern. Vermutlich wird jedoch das Belichten und Tonern mit Primärtoner in den meisten Fällen außerhalb der Maschine vorgenommen werden.

Wie oben ausgeführt, kann ein Druckzylinder der hier vorgeschlagenen Art zur Durchführung eines Mehrfarbendruckes in einer Druckerpresse oder Druckmaschine unter Einsatz eines elektrostatischen Verfahrens verwendet werden. Es versteht sich, daß der hier vorgeschlagene Druckzylinder auch für den Schwarz-Weiß-Druck eingesetzt werden kann, doch sind seine Vorteile besonders bei der Verwendung in einer Druckmaschine oder Druckerpresse von Nutzen, weiche mehrere Druckvorgänge an demselben Substrat oder Druckträger durchführt

Der Ausdruck »Druckverfahren« soll nicht die Art des Drückens im üblichen Sinne bezeichnen, sondern soii nur das Anwendungsgebiet der hier beschriebenen Zylinder beschreiben. Tatsächlich soll kein unmittelbarer Druck oder unmittelbarer Kontakt zwischen dem Druckzylinder und dem Druckträger wirksam sein. Vielmehr wird die Druckfarbe oder das Pigment elektrostatisch über einen sehr engen Spalt zwischen Druckzylinder und Druckträger übertragen. Hierdurch kann die Lebensdauer des Druckzylinders verlängert werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Druckzylinderkörper, gekennzeichnet durch die Kombination folgender an sich bekannter Merkmale:

a) er enthält als Schichtträger eine flexible, dünnwandige, eine Dicke in der Größenordnung eines Millimeterbruchteils aufweisende, nahtlose Metallmanschette (12), welche zum Druck in starrer, zylindrischer Form gehalten werden kann und

b) mit der Außenfläche der Metallmanschette ist ein dünner Photoleiterbelag (14) fest verbunden, der flexibel, mikrokristallin, vollständig anorganisch und in einer Dicke vorgesehen ist, welche die Größenordnung eines Mikrometers im wesentlichen nicht übersteigt und der nach einem Belichtungs- und Tonervorgang beim Drucken eine elektrostatische Übertragung ermöglicht.