DE2924911A1 - Vorrichtung zum drucken von aus einzelbildern zusammengesetzten bildmustern, insbesondere zur herstellung von farbdrucken, sowie verfahren zum bedrucken eines traegers mit derartigen bildmustern - Google Patents

Description

München, den 19. Juni 1979 Anwaltsaktenz.: l8l - Pat. k6

Coulter Systems Corporation, 35 Wiggins Avenue, Bedford, Massachusetts 01730» Vereinigte Staaten von Amerika

Vorrichtung zum Drucken von aus Einzelbildern zusammengesetzten Bildmustern, insbesondere zur Herstellung von Farbdrucken, sowie Verfahren zum Bedrucken eines Trägers mit derartigen Bildmustern.

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Drucken von aus Einzelbildern zusammengesetzten Bildmustern, insbesondere zur Herstellung von Farbdrucken, sowie ein Verfahren zum Bedrucken eines Trägers mit derartigen Bildmustern, wobei die Vorrichtung und das Verfahren sich statt der üblicherweise auf dem Gebiet der Druckgaphik oder der Farbphotographie verwendeten Prinzipien elektrostatischer Prinzipien bedienen.

Systeme zur Herstellung von Mehrfarbendrucken, bei denen elektrostatische Techniken angewendet werden, sind bekannt, Die derzeit verfügbaren Systeme sind jedoch kompliziert, teuer, unzuverlässig und liefern keine Bildqualität, die höheren Anforderungen gerecht wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektrophotographische Vorrichtung bzw. ein elektrophotographisches Verfahren zu schaffen, mittels derer ein ausgedehnter Träger, z.B. eine Bahn aus Papier, Textikwerkstoff, Kunstharzmaterial, Folien oder dergleichen mit einem zusammengesetzten Bildmuster, insbesondere mit aus verschiedenfarbigen Einzelbildern zusammengesetzten Farbbildern bedruckt werden können.

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Die Vorrichtung gemäß der Erfindung ist im Patentanspruch

1 beschrieben.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Vorrichtung gemäß der Erfindung sind in den Unteransprüchen

2 bis 17 angegeben, auf die hiermit ausdrücklich verwiesen wird.

Die Vorrichtung gemäß der Erfindung umfaßt also eine Vielzahl von voneinander unabhängigen Druckstationen, die von dem zu bedruckenden Träger durchlaufen werden. In jeder Druckstation befindet sich eine elektrophotographische Manschette. Auf dieser wird ein einem Farbauszug des zusammengesetzten Bildes entsprechendes latentes Bild erzeugt, das anschließend mit Hilfe eines geeigneten Toners entwickelt und direkt oder indirekt auf den zu bedruckenden Träger übertragen wird.

Bei einer speziellen Ausführungsform der Erfindung sind in jeder Druckstation zwei elektrophotographische Manschetten vorgesehen. Auf einer dieser beiden Manschetten wird ein dem jeweiligen Farbauszug entsprechendes latentes Bild erzeugt, das anschließend mit Hilfe eines geeigneten Toners entwickelt und sodann auf die zweite Manschette optisch projiziert wird. Das auf die zweite Manschtte projizierte Bild wird mit Hilfe eines Toners entwickelt, auf den zu bedruckenden Träger übertragen und sodann auf diesem fixiert.

Geeignete Vorrichtungen, die vorzugsweise von zusammen mit den jeweiligen Einzelbildern auf den zu bedruckenden Träger übertragenen Paßmarken gesteuert werden, ermöglichen gemäß einer Weiterbildung der Erfindung das lagegenaue Übereinanderdrucken der Einzelbilder.

Das einem Farbauszug entsprechende Einzelbild, das an den einzelnen Druckstationen gebildet wird, kann durch Projek-

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tion von einem Farbphoto, einem farbigen Diapositiv oder dergleichen durch Verwendung unterschiedlicher Farbfilter" usw. oder aber durch Aufbelichten mittels eines Laserstrahles hergestellt werden.

Das jeweilige Bild kann auf die Manschette aufbelichtet (und entwickelt) werden, bevor diese in die betreffende Druckstation eingesetzt wird. Es ist jedoch auch möglich, die elektrostatische Bilderzeugung vorzunehmen, während sich die Manschette bereits in der zugeordneten Druckstation befindet.

Die einzelnen Druckstationen sind vorzugsweise in einer Position angeordnet, in der sie miteinander fluchten. Sie arbeiten unabhängig voneinander, so daß sich unterschiedliche Bedingungen für die jeweils optimale Bildübertragung auf den Träger herstellen lassen. Das von den einzelnen Druckstationen auf den Träger aufgebrachte Bild wird auf diesem fixiert, bevor er mit diesem Bild zu der nächsten Druckstation wandert. Die Tonerarten, die elektrischen Feldspannungen zur Übertragung des Bildes auf den Träger, die Arbeitstemperaturen und dergleichen können an den einzelnen Druckstationen unterschiedliche Eigenschaften bzw. Werte besitzen. Durch eine derartige Anordnung von Druckstationen, die unabhängig voneinander steuerbar sind,läßt sich eine Flexibilität erzielen, die zu optimalen Ergebnissen führt.

Die elektrophotographisehen Manschetten besitzen in bekannter Weise einen photoleitenden Belag, der auf ein ohmisch leitendes Substrat bzw. eine ohmisch leitende Zwischenschicht aufgebracht ist.

Bei einer Ausführungsform der Vorrichtung gemäß der Erfindung, bei der das Tonerbild von einer ersten Manschette auf eine zweite Manschette und von dort auf den zu bedruckenden Träger übertragen wird, ist die erste Manschet-

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te transparent, so daß eine geeignete Strahlungsquelle durch die erste Manschette auf die zweite Manschette einwirken kann. Die zweite Manschette wird aufgeladen, bevor ihr das auf der ersten Manschette vorhandene Bild aufprojiziert wird. Nach der Aufbelichtung des Bildes wird die zweite Manschette mit Hilfe eines Toners entwickelt und sodann in direkten Kontakt oder doch in sehr nahen Abstand mit dem vorbeiwandernden Träger gebracht, wobei das Tonerbild auf letzteren übertragen wird. Anschließend wird dieser Prozeß für die übrigen Farbauszüge an den betreffenden Druckstationen wiederholt. Zwischen den einzelnen Druckstationen wird das jeweils zuletzt aufgebrachte Einzelbild fixiert.

An jeder der Druckstationen können Dichtemessungen durchgeführt werden. Die durch diese Messungen gewonnenen Informationen werden als Rückkopplungssignal zu der betreffenden Druckstation zurückgegeben, wo sie die Druckbedingungen beeinflussen.

Ausführungsformen der Vorrichtung gemäß der Erfindung, die zwei Manschetten in jeder Druckstation besitzen, eignen sich in besonderer Weise dazu, einen ausgedehnten Träger wiederholt mehrfach mit demselben Farbbild zu bedrucken, da das auf der ersten Manschette vorhandene Tonerbild auf dieser verbleibt.

Diejenige Ausführungsform der Vorrichtung gemäß der Erfindung, die nur eine Manschette an jeder Druckstation verwendet, eignet sich insbesondere zur Herstellung von einzelnen Farbdrucken.

Beide Versionen lassen sich jedoch axich für alle Anwendungen verwenden. Außerdem lassen sich beide Versionen in Verbindung mit Vorrichtungen einsetzen, bei denen die Eingangsinformation zur Herstellung der Druckvorlage eine von einem Computer aufbereitete digitalisierte Information ist.

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Bei denjenigen Ausführungsformen, bei denen an jeder Druckstation nur eine Manschette vorhanden ist, muß das Tonerbild die dem jeweiligen Farbauszug entsprechende Farbe besitzen und darf selbstverständlich auf der Manschette nicht fixiert werden. Bei der mit zwei Manschetten an jeder Druckstation arbeitende Ausführungsform braucht das auf der ersten Manschette erzeugte Tonerbild nicht die dem jeweiligen Farbauszug entsprechende Farbe zu besitzen und kann auf dieser ersten Manschette fixiert werden.

Wenn die latenten Bilder auf den elektrophotographischen Manschetten durch einen Laserstrahl aufbelichtet werden, dient die von einem Speicher entnommene digitalisierte Information, die dem betreffenden Farbauszug entspricht, zur Modulierung eines Laserstrahles, der die Oberfläche der zuvor aufgeladenen Manschette überstreicht.

Beide vorangehend angedeuteten Ausführungsformen der Vorrichtung gemäß der Erfindung eignen sich zum Bedrucken von ausgedehnten Trägern mit sich wiederholenden Bildmustern oder mit einem oder mehreren Farbdrucken.

Das Verfahren gemäß der Erfindung und vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen dieses Verfahrens sind im Patentanspruch 18 und den folgenden Unteransprüchen beschrieben.

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Im folgenden sei die Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert:

Fig. 1 zeigt eine schematische Ansicht einer ersten Vorrichtung gemäß der Erfindung bzw. zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung,

Fig. 2 zeigt eine schematische Ansicht einer zweiten derartigen Vorrichtung,

Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung zur Veranschaulichung eines ersten Verfahrens zur Herstellung einer elektrophotographischen Manschette zur Verwendung im Zusammenhang mit der Erfindung,

Fig. 4 zeigt eine Darstellung zur Veranschaulichung eines zweiten Verfahrens zur Herstellung einer elektrophotographischen Manschette,

Fig. 5 zeigt eine schematische Gesamtdarstellung eines Systems zur Herstellung von Farbdrucken, bei dem das Verfahren und die Vorrichtung gemäß der Erfindung Anwendung finden.

Das Druckverfahren gemäß der Erfindung erfordert die elektrophotographische Herstellung unterschiedlich gefärbter Bilder auf jeweils einer elektrophotographischen Manschette. Die auf den einzelnen Manschetten hergestellten Tonerbilder entsprechen jeweils einem Farbauszug des zusammengesetzten Farbdruckes. Jede der Manschetten rotiert um ih-■ re eigene Achse und berührt den zu bedruckenden Träger entweder unmittelbar, wobei sie in derselben Richtung rotiert, in der sich auch der Träger bewegt, oder sie dient als Projektionsmedium, durch welches das Tonerbild auf eine zweite elektrophotographische Manschette projiziert wird. Das auf der zweiten Manschette projizierte latente Bild wird mit einem entsprechenden Toner entwickelt und das so entstehende Tonerbild wird unmittelbar von der zweiten Manschette auf den sich bewegenden Träger übertragen.

Ein wichtiger Aspekt der Erfindung besteht darin, daß die Vorrichtung eine Mehrzahl von Druckstationen umfaßt, von

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denen jede bezüglich der unterschiedlichen Parameter zur Erzeugung des erforderlichen Teildruckes auf dem Träger unabhängig steuerbar ist.

Fig. 1 zeigt eine in ihrer Gesamtheit mit 10 bezeichnete Vorrichtung zur Herstellung von Farbdrucken, die nach dem indirekten Übertragungsverfahren arbeitet. Die Vorrichtung beinhaltet eine Mehrzahl von Druckstationen. Zwei dieser Druckstationen, nämlich die Stationen 12 und 14 sind dargestellt. In jeder dieser Stationen wird einem Träger 16 ein andersfarbiges Teilbild aufgedruckt. Der Träger 16 tritt links in die Station 12 ein und verläßt sie auf der rechten Seite, um anschließend in dieStation 14 einzutreten. Für Mehrfarbendrucke sind üblicherweise wenigstens drei häufiger jedoch vier Farben erforderlich. Dieses sind die Farben Zyanbiau, Purpur, Gelb und Schwarz. Dies bedeutet, daß die Vorrichtung gemäß der Erfindung üblicherweise mit vier Druckstationen ausgestattet ist. Falls Textilien zu bedrukken sind, muß die Anzahl der Druckstationen im allgemeinen der Zahl der Farben und Farbabstufungen entsprechen, die aufgedruckt werden sollen, da sich auf Textilien zusammengesetzte Farben durch Farbmischung im allgemeinen nicht herstellen lassen.

An der Station 12 ist ein Projektionsgerät 18 vorgesehen, das eine Mastermanschette 20 beinhaltet, welche in diesem Fall die Form einer von Walzen 22 und 24 getragenen Bandschleife hat. Unter dem oberen Teil der Mastermanschette 20 ist ein Projektor 26 angeordnet, mittels dessen das auf der Bandschleife 20 enthaltene Bild durch ein Projektionsobjektiv 28 projizierbar ist.

Die Bandschleife 20 trägt das Bild vorzugsweise in Form eines digitalcodierten Farbauszuges, der in der weiter unten anhand von Fig. 3 und 4 beschriebenen Weise aufgebracht wird. Die Bandschleife 20 besteht aus einem elektrophotographischem Material mit aus einem Substrat aus transpa-

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rentem Polyestermaterial, das eine ohmisch leitende Zwischenschicht trägt, auf dessen Außenseite ein Belag aus photoleitendem Material aufgebracht ist. Das photoleitende Material besteht aus einer anorganischen Verbindung, vorzugsweise aus Cadmiumsufid, die auf das Substrat mit Hilfe eines geeigneten Zerstäubungsverfahrens als mikrokristalline transparente Ablagerung mit hoher Ausbeute aufgebracht ist. Ein solches elektrophotographisches Material und das Verfahren zu seiner Herstellung sind in der US-PS 40 25 339 beschrieben.

An der Station 12 befindet sich eine zweite Manschette 30, die zwischen zwei Walzen 32 und 34 aufgespannt ist und sich mit diesen dreht. Der untere Teil dieser Manschette 30 wird durch das von dem Objektiv 28 entworfene Projektionsbild belichtet, während ihre Oberseite mit der Unterseite des Trägers 16 in Berührung steht. Die Geschwindigkeit der von links nach rechts erfolgenden Bewegung des Trägers 16 und die Umlaufgeschwindigkeit der Manschette 30 sind miteinander synchronisiert. Die Walzen 32 und 34, auf denen die Manschette 30 aufgespannt ist, können zur Erzielung der synchronen Bewegung entsprechend angetrieben werden. Das Material der zweiten Manschette 30 ist das gleiche wie das der im folgenden auch als Mastermanschette bezeichneten ersten Manschette 20, Der photoleitende Belag befindet sich auf der Außenseite der Manschette 30. Die zur Bewegung der Manschetten, Walzen, des Trägers und der Zylinder erforderlichen Antriebsmittel sowie die Vorrichtungen zu deren geeigneter Steuerung sind in der Zeichnung nicht dargestellt.

Eine mit elektrostatischer Koronaentladung arbeitende Vorrichtung 38 lädt die untere Oberfläche der zweiten Manschette auf, bevor diese in den Bereich des Projektionsstrahlenganges 36 gelangt. Es sei darauf hingewiesen, daß sich der untere Abschnitt der zweiten Manschette von rechts nach links bewegt. Mit 40 ist eine Tonervorrichtung bezeichnet,

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die eine der Art des Trägers 16 angepaßte Tonerart enthält. Wenn der Träger 16 beispielsweise Papier ist, ist der in" der Tonervorrichtung 40 verwendete Toner ein solcher, der sich für die Übertragung auf Papier eignet. Der Toner kann ein dielektrischer Toner sein. Seine Farbe und Zusammensetzung bestimmt sich nach den Erfordernissen der jeweils herzustellenden Drucke.

Das durch die Tonervorrichtung 40 entwickelte Bild bewegt sich um die Walze 32 und trifft auf die Unterseite des Trägers 16, während dieser sich durch die Station 12 bewegt. Mit 42 und 44 sind Vorspannungselektroden bezeichnet, die sich über bzw. unter dem in diesem Bereich mit dem oberen Teil der Manschette 30 vereinigten Träger 16 befinden. Diese Elektroden 42 und 44 sind mit einer Spannungsquelle 46 verbunden, die zwischen ihnen ein elektrisches Feld erzeugt, durch das die Tonerpartikel so aufgeladen werden, daß sie von dem oberen Abschnitt der Manschette 30 zu der Unterseite des Trägers 16 getrieben werden. Während die Übertragung des Tonerbildes von der Manschette 30 auf den Träger 16 mechanisch durch eine Druckkraft erfolgen kann, befindet sich zwischen dem oberen Abschnitt der Manschette und dem Träger 16 vorzugsweise ein kleiner Zwischenraum, so daß eine Beschädigung der Oberfläche der Manschette 30 und ein Verschmieren des Bildes ausgeschlossen sind.

Nach der Beendigung des Teilbilddruckes in der Station 12 bewegt sich die als Bandschleife ausgebildete Manschette 30 über die Walze 34 und durchläuft dabei eine Reinigungsvorrichtung 48, in der gegebenenfalls vorhandener überschüssiger Toner entfernt wird, so daß der Abschnitt der zweiten Manschette 30, die zu der Aufladevorrichtung 38 läuft, wieder gesäubert ist.

Falls der zu bedruckende Träger 16 ein Textilstoff ist und der von der Tonervorrichtung 40 gelieferte Toner eine elektrostatische Ätze ist, durchläuft dor Träger 16 nach der

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Beendigung des Teildruckes einen Tank 50, in welchem sich die von der Ätze zu absorbierende Farbe 52 befindet. Der Träger 16 wird durch Walzen 54 und 56 umgelenkt, während er durch den Farbtank 50 läuft.

Es sei darauf hingewiesen, daß die Tonerätze,, die beim Bedrucken von Textilien verwendet wird, üblicherweise keine Farbpigmente enthält, sondern lediglich die Art von Chemikalien, die an denjenigen Textilfasern haftet (oder von ihnen absorbiert wird), die die Farbe 52 annehmen sollen. Falls der Träger 16 Papier oder ein anderer nichttextiler Werkstoff ist, besitzt der Toner Farbpigmente, so daß keine Farbtanks erforderlich sind und der Träger 16 statt dessen an einem oder mehreren Fixierelementen vorbei zur nächsten Druckstation geführt wird. Die erwähnten Fixierelemente werden weiter unten näher erläutert.

Nachdem der Träger 16 in dem Tank 50 eingefärbt wurde, durchläuft er einen Spültank 58, in dem die Ätze abgewaschen wird. Dabei wird d*r Träger über Umlenkwalzen 60 und 62 geführt. Hinter dem Spültank 58 kann eine (in der Zeichnung nicht dargestellte) Trocknungsvorrichtung angeordnet sein.

Mit 64 ist eine Vorrichtung zur Messung der Bilddichte angedeutet. Sie beinhaltet einen optoelektronischen Wandler, der die Dichte des in der Station 12 aufgebrachten Teildruckes ermittelt und ein entsprechendes Signal abgibt, welches in der Vorrichtung 66 in ein Steuersignal zur Beeinflussung der Intensität der Lichtquelle des Projektors 26 umgewandelt wird. Auf diese Weise kann die Bildintensität des in der Station 12 hergestellten Teildruckes gesteuert werden.

Die Station 14 ist in ihrem Aufbau mit der Station 12 in allen Punkten identisch, so daß sich ihre nähere Beschreibung erübrigt. Der einzige Unterschied besteht in der Far-

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be des in dem Farbtank 50' enthaltenen Färbungsstoffes. Die Parameter der von der Spannungsquelle 46' erzeugten Vorspannung, die Art des in der Tonervorrichtung 40* verwendeten Ätzmittels und die charakteristischen Eigenschaften der von den Vorrichtungen 64' und 66' gelieferten Signale können sich selbstverständlich in Anpassung an die andersartige Farbe, die in dieser Station 14 aufgebracht werden soll, ändern.

Fig. 2 zeigt eine zweite Ausführungsform einer Druckvorrichtung 70, die vier Druckstationen 72, 74, 76 und 78 umfaßt.

Der zu bedruckende Träger bewegt sich geradlinig durch die Vorrichtung und wird nicht wie bei der in Fig. 1 dargestellten Druckvorrichtung 10 umgelenkt. Die erste Station 72 besitzt eine auf einer Walze 84 montierte Mastermanschette 82. Diese stellt das elektrophotographische Bauteil dar und hat im Gegensatz zu der Mastermanschette 30 in Fig. 1, die oval geformt ist, Zylindergestalt. Die Mastermanschette 82 kann die gleiche Konstruktion besitzen wie die Manschette 20 in Fig. 1, es ist jedoch nicht erforderlich,daß sie transparent ist. Die Manschette 82 besitzt vorzugsweise einen Belag aus demselben photoleitenden Material, wie es für die Manschette 20 beschrieben wurde. Dieser Beleg ist auf einem dünnen metallischen Zylinder aufgebracht, der auf der Walze 84 durch geeignete Mittel in seiner zylindrischen Form gehalten wird.

Die Druckstation 72 besitzt eine elektrostatische Aufladevorrichtung 86, eine Vorrichtung 88 zur Bilderzeugung,d.h. zur Belichtung, eine Tonervorrichtung 90, eine Bildübertragungsvorrichtung 92, eine Fixiervorrichtung 94, in der das Bild eingeschmolzen wird, sowie eine Reinigungsvorrichtung 96 zur Beseitigung überschüssigen Toners.

Beim Betrieb läuft die Manschette 82 an der Aufladungsstation 86 vorbei, die vorzugsweise als Koronagenerator aus-

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gebildet ist. In dieser Auf! adungsstat.i on wird die Manschette 82 gleichförmig elektrostatisch aufgeladen. Anschließend läuft sie an der Bilderzeugungsvorrichtung 88 vorbei, in der durch Projektion, durch Einschreiben mittels eines Lasers oder durch andere geeignete Mittel ein latentes elektrostatisches Ladungsbild erzeugt wird. Außerdem werden in der Vorrichtung 88 (nicht dargestellte) Paßmarken auf der Manschette an geeigneten Stellen in der Nähe des Bildes aufbelichtet. Diese Paßmarken können die Form eines Punktrasters oder einer Reihe von seitlich des Bildes angeordneten oder einer Reihe von longitudinal zu dem Bild angeordneten Punkten haben. Die als Paßmarken dienenden Punkte können in derselben Weise hergestellt werden wie das Bild, d.h. durch Projektion oder durch Einschreiben mittels eines Lasers usw.

Nach der Erzeugung des latenten Bildes und der Paßmarken auf der Manschette 82 wird diese zu der Tonervorrichtung 90 bewegt, in welcher das latente Bild entwickelt wird. Die Tonerstation 90 enthält in einem geeigneten Behälter 100 eine Tonerflüssigkeit 98, die über eine Walze 102 auf die Oberfläche der Manschette 82 verbracht wird. Das mit Hilfe des Toners entwickelte jedoch -noch unfixierte Bild gelangt anschließend zu der Bildübertragungsvorrichtung 92, in welcher es auf die Unterseite des zu bedruckenden Trägers 80 übertragen wird. Die Übertragung erfolgt nahezu berührungslos durch Anwendung eines hochwirksamen elektrischen Feldes, das mit Hilfe von Elektroden 104 und 106 zwischen der Manschette 82 und dem Träger 80 erzeugt wird. Die Elektroden 104 und 106 sind mit einer geeigneten Spannungsversorgung 108 verbunden. Der das Tonerbild tragende Träger 80 bewegt sich anschließend zu der Fixiervorrichtung 94, in der das Bild beispielsweise mit Hilfe einer Warmluftanlage permanent auf dem Träger fixiert wird. Gegebenenfalls auf der Manschette 82 zurückbleibender überschüssiger Toner wird in der Reinigungsvorrichtung 96 entfernt. Diese Vorrichtung enthält beispielsweise einen mit Isopar oder einer anderen für den verwendeten Toner geeigneten Reinigungsflüs-

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sigkeit gefüllten Einsatz. Die Anwendung der Reinigungsflüssigkeit auf die Manschette 82 erfolgt mit Ultraschall". Anschließend steht die Manschette 82 für eine neue Aufladung, Belichtung, usw. bereit.

Die Druckstationen 74, 76 und 78 besitzen die gleichen Vorrichtungen wie die Druckstation 72 und arbeiten in derselben Weise. Die Farbe des jeweils verwendeten Toners ist natürlich unterschiedlich. Außerdem besitzen die einzelnen Druckstationen optoelektrische Abtastelemente 110, 112 und 114, die mit Servosystemen 116, 118 bzw. 120 verbunden sind. Diese Servosysteme sind mit den Antrieb?systemen für die Walzen verbunden, auf denen die Manschetten montiert sind. Die (nicht dargestellten) Antriebssysteme sind so steuerbar, daß sie sowohl die Rotationsgeschwindigkeit der Walzen ändern können als auch eine laterale Verschiebung,d.h. eine Bewegung in Richtung der Rotationsachsen, der Walzen bewirken können.

Während des Betriebes ermitteln die Sensoren 110, 112 und 114 die in der ersten Druckstation auf dem Träger in der Nähe des ersten Teilbildes niedergelegten Paßmarken und steuern über den zugeordneten Servomechanismus die Rotationsgeschwindigkeit und die axiale Position der Manschetten in den betreffenden Druckstationen, so daß die jeweils von der zweiten, dritten und vierten Manschette aufgetragenen Teilbilder in genauer Passung mit dem Teilbild der ersten Manschette aufgebracht werden.

Nachdem der Träger 80 die Stationen 72 bis 78 durchlaufen hat, kann er noch an einer Bearbeitungsvorrichtung 124 vorbeigeführt werden, in der (beispielsweise mit Hilfe einer Walze) ein glänzender Überzug aufgebracht wird.

Anschließend kann der Träger 80 durch Beschneide-, Trenn- und Faltvorrichtungen, Transportrollen usw. geführt werden.

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In Fig. 3 ist eine Vorratsrolle 196 des transparenten elektrophotographischen Materials dargestellt, aus welchem die Manschette 20, wie sie beispielsweise bei der Vorrichtung gemäß Fig. 1 verwendet wird, hergestellt wird. Das Material kann zusammengeschweißt oder in anderer Weise zusammengefügt werden und bildet danach eine Bandschleife 20. Das Zusammenschweißen bzw. Zusammenfügen kann erfolgen, bevor oder nach-'dem das betreffende Bild aufgebracht wurde. Das Bild kann optisch auf die Mastermanschette 20 aufprojiziert werden, nachdem diese zunächst aufgeladen wurde. Anschließend wird das latente Bild durch Toner entwickelt und schließlich fixiert. Vorzugsweise wird das Bild jedoch in einem digitalen Verfahren aufgebracht, so daß kein Schirm erforderlich ist und die mit der optischen Projektion verbundenen Probleme vermieden sind.

Eine geeignete mehrfarbige Vorlage wird abgetastet, wobei die Farben voneinander getrennt werden. Das Abtastsignal wird in binärer Form digitalisiert, und die entsprechenden Bits werden in einem elektronischen Speicher abgespeichert. Dieser Speicher ist in Fig. 3 durch den Schaltungsblock 198 angedeutet. Der Speicher dient anschliessend zur Steuerung eines galvanometerartigen Abtastmechanismus zur Ablenkung eines von einem Laser geringer Leistung, beispielsweise einem Helium-Neon-Laser 200 erzeugten Lichtstrahles. Der Laser projiziert seinen modulierten Strahl über Reflektoren 202 und 204 an der Stelle 206 auf die Oberfläche des elektrophotographischen Materials, während dies von der Rolle 196 abgewickelt wird. Mit Hilfe geeigneter Antriebsmittel werden die Reflektoren 202 und 204 so gesteuert, daß sie bei der Umwandlung des kontinuierlichen Bitstromes in die auf die Oberfläche des elektrophotographischen Materials aufzubringende Information erforderliche Korrekturen und Kompensationsmaßnahmen durchführen. Das Material wird zunächst mit Hilfe der Vorrichtung 208 aufgeladen, sodann - wie erwähnt - an der Stelle 206 belichtet, in der Vorrichtung 210 mit Toner ver-

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sehen und schließlich in der Vorrichtung 212 fixiert. Das resultierende Bild ist nunmehr semipermanent fixiert. Die* erforderliche Materiallänge kann von der Rolle 196 abgeschnitten und zu der Manschette 20 in Gestalt einer Bandschleife geformt werden, indem die Enden durch Schweißen miteinander verbunden werden.

Fig. 4 zeigt ein anderes Gerät,, mit dessen Hilfe sich eine Manschette herstellen läßt, die der Manschette 82 entspricht, die bei der Vorrichtung gemäß Fig. 2 Verwendung findet. Die Manschette 82 besitzt die Form eines dünnwandigen Zylinders aus Metall oder dergleichen und trägt einen Belag aus dem oben beschriebenen photoleitenden Material. Sie ist auf einer angetriebenen Trommel 214 montiert. Ein Laser 216, der vom selben Typ sein kann wie der in Fig. 3 gezeigte Laser 200, wird von einem elektronischen Speicher 217 angesteuert und richtet einen modulierten Lichtstrahl 218, der die Bildinformation in Form digitaler Bitströme beinhaltet, auf einen wandernden Spiegel 220, der auf einer in geeigneter Weise angetriebenen Führungsstange 222 montiert ist, so daß die den digitalisierten Bildinhalt wiedergebenden Bitströme in geeigneter Weise auf die Oberfläche der Manschette 82 gelenkt werden, wo sie den gewünschten Farbauszug eines zusammengesetzten Mehrfarbenbildes erzeugen. Eine Koronavorrichtung 224 dient zur Aufladung der Oberfläche der Manschette 82, während eine Tonervorrichtung 226 das latente Bild entwickelt, nachdem es auf die Manschette 82 aufgebracht ist. Mit 228 ist eine Fixiervorrichtung angedeutet, die sich auf der dem Betrachter von Fig. 4 entgegengesetzten Seite befindet und dazu dient, das von dem dielektrischen Toner auf der Manschette 82 erzeugte Bild semipermanent zu fixieren.

Nachdem die Manschette 82 mit Toner versehen und das entspi'ochende Bild Γ ix i ort ist, wird sie von der Trommel 214 abgenommen und in einem geeigneten Gerät installiert.

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Fig. 5 zeigt die schematische Darstellung eines vollständigen Systems mit dem in Fig. 2 dargestellten Gerät zur ' Herstellung von Farbdrucken auf der Grundlage von transparenten Farbbildern.

Ein transparentes Farbbild, von dem ein Farbdruck hergestellt werden soll, wird auf eine flache Abtastvorrichtung 401 gelegt, wo es rasch (in etwa 15 see) abgetastet wird, dabei wird es in seine einzelnen Informationskomponenten zerlegt, beispielsweise Farbart, Dichte, Farbton und Ortsinformation. Diese Informationen werden über einen Minicomputer 403 entweder in einen permanenten Speicher 405 oder in einen temporären Speicher 407 eingespeichert.

Der Computer liefert auf Grund einer entsprechenden Programmierung Instruktionen für die Farbbalance, indem er Punktgröße, Lage und - falls erforderliche - Belichtungsenergie justiert, und berücksichtigt auf diese Weise die Eigenschaften des zum Drucken verwendeten Toners. Diese Fähigkeit, die Farbbalance zu justieren, läßt auch die Möglichkeit eines Eingriffes durch die Bedienungsperson zu; es besteht daher die Möglichkeit, einer abgewogenen Farbabstimmung durch eine Steuerrückkopplung über ein Computerterminal 409.

Das Computerterminal 409 erlaubt eine Wahl des Maßstabes, d.h. des Vergrößerungsfaktors, ein Beschneiden des Bildes, eine Steuerung der Farbintensität sowie - über eine Tastatur - ein alphanumerisches Beschriften.Das Bild kann auch winkelverschwenkt werden.

Auf ein entsprechendes Befehlssignal wird die Information von dem Computer 403 in ein Bilderzeugungsmodul geladen, das ein Mehrlasersystem beinhaltet, welches alle vier Farbauszüge gleichzeitig auf die Manschetten 413> 415, 417 und 419 aufbringt. Die Manschetten werden elektrisch aufgeladen, mit Hilfe der genannten Laser belichtet und dann mit Toner entwickelt, so daß sie das feuchte To-

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nerbild auf ein flaches Papier übertragen können. Die Bildübertragung erfolgt praktisch berührungsfrei durch Anwendung eines elektrischen Feldes zwischen den Manschetten und dem Papierträger.

Nachdem das Bild voll übertragen ist, wird das Papier, mit einem Glanzüberzug versehen, der für den Toner transparent ist, so daß das Bild unter einem Hochglanzbelag versiegelt ist.

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Claims (31)

' ■ 2^24911 Patentansprüche

1. Vorrichtung zum Bedrucken eines sich bewegenden Trägers mit einem zusammengesetzten Bildmuster, wobei'das aus paßgenau übereinander gedruckten Einzeldrucken verschiedener Bilder mit jeweils unterschiedlichen Farben bestehende Bildmuster wenigstens einmal auf dem Träger aufgebracht wird,

- mit einer Mehrzahl von Druckstationen von im wesentlichen gleicher Konstruktion zur Erzeugung jeweils eines Einzeldruckes von jeweils verschiedener Farbe auf dem genannten Träger,

- sowie mit einer Fördereinrichtung zur Fortbewegung eines ausgedehnten Trägers von einer Druckstation zur nächsten Druckstation,

dadurch gekennzeichnet, daß jede Druckstation folgende Teile beinhaltet:

I. Eine rotierbare Manschette, auf der ein Bild aufgebracht ist, das eine Komponente eines aus mehreren Komponenten zusammengesetzten Bildes darstellt, wobei

a) die Manschette ein elektrophotographisches Bauteil mit einem äußeren Belag aus photoleitendem Material ist und

b) das Bild ein auf dem genannten äußeren Beleg elektrostatisch hergestelltes Tonerbild ist,

II. eine Vorrichtung zur Übertragung des Tonerbildes auf eine Oberfläche des sich durch die betreffende Druckstation bewegenden Trägers,

III. eine Vorrichtung zur Fixierung des Bildes auf der Oberfläche des Trägers, wobei diese Fixierung vor der Weiterbewegung des Trägers zu der nächstfolgenden Druckstation stattfindet und die Herstellung eines Teildruckes bestimmter Farbe beendet,

IV. sowie eine Vorrichtung zur Entfernung überschüssigen Toners, der bei der Übertragung des Bildes auf den Träger von diesem nicht angenommen wird.

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2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich-

die
net, daß Manschette so angeordnet ist, daß sie in eine" Position neben dem zu bedruckenden Träger rotiert, wobei ihre Umfangsgeschwindigkeit der linearen Geschwindigkeit entspricht, mit der sich der Träger durch die betreffende Druckstation bewegt, und daß der Druckstation eine Vorrichtung zur direkten Übertragung des Bildes von der Manschette auf die Oberfläche des durch die Druckstation wandernden Trägers zugeordnet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Manschette Zylinderform besitzt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zur Übertragung des Bildes von der Manschette auf den Träger eine Einrichtung zur Erzeugung eines elektrischen Feldes beinhaltet, mittels derer eine elektrische Vorspannung zwischen der Manschette und den zu bedruckenden Träger herstellbar ist, die den Toner von der Manschette zu dem Träger bewegt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zur Entfernung überschüssigen Toners eine Reinigungseinrichtung beinhaltet, die sich im Nachbarbereich der Manschette hinter der der Bildübertragung zugeordneten Position befindet.

6. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fixiervorrichtung eine Wärmequelle umfaßt, die sich in der Nähe der Bewegungsbahn des Trägers an einer hinter der der Bildübertragung zugeordneten Position liegenden Stelle befindet.

7. Vorrichtung nach Anspruch 3» d a d u r ch gekennzeichnet, daß der Zylinder aus einem dünnwandigen Metall gebildet ist und daß der Belag aus photoleitendem Material direkt auf dem Metall haftet.

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8. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufladung des fixierten Tonerbildes bei Ümgebungslicht stattfindet.

9. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Erzeugung eines elektrischen Feldes zwei mit einer Spannungsquelle verbundene Elektroden umfaßt.

10. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zur Übertragung des Tonerbildes auf den Träger folgende Teile umfaßt:

- Eine zweite rotierbare Manschette, die ebenfalls als elektrophotographisches Bauteil ausgebildet ist,

- eine Vorrichtung zur Aufladung eines fortlaufenden Teiles der zweiten Manschette in Dunkelheit,

wobei die erste Manschette im Abstand von der zweiten Manschette angeordnet ist und der ersten Manschette eine Vorrichtung zugeordnet ist, mittels derer das Tonerbild von der ersten Manschette zur Belichtung der zweiten Manschette und zur Erzeugung eines latenten Bildes optisch auf diese projizierbar ist,

- eine Tonervorrichtung zur Entwicklung des latenten Bildes auf der zweiten Manschette, wobei die zweite Manschette so angeordnet ist, daß sie das Tonerbild in eine Position neben den zu bedruckenden Träger verbringt, wenn dieser sich durch die betreffende Druckstation bewegt,

- sowie eine Vorrichtung zur Übertragung des Bildes von der zweiten Manschette auf den Träger.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine der beiden Manschetten als Bandschleife ausgebildet ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß beide Manschetten als Bandschleifen ausgebildet sind.

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13. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zur Übertragung des Bildes von der zweiten Manschette auf den Träger eine Einrichtung zur Erzeugung eines elektrischen Feldes beinhaltet, mittels derer eine elektrische Vorspannung zwischen der zweiten Manschette und dem Träger herstellbar ist, die den Toner von der zweiten Manschette zu dem Träger bewegt.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13 > dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zur Erzeugung des elektrischen Feldes eine Spannungsquelle sowie zwei mit dieser Spannungsquelle verbundene metallische Plattenelektroden beinhaltet, die in dem Berührungsbereich von Manschette und Träger beidseitig der voneinander wegweisenden Oberflächen von Manschette und Träger angeordnet sind.

15. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Toner ein Ätzmittel ist und daß die Fixiervorrichtung ein Färbebad sowie eine Spülvorrichtung beinhaltet, die stromabwärts der zweiten Manschette angeordnet sind, und daß die Druckstation Mittel zur Bewegung des Trägers durch das genannte Färbebad und die Spülvorrichtung besitzt.

16. Vorrichtung nach An&pruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorrichtung zur Abtastung der Bilddichte des in einer Druckstation erzeugten Teildruckes vorgesehen ist, die ein Steuersignal zur Beeinflussung der Intensität des projizierten Bildes liefert, mittels dessen die Bilddichte auf einem vorbestimmten Wert gehalten wird.

17. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zur Entfernung überschüssigen Toners eine Reinigungseinrichtung beinhaltet, die sich im Nachbarbereich der zweiten Manschette an einer Stelle befindet, die hinter derjenigen Position liegt, an

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der sich die zweite Manschette und der Träger bei ihrer Bewegung voneinander trennen.

18. Verfahren zum Bedrucken eines ausgedehnten Trägers mit zusammengesetzten Farbbildern, wobei diese Farbbilder wiederholt und im Abstand voneinander längs des Trägers aufgebracht werden und jedes von ihnen aus einer Mehrzahl von Einzeldrucken jeweils unterschiedlicher;Farbe zusammengesetzt ist,

gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

a) Es wird eine Mehrzahl von Druckstationen bereitgestellt, von denen jede einen Einzeldruck von jeweils unterschiedlicher Farbe herstellt,

b) für jede der genannten Druckstationen wird eine Manschette aus elektrophotographischem Material bereitgestellt, die mit einer kontinuierlichen Drehbewegung beaufschlagt wird, während gleichzeitig der zu bedruckende Träger durch die Druckstation bewegt wird, wobei jede der Manschetten ein Tonerbild trägt, das · einer Farbe des zusammengesetzten Farbbildes entspricht,

c) die auf den einzelnen Manschetten befindlichen Tonerbilder werden auf die Oberfläche des Trägers übertragen, wenn dieser die betreffende Druckstation durchläuft,

d) jedes Tonerbild wird in der zugeordneten Druckstation nach seiner Übertragung auf den Träger fixiert, während dieser sich weiter bewegt und bevor er die folgende Druckstation erreicht,

e) die Verfahrensschritte c) werden für jede Druckstation zeitlich so aufeinander abgestimmt, daß die betreffenden Tonerbilder in lagenauer Passung übereinandergebracht werden.

19. Verfahren nach Anspruch 18, dadu rch gekennzeichnet, daß das Tonerbild unmittelbar auf das Substrat übertragen wird.

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20. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Tonerbild indirekt auf den Träger übertragen wird, indem es zunächst optisch auf eine zweite Manschette projiziert wird.

21. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Tonerbild zunächst auf der erstgenannten Manschette hergestellt, sodann auf eine zweite Manschette aus elektrophotographischem Material projiziert wird, auf dieser zweiten Manschette entwickelt und sodann direkt von der zweiten Manschette auf den Träger übertragen wird.

22. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß ein Toner mit Farbpigmenten verwendet wird.

23. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß als Toner ein Farbstoffätzmittel verwendet wird, und daß die Fixierung des Bildes einen Färbevorgang und einen Reinigungsvorgang umfaßt, bei dem der fixierte Druck mit Farbpigmenten versehen wird.

24. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichte des von dem Toner auf den Träger erzeugten Bildes nach der Fixierung gemessen wird,und daß diese Messung zur Steuerung der Bildübertragung verwendet wird.

25. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildübertragung von der Manschette auf den Träger elektrisch bewirkt oder unterstützt wird.

26. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Inbetriebnahme die Bilderzeugung auf der Mastermanscbette durch Digitalisierung eines Bildmusters, Speichern der digitalisierten Information, Modulation eines Laserstrahles mit der aus dem Speicher

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entnommenen digitalisierten Information, Belichten und Entwickeln der Mastermanschette und Fixieren des ent- " wickelten Bildes durchgeführt wird.

27. Verfahren zur Herstellung eines Farbdruckes von einem farbigen Objekt, einer farbigen Szene, einer farbigen Vorlage oder dergleichen auf einem Träger, insbesondere unter Verwendung der technischen Lehre gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

a) Es wird eine Mehrzahl elektrophotographischer Manschetten bereitgestellt,

b) auf jederdieser Manschetten wird elektrophotographisch ein Tonerbild hergestellt, wobei dieses Tonerbild 'jeweils einem anderen Farbauszug des herzustellenden Farbdruckes entspricht,

c) das Tonerbild wird von jeder der Manschetten in zeitlicher Aufeinanderfolge und in genauer Ausrichtung auf den zu bedruckenden Träger übertragen.

28. Verfahren nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Tonerbilder direkt auf den Träger übertragen werden.

29. Verfahren nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Tonerbilder indirekt übertragen werden.

30. Verfahren nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Tonerbilder auf der Manschette dadurch hergestellt werden, daß letztere zunächst aufgeladen, sodann auf ihr durch Laserbeschriftung ein latentes elektrostatisches Bild erzeugt und schließlich dieses latente Bild durch Tonerauftrag entwickelt wird.

31. Elektrophotographisehe Vorrichtung zur Herstellung von Farbdrucken auf einem ausgedehnten Träger, insbesondere nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch

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a) eine Mehrzahl zylinderförmiger elektrophotographischer Bauelemente, die mit ihren Mantelflächen zueinander fluchtend und um ihre Längsachsen rotierbar angeordnet sind,

b) eine Vorrichtung zur Erzeugung von Tonerbildern auf jedem dieser elektrophotographischen Bauteile, wobei das Tonerbild auf jedem der elektrophotographischen Bauteile jeweils einer Farbe des zu druckenden Mehrfarbenbildes zugeordnet ist,

c) eine Vorrichtung zur Beförderung des ausgedehnten Trägers von einem der elektrophotographischen Bauteile zu dem jeweils folgenden Bauteil,

d) Vorrichtungen zur aufeinanderfolgenden Übertragung des jeweiligen Tonerbildes von den elektrophotographischen Bauteilen auf den Träger

d) sowie eine Vorrichtung zur Steuerung der Rotationsgeschwindigkeit und der axialen Position der elektrophotographischen Bauteile zur Herstellung einer exakten Ausrichtung der Tonerbilder bei ihrer Übertragung auf den Träger.

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