EP1217467A2 - Verfahren zum doppelseitigen Bedrucken und/oder Beschichten eines Substrats - Google Patents

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EP1217467A2
EP1217467A2 EP01127118A EP01127118A EP1217467A2 EP 1217467 A2 EP1217467 A2 EP 1217467A2 EP 01127118 A EP01127118 A EP 01127118A EP 01127118 A EP01127118 A EP 01127118A EP 1217467 A2 EP1217467 A2 EP 1217467A2
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EP
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substrate
image
coating
glass transition
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EP1217467B1 (de
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Domingo Rohde
Detlef Schulze-Hagenest
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Eastman Kodak Co
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    • G03G2215/20—Details of the fixing device or porcess
    • G03G2215/207—Type of toner image to be fixed 
    • G03G2215/2083—Type of toner image to be fixed  duplex

Definitions

  • the invention relates to a method for double-sided printing and / or coating a substrate, in particular paper or cardboard, using at least one Toner, according to claim 1.
  • a known method is electrostatic printing, in which a latent electrostatic Image is developed by charged toner particles. These are placed on an image receiving substrate, hereinafter referred to as substrate. The following is developed and fixed image transferred to the substrate by heating the toner particles and be melted.
  • To melt the toner particles are often touching Process used in which the toner particles in contact with the corresponding Facilities, such as hot rolls or rollers, are brought. adversely is that the use of silicone oil as a release agent is usually required prevent the melted toner from adhering to the heating device.
  • Farther are the construction, maintenance and operating costs of these touching working Heating devices are complex and therefore expensive. Furthermore, the touching Heaters caused relatively high failure rates.
  • To fix the example toner transferred on paper are also non-contact heating devices and methods are known in which, for example, with the aid of heat / microwave radiation or the toner particles are melted with hot air.
  • the contacting and the non-contacting melting processes use, for example, toners whose glass transition temperature (T G ) is in a range from 45 ° C. to 75 ° C.
  • T G glass transition temperature
  • the glass transition temperature at which the toner begins to soften, starting from the solid state, can be influenced by the choice of raw materials and by the addition of certain additives to the toner.
  • the lower value of the temperature range within which the glass transition point lies is limited at the bottom by the storage conditions of the toner and the heat generated in the printer, in particular within the development station, and at the top by the melting and fixing conditions. Both the toner and the substrate itself are heated in a melting device for the toner.
  • the surface temperature of the substrate must be in the range of the glass transition temperature of the toner or above.
  • the toner already reaches or exceeds the glass transition temperature (T G ) in the region of the melting device.
  • Methods and devices are known in which the substrate is printed on both sides or is coated, often for printing on the top and bottom and the same toner transfer device and fuser are used. After a first side of the substrate is printed, the substrate becomes automatic turned, returned to the beginning of the processing line and again the transmission device and fed to the reflow unit where the other side of the Substrate is printed.
  • Toners become the substrate, the image already fixed on the back of the substrate and the image to be fixed is heated.
  • the second heating affects in unwanted Way the print quality, especially the gloss of the one on the first page, already fixed image. Repeated heating of the substrate can cause the Shine in individual areas or change over the entire substrate side.
  • the gloss value of the second side of the substrate is larger than on the first substrate side.
  • the one tends to the first Toner already fixed on the substrate side when the second substrate side is heated onto a Temperature that is above the glass transition point of the toner for smearing.
  • the re-melting of the already fixed one located on the first side of the substrate Toners lead to errors in the printed image and to contamination of that Transport device guiding substrate along the processing line through the smeared Toner. In the worst case, the substrate on the transport device stick.
  • the same problems also occur with a device in which two complete Printing units, each having a toner transfer device and a fusing device exhibit. In these known devices, a first image of a first printing unit transferred to a first side of the substrate and fixed while subsequent a second image on the back of the substrate by means of the second printing unit is transferred and fixed.
  • a method with the features of claim 1 is proposed. This provides that for double-sided printing and / or coating of a substrate, for example a paper sheet or a paper web, using at least one liquid or dry toner having at least one polymer, at least one toner layer or a first image having at least one toner layer on an image first side of the substrate is transferred. This toner is then heated to its glass transition temperature (T G ) or above. The toner or the toner layers are preferably melted to the extent that a certain gloss is obtained. This state of the toner is then frozen by fixing the toner on the substrate, for example with the aid of ultraviolet rays.
  • T G glass transition temperature
  • the toner in the form of individual molecules has the property that its original glass transition temperature shifts to a higher temperature level as a result of the crosslinking of its polymer chains and the viscosity of the toner increases.
  • its glass transition temperature rises, so that when it is heated again, this toner only softens at a higher temperature, starting from the solid state.
  • the crosslinking process increases the glass transition temperature and the viscosity of the toner, the toner no longer becoming liquid when it is heated again above its new glass transition point, but instead acquires a thermoplastic, rubber-like structure.
  • At least one toner layer or a second image having at least one toner layer is transferred to the other, second substrate side in a next step.
  • the toner on the second substrate side is then heated or heated to a temperature which is equal to or greater than its own glass transition temperature. Subsequently, the molecules of the second toner also crosslink here, which lead to the changes in properties of the toner described above.
  • the toner already fixed on the first substrate side can no longer become liquid, as said, but remains highly viscous when heated above its new glass point, it can be ensured that the toner applied and fixed on the first substrate side is fixed by fixing the toner the other, second substrate side is not smeared on its base, for example a conveyor belt or a roller, and / or undergoes a change in gloss.
  • the temperature of the first side of the substrate and the toner fixed thereon, which are heated when the second Set substrate side to fix the second toner image, also over the new glass transition point of the first toner image may be as long as the first toner image is thereby is not affected. Because the one on the first substrate side Toner can no longer become liquid when it is heated up again, so it can smear and thus contamination of the printing and / or coating machine and / or the Copier, in which the method according to the invention is used, by the on the toner applied and fixed on the first substrate side can be avoided. It is advantageous furthermore, that the quality, in particular the gloss, of the applied to the first substrate side Image or the coating remains the same and when printing or coating of the second side of the substrate is not changed.
  • the glass transition temperature of the toner rises due to the crosslinking of the polymer chains by 10 ° C to 20 ° C and at the same time increases Viscosity of the toner. Above the glass transition point, the toner will Heating is no longer liquid, but - as I said - gets a thermoplastic, rubber-like Structure.
  • Additives for controlling the melt flow, surface quality, the toner charge, the powder flow and optionally other additives are admixed to the toner.
  • the raw material of this toner is mixed together and melt-kneaded, for example, in a heated two-roll mill.
  • the cooled extrudate is ground to a particle size of ⁇ 3 mm and then placed in a jet mill, which further crushes it.
  • the fine toner particles are sorted, particles with an average particle size of approximately 8 ⁇ m being preferably used for the toner used in the method according to the invention.
  • the melting of the toner for the purpose of fixing it on its substrate takes place at a surface temperature of approximately 70 ° C to 120 ° C, at which the curing of the toner as a result of the crosslinking of the polymer chains is carried out while irradiating the melted toner with ultraviolet light.
  • the crosslinking of the polymer chains increases the glass transition temperature of the toner by more than 10 ° C and also its viscosity.
  • the feasible melting and fixing processes the publication "UV-cured toners for printing and coating on paper-like substrates" by Detlef Schulze-Hagenest and Paul HG Binda, IS&T 13 th Int. Congr. Adv. I. Non-Impact-Printing Technologies, 1997, whose content is the subject of this application.
  • the substrate is paper, cardboard or the like
  • its first side can be the front and its second side is the back.
  • the first substrate side the back and the second substrate side the front of the Paper is. In other words, be it the front or back of the paper first is freely selectable.
  • the fixation of the toner is done without contact.
  • a drying oven known per se, Heat and / or microwave rays and / or hot air or the like is used become.
  • An embodiment variant in which the toner is particularly preferred fixed exclusively with the help of ultraviolet rays, i.e. in the melted state State is networked.
  • the melting of the toner can be done here, for example, with the help or exclusively by infrared rays, hot air, microwaves and / or the like respectively.
  • An embodiment of the method which is characterized by that multiple toners with different colors on at least one of the Substrate sides are applied.
  • the image applied to one side of the substrate thus points several colors, for example black, cyan, magenta, yellow and / or a mixed color.
  • the method according to the invention is therefore not only a single color print, but also Multi-color printing can also be implemented without any problems, whereby the same applies here as well
  • Glass transition point of each of the toners after first heating and fixing the Toner increases, for example by up to 10 ° C or above.
  • they change Properties of the toner which, when reheated to its now new glass transition temperature or no longer becomes liquid, but a thermoplastic, rubber-like Structure. This can ensure that when printing or Coating the second substrate side of the toner already fixed on the first substrate side does not become fluid again.
  • toners with different colors can be used Formation of the image or a coating on the substrate transferred and fixed.
  • toners are preferred with different colors, for example the primary colors. highlight is that in connection with the present invention under the term "Coating” is understood to mean a thin layer formed by at least one toner. A “coating” can therefore also easily have several differently colored toners, so that the coating can also be multi-colored.
  • an embodiment of the method is preferred, which is characterized in that that the toners are initially all on the respective substrate side to produce a Coating or an image transferred and then heated and fixed together. Only one fixing process is carried out on each of the two substrate sides. In another embodiment, it is provided that at least one the substrate sides several fixing processes to produce the image or coating be performed. For example, a toner layer can be applied after each transfer one side of the substrate, these are then immediately fixed on the substrate, the next toner layer then being applied to the substrate in a subsequent step which in turn is fixed immediately afterwards.
  • toner layers are first applied to one side of the substrate, which are then melted and fixed together, in one subsequent process step onto the same substrate side a further toner layer the already fixed toner layers are transferred, which are then in a subsequent separate Fixing process is connected to the substrate.
  • the method according to the invention is related can be used with a digital printing machine, i.e. a machine that, for example, according to the electrographic or electrophotographic process.
  • a digital printing machine i.e. a machine that, for example, according to the electrographic or electrophotographic process.
  • the procedure is can be used wherever a substrate can be made using at least one toner coated or an image is transferred to a substrate and fixed there.
  • the printing press can also be a copier.
  • Figure 1 shows a schematic representation of a section of a first embodiment a machine 1 for double-sided printing and / or coating of substrates.
  • the substrates are paper sheets that are illustrated and / or coated on their front and back become.
  • At least one curable toner is transferred to the substrate via its glass transition temperature warmed up and then through on the substrate Fixed exposure to UV rays.
  • the machine 1 comprises a first printing unit 3 for generating a first image the first side of the sheet of paper, for example the front, and a second printing unit 5 for printing on the second side of the paper sheet. Between the printing units 3, 5 is a turning device 7 for one after the other in the transport direction and, if appropriate paper sheets arranged at a distance from one another, on the Function will be discussed in more detail.
  • the structure and function of the first and second printing units 3, 5 is identical in this exemplary embodiment, so that in the following only the first printing unit 3 is described in more detail.
  • the first printing unit 3 comprises a first transport device 9 for the paper sheets a second transport device 11 is arranged downstream in the sheet transport direction.
  • the Transport devices 9, 11 each have at least two deflecting rollers over which at least one endless conveyor belt 13 or 15 is guided.
  • a guide element 17 is arranged between the transport devices.
  • the paper sheets in the illustration according to FIG. 1 are from the right transported to the left.
  • the speeds of the first and second transport devices can be of different heights.
  • a plurality of image generation and transmission devices 19A, 19B, 19C and 19D are arranged above the first transport device 9, which, in order to transfer a toner or a toner layer of different colors, onto a conveyor belt 13 that is guided past the image generation and transmission devices 19 Paper sheet is used. After all layers of toner have been transferred to the first side of the paper sheet, the first image is completely developed on the paper sheet by means of the toner and can now be fixed on the paper sheet in a subsequent processing step.
  • a heating device 21 is provided above the second transport device 11, which acts on the paper sheet with the toner particles located thereon with infrared rays, hot air and / or microwaves or the like and heats them above their glass transition temperature T G.
  • the heating device 21 is followed by a curing device 23, which in this exemplary embodiment has a lamp 25 which is surrounded by a reflector 27.
  • the lamp 25 acts on the image to be fixed with ultraviolet rays, due to which the polymer chains of the melted toner crosslink. Crosslinking increases the glass transition temperature and the viscosity of the toner.
  • the curing device 23 is followed by a cooling unit 29 which the paper sheet and the image fixed on it cools down. Then the paper sheet is sent to the turning device 7 transferred, which turns the paper sheet and to the subsequent second printing unit 5 transferred.
  • "Turning the sheet of paper” means that the position of The top and bottom of the paper sheet is exchanged, so that now in the following second printing unit 5 the second side of the paper sheet, which during the pass through the first printing unit 3 on the conveyor belts 13, 15 of the transport devices 9, 11 rest, now lies on top and can be printed.
  • the one in the second printing unit 5 printing process taking place is identical to that based on the previous one first printing unit 3 described printing process, so that in this respect to the previous Is referred to.
  • FIG. 2 shows another embodiment of the machine 1.
  • the same parts are with provided with the same reference numerals, so that reference is made to the description of FIG. 1 becomes. Only the differences are discussed in more detail below.
  • the Machine 1 has only a single printing unit 3, with which both the front as well as the back of the paper sheets are printed.
  • a paper sheet not shown, is transferred to the printing unit 3, in which First, the first side of the sheet of paper lying on top of the conveyor belts 13, 15 is printed with a first image.
  • the printing unit 3 it becomes one-sided printed paper sheets - as indicated by an arrow 33 - to a return area 35 headed, which here is purely exemplary below the first and second transport devices 9, 11 is located.
  • a third transport device 37 In the return area 35 is a third transport device 37, the turning device 7 and a fourth transport device 39 arranged.
  • the sheet of paper printed on one side is used by the third transport device 37 transferred to the turning device 7, with the aid of which the position of Top and bottom of the bow is exchanged.
  • From the turning device 7 Sheet of paper then passed on to the fourth transport device 39.
  • the first page of the Sheet of paper is therefore on the conveyor belt of the transport device 11 on the top Conveyor belt of the transport device 37 below and on the conveyor belt of the third Transport device 39 again on top.
  • Arrived from the fourth transport device 39 the paper sheet - as indicated by an arrow 41 - to the beginning of the printing unit 3 and is transferred to the first transport device 9.
  • the paper sheet now runs through a second time the printing unit 3, with the second side of the sheet of paper now on top is the conveyor belt 13 and is printed with an image. After the paper sheet has left the printing unit 3 for the second time, it is - as indicated by an arrow 43 - led out of the "transport and treatment loop" of the printing unit 3.
  • the exemplary embodiments of machine 1 shown in FIGS. 1 and 2 have in common that that either first the front of the sheet of paper and then its Back, or the back of the first in a first processing step Sheet of paper and only then the front is printed. Furthermore is at an advantageous embodiment, not shown, provided that the paper sheets, after the first page has been printed, a certain period of time in a Storage unit can be cached. That is, printing on the second side of the paper sheet does not take place here immediately after printing on the first sheet of paper, as in the exemplary embodiments according to FIGS. 1 and 2.
  • the turning device 7 can be arranged upstream of the storage unit - or downstream in the paper transport direction his.
  • the image forming and transmitting devices 19A to 19D can each be configured in this way be that the toner directly from a photoconductor, not shown, for example from an electrographic or electrophotographic image cylinder, onto the paper is transmitted. Alternatively, it is possible that the toner is first sent to an intermediate transfer device is transferred and only then from this onto the paper.
  • the intermediate transfer device can be used as a transmission device for only one color or can be used for all colors. It is therefore possible that for each color respectively an intermediate transfer device is provided for each toner.
  • the toner used in machine 1 can be dry or liquid. Unless liquid toner used can be organic or inorganic as the carrier liquid for the toner Liquid can be used.
  • the curing device 23 does not continuously apply ultraviolet light to the melted toner, but that it emits flashes of light, whereby their UV radiation emission is sufficiently high to achieve a desired crosslinking of the polymer chains To ensure toner or the toner.
  • Hardening of the toner also includes heat radiation or a combination of melting and curing the toner with the help of heat.
  • the method according to the invention results from the description of FIGS. 1 and 2 just like that. It is that printing respectively Coating the front and back of the substrate in two mutually independent Processing steps are carried out.
  • the first processing step the minimum transfer a layer of toner or the first image onto a first side of the substrate.
  • the toner is then brought up to or above its glass transition temperature Temperature heats up and begins to melt.
  • Temperature heats up and begins to melt.
  • UV radiation ultraviolet radiation
  • the polymer chains of the toner begin to crosslink and get longer.
  • the second processing step is on the second side of the substrate transfers at least one layer of toner or a second image, then heated to a temperature equal to or greater than the glass transition temperature of the toner.
  • its glass transition temperature can already be that on the first substrate side fixed toner image can be heated to a temperature that is easily above the new glass transition temperature of the toner located on the first substrate side.
  • Smearing of the toner fixed on the first substrate side on a base, for example a conveyor belt or roller, due to a relative movement between the Base and substrate can still be excluded because the first toner image due to the cross-linking of its toner material, even when heated, also above its glass transition temperature no longer becomes fluid, but takes on a rubber-like structure.
  • a negative influence on the toner fixed on the first substrate side during the Printing and the associated heating of the second substrate side occurs not on. Contamination of the transport devices, as is the case, for example 1 and 2 are described, can therefore be excluded with certainty. Furthermore, the first image on the first substrate side through the second printing process not affected, so that the image quality, especially the gloss of the first image the printing of the second side of the substrate is preferably not, but at least in one only very small dimensions is affected.
  • a liquid toner can also be used for the method according to the invention be used, which is in an organic or inorganic liquid or is solved in this.
  • references used in the subclaims point to the further training of the Subject of the main claim by the features of the respective sub-claim back; they are not a waiver of achieving an independent, objective To understand protection for the combinations of features of the related subclaims.

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Abstract

Es wird ein Verfahren zum doppelseitigen Bedrucken und/oder Beschichten eines Substrats, insbesondere aus Papier oder Karton, unter Verwendung mindestens eines flüssigen oder trockenen, mindestens ein Polymer aufweisenden Toners vorgeschlagen. Es ist vorgesehen, dass mindestens eine Tonerschicht oder ein erstes, mindestens eine Tonerschicht aufweisendes Bild auf eine erste Seite des Substrats übertragen wird. Anschließend wird der Toner auf seine Glasübergangstemperatur oder eine darüberliegende Temperatur erhitzt und auf dem Substrat fixiert. Dabei verschiebt sich der ursprüngliche Glasumwandlungspunkt des Toners in Folge der Vernetzung seiner Polymerketten auf ein höheres Temperaturniveau und die Viskosität wird erhöht. In einem zweiten Bearbeitungsschritt wird mindestens eine Tonerschicht oder ein zweites, mindestens eine Tonerschicht aufweisendes Bild auf die zweite Substratseite übertragen und auf eine Temperatur erhitzt, die gleich groß wie oder größer als seine Glasübergangstemperatur ist. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum doppelseitigen Bedrucken und/oder Beschichten eines Substrats, insbesondere von Papier oder Karton, unter Verwendung mindestens eines Toners, gemäß Anspruch 1.
Ein bekanntes Verfahren ist das elektrostatische Drucken, bei dem ein latentes elektrostatisches Bild durch aufgeladene Tonerpartikel entwickelt wird. Diese werden auf ein Bildempfängersubstrat, im Folgenden kurz Substrat, übertragen. Nachfolgend wird das entwickelte und auf das Substrat übertragene Bild fixiert, indem die Tonerpartikel erhitzt und aufgeschmolzen werden. Zum Aufschmelzen der Tonerpartikel werden häufig berührende Verfahren eingesetzt, bei denen die Tonerpartikel in Berührungskontakt mit entsprechenden Einrichtungen, beispielsweise heißen Rollen oder Walzen, gebracht werden. Nachteilig ist, dass in der Regel die Verwendung von Silikonöl als Trennmittel erforderlich ist, das ein Anhaften des angeschmolzenen Toners an der Heizeinrichtung verhindern soll. Weiterhin sind der Aufbau, die Wartung und die Betriebskosten dieser berührend arbeitenden Heizeinrichtungen aufwendig und somit kostenintensiv. Ferner ist die durch die berührenden Heizeinrichtungen verursachte Fehlerrate relativ hoch. Zum Fixieren des beispielsweise auf Papier übertragenen Toners, sind ferner berührungslos arbeitende Heizeinrichtungen und Verfahren bekannt, bei denen beispielsweise mit Hilfe von Wärme/Mikrowellenstrahlung oder mit Heißluft die Tonerpartikel aufgeschmolzen werden.
Bei den berührenden und den nicht berührenden Aufschmelzverfahren werden beispielsweise Toner verwendet, deren Glasübergangstemperatur (TG) in einem Bereich von 45°C bis 75°C liegt. Die Glasübergangstemperatur, in der der Toner -ausgehend vom festen Zustand- beginnt weich zu werden, ist durch die Wahl der Rohstoffe und durch Zugabe von bestimmten Zusätzen zu dem Toner beeinflussbar. Der untere Wert des Temperaturbereichs, innerhalb dessen der Glasumwandlungspunkt liegt, ist nach unten hin durch die Speicherbedingungen des Toners und der im Drucker erzeugten Wärme, insbesondere innerhalb der Entwicklungsstation, und nach oben hin durch die Aufschmelz- und Fixierungsbedingungen eingeschränkt. In einer Aufschmelzeinrichtung für den Toner wird sowohl der Toner als auch das Substrat selbst aufgeheizt. Um eine gute Fixierung des Toners auf dem Substrat gewährleisten zu können, muss die Oberflächentemperatur des Substrats im Bereich der Glasübergangstemperatur des Toners oder darüber liegen. Der Toner erreicht beziehungsweise überschreitet die Glasübergangstemperatur (TG) bereits im Bereich der Aufschmelzeinrichtung.
Es sind Verfahren und Vorrichtungen bekannt, bei denen das Substrat doppelseitig bedruckt oder beschichtet wird, wobei für das Bedrucken der Ober- und Unterseite häufig ein und dieselbe Tonerübertragungsvorrichtung und Aufschmelzeinrichtung verwendet werden. Nachdem eine erste Seite des Substrats bedruckt ist, wird das Substrat automatisch gewendet, an den Anfang der Bearbeitungsstrecke zurückgeführt und erneut der Übertragungsvorrichtung und der Aufschmelzeinrichtung zugeführt, wo die andere Seite des Substrats bedruckt wird. Beim Aufschmelzen des auf der zweiten Seite des Substrats befindlichen Toners werden das Substrat, das bereits auf der Substratrückseite fixierte Bild sowie das zu fixierende Bild erhitzt. Das zweite Aufheizen beeinflusst in nicht erwünschter Weise die Druckqualität, insbesondere den Glanz des sich auf der ersten Seite befindlichen, bereits fixierten Bildes. Durch das wiederholte Aufheizen des Substrats kann sich der Glanz an einzelnen Stellen oder über der gesamten Substratseite verändern. Der Glanzwert der zweiten Substratseite ist größer als auf der ersten Substratseite. Darüber hinaus neigt der auf der ersten Substratseite bereits fixierte Toner beim Aufheizen der zweiten Substratseite auf eine Temperatur, die oberhalb des Glasumwandlungspunkts des Toners liegt, zum Verschmieren. Das erneute Aufschmelzen des auf der ersten Substratseite befindlichen, bereits fixierten Toners führt zu Fehlern im gedruckten Bild und zu einer Verschmutzung einer das Substrat entlang der Bearbeitungsstrecke führenden Transporteinrichtung durch den verschmierten Toner. Im schlechtesten Fall kann das Substrat an der Transporteinrichtung festkleben. Die selben Probleme treten auch bei einer Vorrichtung auf, bei der zwei komplette Druckeinheiten, die jeweils eine Tonerübertragungsvorrichtung und eine Aufschmelzeinrichtung aufweisen. Bei diesen bekannten Vorrichtungen wird ein erstes Bild von einer ersten Druckeinheit auf eine erste Seite des Substrats übertragen und fixiert, während nachfolgend ein zweites Bild auf der Rückseite des Substrats mittels der zweiten Druckeinheit übertragen und fixiert wird.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren der eingangs genannten Art einzugeben, bei dem ein doppelseitiges Bedrucken und/oder Beschichten eines Substrats bei gleichzeitig hoher Qualität der auf der Vorder- und Rückseite des Substrats aufgebrachten Bilder beziehungsweise Beschichtungen möglich ist.
Zur Lösung der Aufgabe wird ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgeschlagen. Dieses sieht vor, dass zurn doppelseitigen Bedrucken und/oder Beschichten eines Substrats, beispielsweise eines Papierbogens oder einer Papierbahn, unter Verwendung mindestens eines flüssigen oder trockenen, mindestens ein Polymer aufweisenden Toners zunächst mindestens eine Tonerschicht oder ein erstes, mindestens eine Tonerschicht aufweisendes Bild auf eine erste Seite des Substrats übertragen wird. Dann wird dieser Toner auf seine Glasübergangstemperatur (TG) oder eine darüberliegende Temperatur erhitzt. Dabei wird der Toner beziehungsweise die Tonerschichten vorzugsweise soweit aufgeschmolzen, dass sich ein bestimmter Glanz einstellt. Dieser Zustand des Toners wird dann durch das Fixieren des Toners auf dem Substrat, beispielsweise mit Hilfe von ultravioletten Strahlen, eingefroren. Der in Form von einzelnen Molekülen vorliegende Toner weist die Eigenschaft auf, dass sich dessen ursprüngliche Glasübergangstemperatur in Folge der Vernetzung seiner Polymerketten auf ein höheres Temperaturniveau verschiebt und sich die Viskosität des Toners erhöht. Mit anderen Worten, nachdem der Toner erstmalig bis zu seinem Glasumwandlungspunkt oder darüber hinaus erhitzt und vernetzt und wieder abgekühlt worden ist, erhöht sich dessen Glasübergangstemperatur, so dass dieser Toner bei erneutem Erhitzen erst bei einer höheren Temperatur -ausgehend vom festen Zustand- weich wird. Der Vernetzungsprozess erhöht die Glasübergangstemperatur und die Viskosität des Toners, wobei der Toner bei erneutem Erhitzen oberhalb seines neuen Glasumwandlungspunktes nicht mehr flüssig wird, sondern eine thermoplastische, gummiartige Struktur bekommt. Nachdem nun der Toner auf der ersten Substratseite fixiert wurde, wird in einem nächsten Schritt auf die andere, zweite Substratseite mindestens eine Tonerschicht oder ein zweites, mindestens eine Tonerschicht aufweisendes Bild übertragen. Der auf der zweiten Substratseite befindliche Toner wird dann auf eine Temperatur erwärmt beziehungsweise erhitzt, die gleich groß wie oder größer als seine eigene Glasübergangstemperatur ist. Anschließend findet auch hier eine Vernetzung der Moleküle des zweiten Toners statt, die zu den oben beschriebenen Eigenschaftsänderungen des Toners führen. Da der auf der ersten Substratseite bereits fixierte Toner -wie gesagt- nicht mehr flüssig werden kann, sondern bei einer Erwärmung über seinen neuen Glaspunkt hochviskos bleibt, kann sichergestellt werden, dass der auf der ersten Substratseite aufgebrachte und fixierte Toner durch die Fixierung des Toners auf der anderen, zweiten Substratseite nicht auf seiner Unterlage, beispielsweise ein Transportband oder eine Rolle, verschmiert und/oder eine Glanzänderung erfährt.
Besonders vorteilhaft an dem erfindungsgemäßen Verfahren ist, dass die Temperatur der ersten Substratseite und des darauf fixierten Toners, die sich bei der Erwärmung der zweiten Substratseite zur Fixierung des zweiten Tonerbilds einstellt, auch über dem neuen Glasumwandlungspunkt des ersten Tonerbilds liegen kann, solange das erste Tonerbild dadurch nicht beeinträchtigt wird. Dadurch, dass der auf der ersten Substratseite befindliche Toner bei einem erneuten Aufheizen nicht mehr flüssig wird, kann also ein Verschmieren und somit eine Verschmutzung der Druck- und/oder Beschichtungsmaschine und/oder des Kopierers, bei dem das erfindungsgemäße Verfahren Anwendung findet, durch den auf der ersten Substratseite aufgebrachten und fixierten Toners vermieden werden. Vorteilhaft ist ferner, dass die Qualität, insbesondere der Glanz des auf die erste Substratseite aufgebrachten Bildes beziehungsweise der Beschichtung gleich bleibt und sich beim Bedrucken oder Beschichten der zweiten Substratseite nicht verändert.
In bevorzugter Ausführungsform steigt die Glasübergangstemperatur des Toners aufgrund der Vernetzung der Polymerketten um 10°C bis 20°C an und gleichzeitig erhöht sich die Viskosität des Toners. Oberhalb des Glasumwandlungspunkts wird der Toner bei erneutem Erhitzen nicht mehr flüssig, sondern -wie gesagt- bekommt eine thermoplastische, gummiartige Struktur. Diese und weitere Effekte bewirken, dass der Glanz des ersten Bildes beziehungsweise der Beschichtung auf der ersten Substratseite sich beim Bedrucken beziehungsweise Beschichten der zweiten Substratseite nicht mehr ändert.
In bevorzugter Ausführungsform wird ein pulverformiger Trockentoner verwendet, dessen Glasübergangstemperatur vorzugsweise in einem Bereich von 45°C bis 75°C liegt und dessen Glasumwandlungspunkt sich nach erstmaligen Erhitzen des Toners über seine ursprüngliche Glasübergangstemperatur hinaus mit anschließender Vernetzung des Toners um circa 10°C bis 20°C verschiebt, so dass der untere Wert seiner neuen Glasübergangstemperatur im Bereich von 55°C bis 65°C oder höher liegt. Besonders bevorzugt wird ein durch, vorzugsweise ausschließlich durch Bestrahlung mit ultraviolettem Licht vernetzender Trockentoner verwendet, dessen Glasumwandlungspunkt vor erstmaligem Aufschmelzen über 45°C liegt und sich aus folgenden Komponenten zusammensetzt:
  • 1. Uralac XP 3125 (Polyesterharz) mit in etwa 83 Gewichtsanteilen (
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    79,05 % Anteil am Tonergesamtgewicht)
  • 2. Uralac ZW 3307 (Vernetzungsmittel) mit in etwa 17 Gewichtsanteilen ( 16,19 % Anteil am Tonergesamtgewicht)
  • 3. Irgacure 184 (Photoinitiator) mit in etwa 1 Gewichtsanteil ( 0,95 % Anteil am Tonergesamtgewicht) und
  • 4. BASF Heliogon Blue 7090 (Farbpigment) mit in etwa 4 Gewichtsanteilen ( 3,81 % Anteil am Tonergesamtgewicht).
    • Optional werden auch Additive zur Steuerung des Schmelzflusses, der Oberflächenqualität, der Tonerladung, des Pulverfließens und gegebenenfalls weitere Zusätze dem Toner beigemischt.
    Das Rohmaterial dieses Toners wird miteinander vermischt und beispielsweise in einer beheizten Zweirollenmühle schmelzgeknetet. Das abgekühlte Extrudat wird auf eine Partikelgröße ≥ 3 mm gemahlen und dann in eine Strahlmühle eingebracht, die sie weiter zerkleinert. Schließlich werden die feinen Tonerpartikel sortiert, wobei für den bei dem erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzten Toner vorzugsweise Partikel mit einer mittleren Partikelgröße von circa 8 um eingesetzt werden. Das Aufschmelzen des Toners zum Zwecke seiner Fixierung auf seinem Substrat erfolgt bei einer Oberflächentemperatur von circa 70°C bis 120°C, bei der auch die Aushärtung des Toners in Folge der Vernetzung der Polymerketten unter Bestrahlung des aufgeschmolzenen Toners mit ultraviolettem Licht durchgeführt wird. Durch die Vernetzung der Polymerketten steigt die Glasübergangstemperatur des Toners um über 10°C und auch seine Viskosität an. Bezüglich der Zusammensetzung des Toners, der realisierbaren Aufschmelz- und Fixierverfahren wird auf die Veröffentlichung "UV-cured Toners for Printing and Coating on Paper-like Substrates" von Detlef Schulze-Hagenest und Paul H.G. Binda, IS&T 13th Int. Congr. Adv. i. Non-Impact-Printing Technologies, 1997, verwiesen, deren Inhalt zum Gegenstand dieser Anmeldung gemacht wird.
    Sofern das Substrat Papier, Karton oder dergleichen ist, kann dessen erste Seite die Vorderseite und dessen zweite Seite die Rückseite sein. Selbstverständlich ist es auch möglich, dass die erste Substratseite die Rückseite und die zweite Substratseite die Vorderseite des Papiers ist. Mit anderen Worten, ob die Vorder- oder die Rückseite des Papiers als erstes bedruckt wird, ist frei wählbar.
    Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens ist vorgesehen, dass die Fixierung des Toners berührungslos erfolgt. Hierzu kann beispielsweise ein an sich bekannter Trokkenofen, Wärme- und/oder Mikrowellenstrahlen und/oder Heißluft oder dergleichen verwendet werden. Besonders bevorzugt wird eine Ausführungsvariante, bei der der Toner ausschließlich mit Hilfe von ultravioletten Strahlen fixiert, das heißt im aufgeschmolzenen Zustand vernetzt wird. Das Aufschmelzen des Toners kann hier beispielsweise mit Hilfe oder ausschließlich durch Infrarot-Strahlen, Heißluft, Mikrowellen und/oder dergleichen erfolgen.
    Bevorzugt wird weiterhin eine Ausführungsform des Verfahrens, die sich dadurch auszeichnet, dass mehrere Toner mit verschiedenen Farben auf mindestens eine der Substratseiten aufgebracht werden. Das auf eine Substratseite aufgebrachte Bild weist also mehrere Farben auf, beispielsweise Schwarz, Cyan, Magenta, Gelb und/oder eine Mischfarbe. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist also nicht nur ein Einfarbendruck, sondern auch ein Mehrfarbendruck ohne weiteres realisierbar, wobei auch hier gilt, dass der Glasumwandlungspunkt von jedem der Toner nach erstmaligem Erhitzen und Fixieren des Toners ansteigt, beispielsweise um bis zu 10°C oder darüber. Des weiteren ändern sich die Eigenschaften des Toners, der bei erneutem Erwärmen auf seine nun neue Glasübergangstemperatur oder darüber nicht mehr flüssig wird, sondern eine thermoplastische, gummiartige Struktur bekommt. Dadurch kann sichergestellt werden, dass beim Bedrucken oder Beschichten der zweiten Substratseite der bereits auf der ersten Substratseite fixierte Toner nicht erneut flüssig wird.
    In bevorzugter Ausführungsform können bis zu sieben Toner mit verschiedenen Farben zur Erzeugung des Bildes oder einer Beschichtung auf das Substrat übertragen und fixiert werden. Vorzugsweise werden jedoch nur vier verschiedene Toner mit verschiedenen Farben, beispielsweise den Grundfarben, aufgetragen. Hervorzuheben ist, dass im Zusammenhang mit der hier vorliegenden Erfindung unter dem Begriff "Beschichtung" eine dünne, von mindestens einem Toner gebildete Lage verstanden wird. Eine "Beschichtung" kann also ohne weiteres auch mehrere verschiedenfarbige Toner aufweisen, so dass die Beschichtung auch mehrfarbig sein kann.
    Weiterhin wird eine Ausführungsformen des Verfahrens bevorzugt, das sich dadurch auszeichnet, dass die Toner zunächst alle auf die jeweilige Substratseite zur Erzeugung einer Beschichtung oder eines Bildes übertragen und dann gemeinsam erwärmt und fixiert werden. An jeder der beiden Substratseiten wird also jeweils nur ein Fixiervorgang durchgeführt. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass auf mindestens einer der Substratseiten mehrere Fixiervorgänge zur Erzeugung des Bildes oder Beschichtung durchgeführt werden. Beispielsweise kann nach jedem Übertragen einer Tonerschicht auf eine Substratseite diese unmittelbar daran anschließend auf dem Substrat fixiert werden, wobei dann in einem nachfolgenden Schritt die nächste Tonerschicht auf das Substrat aufgebracht wird, die wiederum unmittelbar danach fixiert wird. Selbstverständlich können auch beispielsweise zunächst zwei Tonerschichten auf eine Substratseite aufgebracht werden, die anschließend gemeinsam aufgeschmolzen und fixiert werden, wobei in einem nachfolgenden Verfahrensschritt auf die gleiche Substratseite eine weitere Tonerschicht auf die bereits fixierten Tonerschichten übertragen wird, die dann in einem nachfolgenden separaten Fixiervorgang mit dem Substrat verbunden wird.
    In bevorzugter Ausführungsform ist das erfindungsgemäße Verfahren im Zusammenhang mit einer digitalen Druckmaschine einsetzbar, also einer Maschine, die beispielsweise nach dem elektrographischen oder elektrophotographischen Prozess arbeitet. Das Verfahren ist grundsätzlich überall dort einsetzbar, wo mit Hilfe mindestens eines Toners ein Substrat beschichtet oder ein Bild auf ein Substrat übertragen und dort fixiert wird. Die Druckmaschine kann also auch ein Kopierer sein.
    Weitere vorteilhafte Ausführungsformen des Verfahrens ergeben sich aus den übrigen Unteransprüchen.
    Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
    Figur 1
    einen Ausschnitt eines ersten Ausführungsbeispiels einer Druckmaschine zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens; und
    Figur 2
    ein weiteres Ausführungsbeispiel der Druckmaschine.
    Figur 1 zeigt in schematischer Darstellung einen Ausschnitt eines ersten Ausführungsbeispiels einer Maschine 1 zum beidseitigen Bedrucken und/oder Beschichten von Substraten. Im Folgenden wird rein beispielhaft davon ausgegangen, dass es sich bei den Substraten um Papierbogen handelt, die auf ihrer Vorder- und Rückseite bebildert und/oder beschichtet werden. Dabei wird mindestens ein aushärtbarer Toner auf das Substrat übertragen, über seine Glasübergangstemperatur hinaus erwärmt und anschließend auf dem Substrat durch Beaufschlagung mit UV-Strahlen fixiert. Im Folgenden wird davon ausgegangen, dass mittels der Maschine 1 auf eine erste Seite des Papierbogens ein erstes Bild und auf die zweite Seite des Papierbogens ein zweites Bild aufgebracht wird.
    Die Maschine 1 umfasst eine erste Druckeinheit 3 zum Erzeugen eines ersten Bildes auf der ersten Seite des Papierbogens, beispielsweise der Vorderseite, und eine zweite Druckeinheit 5 zum Bedrucken der zweiten Seite des Papierbogens. Zwischen den Druckeinheiten 3, 5 ist eine Wendeeinrichtung 7 für die in Transportrichtung hintereinander und gegebenenfalls mit Abstand voneinander angeordneten Papierbogen vorgesehen, auf deren Funktion noch näher eingegangen wird. Der Aufbau und die Funktion der ersten und zweiten Druckeinheiten 3, 5 ist bei diesem Ausführungsbeispiel identisch, so dass im Folgenden lediglich die erste Druckeinheit 3 näher beschrieben wird.
    Die erste Druckeinheit 3 umfasst eine erste Transporteinrichtung 9 für die Papierbogen, der in Bogentransportrichtung eine zweite Transporteinrichtung 11 nachgeordnet ist. Die Transporteinrichtungen 9, 11 weisen jeweils zumindest zwei Umlenkwalzen auf, über die mindestens ein endloses Transportband 13 beziehungsweise 15 geführt ist. In dem Transferbereich zwischen den Transporteinrichtungen ist ein Führungselement 17 angeordnet. Wie anhand der in Figur 1 mit Pfeilen gekennzeichneten Laufrichtung der Transportbänder 13, 15 ersichtlich, werden die Papierbogen in der Darstellung gemäß Figur 1 von rechts nach links transportiert. Die Geschwindigkeiten der ersten und zweiten Transporteinrichtungen können unterschiedlich hoch sein.
    Oberhalb der ersten Transporteinrichtung 9 sind bei diesem Ausführungsbeispiel mehrere Bilderzeugungs- und Übertragungseinrichtungen 19A, 19B, 19C und 19D angeordnet, die zum Übertragen jeweils eines Toners beziehungsweise einer Tonerschicht unterschiedlicher Farbe auf einen auf dem Transportband 13 liegenden und an den Bilderzeugungs- und Übertragungseinrichtungen 19 vorbeigeführten Papierbogen dient. Nachdem alle Tonerschichten auf die erste Seite des Papierbogens übertragen worden sind, ist das erste Bild vollständig auf dem Papierbogen mittels der Toner entwickelt und kann nun in einem nachfolgenden Bearbeitungsschritt auf dem Papierbogen fixiert werden. Hierzu ist oberhalb der zweiten Transporteinrichtung 11 eine Heizeinrichtung 21 vorgesehen, die den Papierbogen mit den darauf befindlichen Tonerpartikeln mit Infrarot-Strahlen, Heißluft und/oder Mikrowellen oder dergleichen beaufschlagt und diese über ihre Glasübergangstemperatur TG erhitzt. Der Heizeinrichtung 21 ist eine Aushärteinrichtung 23 nachgeordnet, die bei diesem Ausführungsbeispiel eine Lampe 25 aufweist, die von einem Reflektor 27 umgeben ist. Die Lampe 25 beaufschlagt das zu fixierende Bild mit ultravioletten Strahlen, aufgrund dessen die Polymerketten des aufgeschmolzenen Toners sich vernetzen. Durch die Vernetzung erhöht sich die Glasübergangstemperatur und die Viskosität des Toners.
    Der Aushärteinrichtung 23 ist eine Kühleinheit 29 nachgeordnet, die den Papierbogen und das darauf fixierte Bild abkühlt. Anschließend wird der Papierbogen an die Wendeeinrichtung 7 überführt, die den Papierbogen wendet und an die nachfolgende zweite Druckeinheit 5 überführt. Unter "Wenden des Papierbogens" wird verstanden, dass die Position von Oberseite und Unterseite des Papierbogens getauscht wird, so dass nun in der nachfolgenden zweiten Druckeinheit 5 die zweite Seite des Papierbogens, die während des Durchlaufs durch die erste Druckeinheit 3 auf den Transportbändern 13, 15 der Transporteinrichtungen 9, 11 auflag, nun zuoberst aufliegt und bedruckt werden kann. Der in der zweiten Druckeinheit 5 stattfindende Druckvorgang ist identisch mit dem anhand der vorangegangenen ersten Druckeinheit 3 beschriebenen Druckvorgang, so dass insofern auf die vorangegangenen Ausführungen verwiesen wird.
    Figur 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Maschine 1. Gleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen, so dass insofern auf die Beschreibung zur Figur 1 verwiesen wird. Im Folgenden wird lediglich auf die Unterschiede näher eingegangen. Die Maschine 1 weist lediglich eine einzelne Druckeinheit 3 auf, mit der sowohl die Vorderseite als auch die Rückseite der Papierbogen bedruckt werden. Wie mit einem Pfeil 31 angedeutet, wird ein nicht dargestellter Papierbogen an die Druckeinheit 3 überführt, in der zunächst die auf den Transportbändern 13, 15 zuoberst aufliegende, erste Seite des Papierbogens mit einem ersten Bild bedruckt wird. Am Ende der Druckeinheit 3 wird der einseitig bedruckte Papierbogen -wie mit einem Pfeil 33 angedeutet- an einen Rückführungsbereich 35 geleitet, der sich hier rein beispielhaft unterhalb der ersten und zweiten Transporteinrichtungen 9, 11 befindet. Im Rückführungsbereich 35 ist eine dritte Transporteinrichtung 37, die Wendeeinrichtung 7 und eine vierte Transporteinrichtung 39 angeordnet. Der einseitig bedruckte Papierbogen wird von der dritten Transporteinrichtung 37 an die Wendeeinrichtung 7 überführt, mit deren Hilfe die Position von Oberseite und Unterseite des Bogens getauscht wird. Von der Wendeeinrichtung 7 wird der Papierbogen dann an die vierte Transporteinrichtung 39 weitergeführt. Die erste Seite des Papierbogens liegt also auf dem Transportband der Transporteinrichtung 11 oben, auf dem Transportband der Transporteinrichtung 37 unten und auf dem Transportband der dritten Transporteinrichtung 39 wieder oben auf. Von der vierten Transporteinrichtung 39 gelangt der Papierbogen -wie mit einem Pfeil 41 angedeutet- an den Anfang der Druckeinheit 3 und wird an die erste Transporteinrichtung 9 übergeben. Der Papierbogen durchläuft nun ein zweites Mal die Druckeinheit 3, wobei nun die zweite Seite des Papierbogens oben auf dem Transportband 13 liegt und mit einem Bild bedruckt wird. Nachdem der Papierbogen zum zweiten Mal die Druckeinheit 3 verlassen hat, wird er -wie mit einem Pfeil 43 angedeutet- aus der "Transport- und Behandlungsschleife" der Druckeinheit 3 herausgeführt.
    Den in den Figuren 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispielen der Maschine 1 ist gemeinsam, dass entweder zunächst die Vorderseite des Papierbogens und anschließend dessen Rückseite, oder das zunächst in einem ersten Bearbeitungsschritt die Rückseite des Papierbogens und erst anschließend dessen Vorderseite bedruckt wird. Des weiteren ist bei einem vorteilhaften, nicht dargestellten Ausführungsbeispiel vorgesehen, dass die Papierbogen, nachdem deren erste Seite bedruckt worden ist, eine bestimmte Zeitdauer in einer Speichereinheit zwischengespeichert werden. Das heißt, das Bedrucken der zweiten Papierbogenseite erfolgt hier nicht unmittelbar nach dem Bedrucken der ersten Papierbogenseite, wie bei den Ausführungsbeispielen gemäß den Figuren 1 und 2. Die Wendeeinrichtung 7 kann der Speichereinheit vorgeordnet -oder in Papiertransportrichtung gesehennachgeordnet sein.
    Die Bilderzeugungs- und Übertragungseinrichtungen 19A bis 19D können jeweils so ausgebildet sein, dass der Toner direkt von einem nicht dargestellten Photoleiter, beispielsweise von einem elektrographischen oder elektrophotographischen Bildzylinder, auf das Papier übertragen wird. Alternativ ist es möglich, dass der Toner zunächst an eine Zwischenübertragungseinrichtung überführt wird und erst dann von dieser auf das Papier. Die Zwischenübertragungseinrichtung kann als Übertragungseinrichtung für nur eine Farbe oder für alle Farben eingesetzt werden. Mithin ist es möglich, dass für jede Farbe beziehungsweise für jeden Toner jeweils eine Zwischenübertragungseinrichtung vorgesehen ist.
    Der in der Maschine 1 verwendete Toner kann trocken oder flüssig sein. Sofern Flüssigtoner verwendet wird, kann als Trägerflüssigkeit für den Toner organische oder anorganische Flüssigkeit verwendet werden.
    Bei einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass die Aushärteinrichtung 23 den aufgeschmolzenen Toner nicht ununterbrochen mit ultraviolettem Licht beaufschlagt, sondern dass sie Lichtblitze aussendet, wobei deren UV-Strahlenemission ausreichend hoch ist, um eine gewünschte Vernetzung der Polymerketten des Toners beziehungsweise der Toner zu gewährleisten. Alternativ oder zusätzlich kann zum Aushärten des Toners auch Wärmestrahlung oder eine Kombination von Aufschmelzen und Aushärten des Toners mit Hilfe von Wärme eingesetzt werden.
    Das erfindungsgemäße Verfahren ergibt sich aus der Beschreibung zu den Figuren 1 und 2 ohne weiteres. Es besteht darin, dass das Bedrucken beziehungsweise Beschichten der Vorder- und Rückseite des Substrats in zwei voneinander unabhängigen Bearbeitungsschritten erfolgt. Bei dem ersten Bearbeitungsschritt wird die mindestens eine Tonerschicht oder das erste Bild auf eine erste Seite des Substrats übertragen. Daran anschließend wird der Toner auf seine Glasübergangstemperatur oder eine darüberliegende Temperatur erhitzt und beginnt zu schmelzen. Vorzugsweise durch eine UV-Bestrahlung (ultraviolette Strahlen) beginnen die Polymerketten des Toners sich zu vernetzen und werden länger. Durch das vorstehend beschriebene Fixieren des Toners auf dem Substrat verändert sich der anfängliche Glasumwandlungspunkt des Toners in Folge der Vernetzung seiner Polymerketten, und zwar derart, dass er ansteigt, also größer ist als vor dem erstmaligen Aufschmelzen und Aushärten. Beim zweiten Bearbeitungsschritt wird auf die zweite Seite des Substrats mindestens eine Tonerschicht oder ein zweites Bild übertragen, anschließend auf eine Temperatur erhitzt, die gleich groß oder größer als die Glasübergangstemperatur des Toners ist. Durch die Erwärmung des zweiten Tonerbildes auf seine Glasübergangstemperatur kann das auf der ersten Substratseite befindliche, bereits fixierte Tonerbild auf eine Temperatur erwärmt werden, die ohne weiteres auch über der neuen Glasübergangstemperatur des auf der ersten Substratseite befindlichen Toners liegt. Ein Verschmieren des auf der ersten Substratseite fixierten Toners auf einer Unterlage, beispielsweise ein Transportband oder Rolle, infolge einer Relativbewegung zwischen der Unterlage und dem Substrat kann dennoch ausgeschlossen werden, da das erste Tonerbild aufgrund der Vernetzung seines Tonermaterials auch bei Erwärmung auch über seine Glasübergangstemperatur nicht mehr flüssig wird, sondern eine gummiartige Struktur bekommt.
    Eine negative Beeinflussung des auf der ersten Substratseite fixierten Toners während des Bedruckens und der damit einhergehenden Aufheizung der zweiten Substratseite tritt also nicht auf. Eine Verschmutzung der Transporteinrichtungen, wie sie beispielsweise anhand der Figuren 1 und 2 beschrieben sind, kann daher mit Sicherheit ausgeschlossen werden. Ferner wird das erste Bild auf der ersten Substratseite durch den zweiten Druckprozess nicht beeinflusst, so dass die Bildqualität, insbesondere der Glanz des ersten Bildes durch das Bedrucken der zweiten Substratseite vorzugsweise nicht, zumindest aber in einem nur sehr geringen Maße beeinflusst wird.
    Wie oben beschrieben, kann für das erfindungsgemäße Verfahren auch ein flüssiger Toner verwendet werden, der sich in einer organischen oder anorganischen Flüssigkeit befindet oder in dieser gelöst ist.
    Die mit der Anmeldung eingereichten Patentansprüche sind Formulierungsvorschläge ohne Präjudiz für die Erzielung weitergehenden Patentschutzes. Die Anmelderin behält sich vor, noch weitere, bisher nur in der Beschreibung und/oder Zeichnungen offenbarte Merkmalskombination zu beanspruchen.
    In Unteransprüchen verwendete Rückbeziehungen weisen auf die weitere Ausbildung des Gegenstandes des Hauptanspruches durch die Merkmale des jeweiligen Unteranspruches hin; sie sind nicht als ein Verzicht auf die Erzielung eines selbständigen, gegenständlichen Schutzes für die Merkmalskombinationen der rückbezogenen Unteransprüche zu verstehen.
    Die Ausführungsbeispiele sind nicht als Einschränkung der Erfindung zu verstehen. Vielmehr sind im Rahmen der vorliegenden Offenbarung zahlreiche Abänderungen und Modifikationen möglich, insbesondere solche Varianten, Elemente und Kombinationen und/oder Materialien, die zum Beispiel durch Kombination oder Abwandlung von einzelnen in Verbindung mit den in der allgemeinen Beschreibung und Ausführungsformen sowie den Ansprüchen beschriebenen und in den Zeichnungen enthaltenen Merkmalen beziehungsweise Elementen oder Verfahrensschritten für den Fachmann im Hinblick auf die Lösung der Aufgabe entnehmbar sind und durch kombinierbare Merkmale zu einem neuen Gegenstand oder zu neuen Verfahrensschritten bzw. Verfahrensschrittfolgen führen.
    Bezugszeichenliste
    1
    Maschine
    3
    erste Druckeinheit
    5
    zweite Druckeinheit
    7
    Wendeeinrichtung
    9
    erste Transporteinrichtung
    11
    zweite Transporteinrichtung
    13
    Transportband
    15
    Transportband
    17
    Führungselement
    19
    Bilderzeugungs- und Übertragungseinrichtung
    21
    Heizeinrichtung
    23
    Aushärteeinrichtung
    25
    Lampe
    27
    Reflektor
    29
    Kühleinheit
    31
    Pfeil
    33
    Pfeil
    35
    Rückführungsbereich
    37
    dritte Transporteinrichtung
    39
    vierte Transporteinrichtung
    41
    Pfeil
    43
    Pfeil

    Claims (14)

    1. Verfahren zum doppelseitigen Bedrucken und/oder Beschichten eines Substrats, insbesondere von Papier oder Karton, unter Verwendung mindestens eines flüssigen oder trockenen, mindestens ein Polymer aufweisenden Toners, mit folgenden Schritten:
      Übertragung mindestens einer Tonerschicht oder eines ersten, mindestens eine Tonerschicht aufweisenden Bildes auf eine erste Seite des Substrats,
      Erwärmung des Toners auf seine Glasübergangstemperatur oder eine darüber liegende Temperatur und Fixierung des Toners auf dem Substrat, wobei sich dabei der ursprüngliche Glasumwandlungspunkt des Toners in Folge der Vernetzung seiner Polymerketten auf ein höheres Temperaturniveau verschiebt,
      Übertragung mindestens einer Tonerschicht oder eines zweiten, mindestens eine Tonerschicht aufweisenden Bildes auf die andere, zweite Seite des Substrats, und
      Erwärmung des auf der zweiten Seite des Substrats befindlichen Toners auf eine Temperatur, die gleich groß wie oder größer als seine Glasübergangstemperatur ist.
    2. Verfahren nach Anspruch 1,
      dadurch gekennzeichnet, dass die Aufheizen des Toners berührungslos, vorzugsweise mittels Wärme- und/oder Mikrowellenstrahlen und/oder Heißluft erfolgt.
    3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 oder 2,
      dadurch gekennzeichnet, dass das Vernetzen des Toners mittels UV(ultravioletten)-Strahlen, insbesondere ausschließlich durch UV-Strahlen, erfolgt.
    4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
      dadurch gekennzeichnet, dass der Toner nach dem Fixieren auf dem Substrat gekühlt wird.
    5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
      dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat nach der Übertragung, Erwärmung und Fixierung und gegebenenfalls Kühlung der/des auf die erste Substratseite aufgebrachten Beschichtung oder des ersten Bildes eine bestimmte Zeitdauer zwischengespeichert wird, bevor eine Beschichtung oder das zweite Bild auf die zweite Substratseite aufgebracht wird.
    6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
      dadurch gekennzeichnet, dass mehrere -vorzugsweise bis zu sieben, insbesondere vier- Toner mit verschiedenen Farben auf mindestens eine der Substratseiten aufgebracht werden.
    7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
      dadurch gekennzeichnet, dass die Toner zunächst alle auf die jeweilige Substratseite übertragen und dann gemeinsam erwärmt und fixiert werden.
    8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 6,
      dadurch gekennzeichnet, dass auf mindestens einer der Substratseiten mehrere Fixiervorgänge zur Erzeugung des Bildes oder der Beschichtung durchgeführt werden.
    9. Verfahren nach Anspruch 8,
      dadurch gekennzeichnet, dass nach jedem Übertragen einer Tonerschicht auf eine Substratseite diese unmittelbar daran anschließend auf dem Substrat fixiert wird und dass in einem nachfolgenden Schritt die nächste Tonerschicht auf das Substrat beziehungsweise die zuvor fixierte Tonerschicht übertragen und anschließend fixiert wird.
    10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
      dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Tonerschicht aufgeschmolzen und zur Vernetzung der Polymerketten mit ultraviolettem Licht beaufschlagt wird.
    11. Verfahren nach Anspruch 10,
      dadurch gekennzeichnet, dass die UV-Strahlung zur Erzeugung von UV-Lichtblitzen getaktet ist.
    12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
      dadurch gekennzeichnet, dass zur Vernetzung der Polymerketten der Toner mit Wärmestrahlung beaufschlagt wird.
    13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
      dadurch gekennzeichnet, dass das Aufschmelzen des Toners und das Vernetzen der Polymerketten durch Wärmezuführung erfolgt.
    14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
      dadurch gekennzeichnet, dass es im Zusammenhang mit einer digitalen Druck-, Kopier- oder Beschichtungsmaschine einsetzbar ist.
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