EP1787169A1 - Verfahren zur uv-härtung von auf einem bildträger aufgebrachten tonerbildern bei einer elektrografischen druck- oder kopiereinrichtung - Google Patents

Verfahren zur uv-härtung von auf einem bildträger aufgebrachten tonerbildern bei einer elektrografischen druck- oder kopiereinrichtung

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EP1787169A1
EP1787169A1 EP05790753A EP05790753A EP1787169A1 EP 1787169 A1 EP1787169 A1 EP 1787169A1 EP 05790753 A EP05790753 A EP 05790753A EP 05790753 A EP05790753 A EP 05790753A EP 1787169 A1 EP1787169 A1 EP 1787169A1
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EP
European Patent Office
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irradiation
toner
image carrier
toner images
radiation
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Martin Schleusener
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Oce Printing Systems GmbH and Co KG
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    • G03G2215/207—Type of toner image to be fixed 
    • G03G2215/209—Type of toner image to be fixed  plural types of toner image handled by the fixing device

Definitions

  • a final image carrier e.g. a single sheet or a ribbon-shaped Auf ⁇ drawing support of various materials, e.g. Paper or thin plastic or metal foils
  • a potential image carrier e.g. a photoconductor, image-dependent to generate potential images (charge images), which correspond to the images to be printed, consisting of areas to be inked and non-inked.
  • the areas of the potential images to be colored are made visible by toner as a toner image with a developer station (inking station). Subsequently, the toner images are imprinted on the end image carrier directly or under interposition of an intermediate image carrier and fixed there.
  • toner toner or toner-containing liquid developer For dyeing the potential images, either toner toner or toner-containing liquid developer can be used.
  • the toner images applied and fixed on the final image carrier should have abrasion resistance, be temperature-resistant and have a gloss that meets the requirements set. In addition, sticking together of opposite end images (bio cking) should be avoided.
  • Dry toner layers may be formed in a conventional manner during or after the fusing process, e.g. by means of cold or consultedr ⁇ ter rollers, are smoothed under pressure, whereby the gloss can be increased and the tendency to mechanical abrasion can be reduced.
  • DE 100 64 560 A1 or DE 100 64 552 A1 fix toner images in electrographic printers and to provide gloss that the toner image is melted by infrared light and then hardens by UV irradiation, wherein the viscosity increases.
  • a toner is used which has at least one polymer.
  • No. 5,888,689 describes a process in which toner images are fixed on a support by chemical reaction of the toner with a layer on the support.
  • the fixation is supported by heating (eg infrared radiation), in addition, the toner image can be cured by UV irradiation.
  • EP 1 437 628 A1 describes UV-curable toner particles and developers containing them.
  • the toner images are fixed by heat (IR irradiation) and cured by UV irradiation.
  • DE 694 26 920 T2 discloses toners for developing electrostatic toner images in which a polyester resin is used as the binder resin, specifically a combination of a non-linear polyester resin and a linear polyester resin. Accordingly, the polyester resins can be subjected to a crosslinking reaction.
  • US 2002/0118986 A1 describes a printer in which the fi xation of toner images by irradiation in the range of UV to IR wavelengths takes place.
  • a radiation source is proposed.
  • the wavelength of the radiation is in the range of 0.8 microns to 10 microns, preferably o, 8 to 3 microns.
  • DE 100 64 577 A1 describes a method for controlling the gloss of a toner image.
  • the toner image is fixed by heating and then heated again according to the desired toner image gloss (in the UV range).
  • EP 1 341 048 A1 discloses a method according to which toner images are first fixed (by conventional methods) and then cured with UV radiation.
  • US 2003/01655766 Al describes an electrophotographic printer in which the toner images fixed ⁇ first and subsequently be hardened closing. It is fixed by crosslinking, cured by polymerization by UV or IR radiation.
  • the UV radiation is in the range of 200 nm to 250 nm.
  • the problem to be solved by the invention is to specify a method with which the properties of toner images on an image carrier can be adjusted in an adjustable manner, such as, for example, their abrasion resistance, temperature resistance, gloss, viscosity.
  • the invention solves the problem posed above by UV-IR irradiation of the toner images on the image carrier, for example an intermediate image carrier or an end image carrier, wherein a toner material containing UV-curable components is selected.
  • a toner material containing UV-curable components is selected.
  • This may, for example, comprise linear or branched polyester resins or other resins which are not very strong in three dimensions. are cross-linked or otherwise suitable for UV curing.
  • the intensity of the photopolymerization achieved in the toner material by UV irradiation can be enhanced by the addition of photoinitiators.
  • the method can be used to adapt already fixed on a final image carrier (recording medium) End ⁇ images according to the specific requirements of the ge demanded properties of the printed material or to the special load conditions of certain print Nachischens ⁇ or shipping conditions. Furthermore, the method can be used to facilitate or enable the transfer process of toner images from an image carrier to a final image carrier, in particular a thick final image carrier.
  • the method can be used advantageously both when dry toner is used to develop the potential images and when liquid developer is used.
  • the chemical properties of the toner material and the spectral distribution and power density of the irradiation are matched to one another.
  • the process of UV curing is optimized by the correct spectral distribution and the correct power density of the radiation.
  • a radiation source which has a combination of ultraviolet light (wavelength: 200 to 400 nm, abbreviation: UV), visible light (wavelength: 400 to 700 nm, abbreviation: VIS) and infrared heat radiation (wavelength: 700 nm to 10 ⁇ m, abbreviation: IR).
  • UV ultraviolet light
  • VIS visible light
  • IR infrared heat radiation
  • the relative proportion of these spectral ranges is selected such that, in adaptation to the chemical composition of the photopolymerizable toner material, the IR / VIS components for the ac- tivierung the bonds required for the photopolymerization (heating) are used and the UV component for ei ⁇ tual curing of the photopolymerizable toner material is used.
  • Both the relative proportions of the spectral regions and the absolute power density of the radiation must be adapted to the chemical properties of the substances involved, to the thickness of the layer to be polymerized and to the process speed of the printing and fixing process or the post-processing process.
  • a sufficiently strong IR irradiation which preferably contains high proportions in the frequency range of the main absorption of the toner material used, an additional or stronger heating of the toner material can be generated, which in turn ensures a better connection of the toner particles to one another and to the image carrier and, if appropriate, causes a higher gloss of Oberoberflache.
  • the fixing quality, the gloss and the abrasion resistance of the final image and / or the adhesive effect at elevated temperatures can be adjusted in accordance with the desired properties of the final image and the load of the final image which is never to be expected in a specific post-processing ⁇ the.
  • the UV-A radiation (wavelength: 320 to 400 nm) has a greater penetration depth and causes a stronger volume effect, i. a polymerization of the entire layer volume of the final image.
  • the UV-B radiation (wavelength: 280 to 320 nm) causes a stronger hardening of the material on the surface as a result of lower penetration depth than in the interior of the final image carrier.
  • the UV-C radiation (wavelength: 200 to 280 nm) is used for surface hardening.
  • protective gas for example nitrogen
  • Corona irradiation before and / or during UV curing leads to reduced surface polymerization of the final image carrier, which may be e.g. can be used to avoid too high a brittleness of the surface and to better elasticity in post-processing.
  • a good flow or sticking of the toner image and a good connection of the toner image with the surface of the final image carrier can be achieved with high surface gloss. This may be necessary in particular for poorly adhering final image carriers, such as papers that are not well tolerated by the toner, as well as smooth polymer films or metal foils. If a particularly hard surface is desired, can be postcured with UV-C.
  • UV curing processes described can also be used for the complete fixation of toner images, which were only "fixed” in the actual fixing process.
  • UV irradiation can also be used to increase the viscosity of the heated toner image in any desired stages of the printing process when reduced irradiation power is used.
  • a very thick final image carrier in which an e- electrostatic transfer support encounters difficulties whose viscosity is increased in the heated state such that the entire toner layer can be transmitted coherently by a intermediate image carrier with low surface energy (eg Teflon) by pressure on the thick final image carrier (eg thick cardboard, wood or similar).
  • a intermediate image carrier with low surface energy eg Teflon
  • pressure on the thick final image carrier eg thick cardboard, wood or similar
  • Such a process can be optimized by using a corona pretreatment in combination with UV-A curing, thereby producing a coherent toner image film with a sticky surface, which leads to a closed transfer of the toner Toner image with Klebewir ⁇ effect on the final image carrier leads.
  • the various color image separations can be generated one after the other on the potential image carrier and transmitted one after the other either to an intermediate image carrier or to the final image carrier.
  • the color image extracts can also be collected directly on the potential image carrier and then transferred together to the final image carrier or they can be transferred individually from the potential image carrier to the intermediate image carrier, collected thereon and then transferred to the final image carrier.
  • Image hardening while preserving the matt properties can be achieved by first applying a UV-C radiation, then a combined IR-UV-A action.
  • An increased gloss can be achieved by first effecting corona treatment of the toner surface, then IR irradiation or simultaneous corona treatment with IR radiation, which bring about sufficient softening with a gloss increase (until the toner image has flowed past), after which UV irradiation is performed by.
  • a smooth or deliberately matt surface with increased strength and hardness can be achieved by roll embossing with a certain surface roughness and subsequent UV irradiation.
  • the method can also be used to generate print image elements that can be rubbed off more easily.
  • a particularly strong UV irradiation preferably without or with low IR irradiation, an end image or a part of an end image can be embrittled, which is e.g. leads to a markedly reduced scratch resistance.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a printing or copying device with which the method can be carried out
  • Fig. 2 shows the treatment of an end image in principle Dar ⁇ position.
  • FIG. 1 shows a basic illustration of an electrographic printing device.
  • a potential tialbildlie 101 for example, a photoconductor drum, a Lösch ⁇ exposure 102 exposed.
  • the potential image carrier is then charged in the station 103.
  • Potential images of images to be printed are produced on the potential image carrier 101 by imagewise exposure in the station 104.
  • These potential images are formed in a developer station 200 by toner material, for example in a liquid developer , developed.
  • liquid developer is taken from a developer supply 203 and fed via an application roller 202 to an applicator roller 201.
  • the applicator roller 201 conveys the liquid developer to the potential image carrier 101. Subsequently, the applicator roller 201 is cleaned in the cleaning station 204.
  • toner is transferred to the potential image carrier 101 in the regions to be inked and deposited there. In the regions which are not to be inked, virtually no toner is transferred to the potential image carrier 101.
  • the toner image thus forms on the potential image carrier 101.
  • the toner image is transferred to an end image carrier 402 via an intermediate image carrier 301.
  • a counterpressure roller 401 is used.
  • the final image carrier 402 finally becomes a fuser station
  • the treatment of the final image 403 on the final image carrier 402 results according to the above-described process.
  • a radiation source 601 is provided, which emits the radiation 602 described above.
  • the radiation 602 is directed onto the final image carrier 402 and impinges there on the final image 403.
  • the radiation 602 causes the final image 403 to be optionally hardened or provided with gloss in accordance with the method described above. LIST OF REFERENCE NUMBERS

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Abstract

Um die auf einem Bildträger, z.B. Endbildträger (402), aufge­brachten und fixierten Tonerbilder (403) zu härten und sie mit Glanz zu versehen, wird hinter der Fixierstation eine Strahlungsquelle (601) angeordnet, die eine UV- Strahlung (602) mit einer IR- Komponente auf den Bildträger (402) lei­tet. Durch die Strahlung wird das härtbare Komponenten ent­ haltende Tonermaterial in Abhängigkeit der gewählten Wellen­längen gehärtet und/ oder mit Glanz versehen. Zudem kann die Viskosität der Tonerbilder derart erhöht werden, dass der Um­druck auf den Endbildträger nur durch Andruck erfolgen kann.

Description

VERFAHREN ZUR UV-HARTUNG VON AUF EINEM BILTRAGER AUFGEBRACHTEN TONERBILDERN BEI EINER ELEKTROGRAFISCHEN DRUCK- ODER KOPIEREINRICHTUNG
Zum ein- oder mehrfarbigen Bedrucken eines Endbildträgers, z.B. eines Einzelblattes oder eines bandförmigen Auf¬ zeichnungsträgers aus verschiedensten Materialien, z.B. Pa¬ pier oder dünnen Kunststoff- oder Metallfolien, ist es be¬ kannt, auf einem Potentialbildträger, z.B. einem Fotoleiter, bildabhängig Potentialbilder (Ladungsbilder) zu erzeugen, die den zu druckenden Bildern, bestehend aus einzufärbenden und nicht einzufärbenden Bereichen, entsprechen. Die einzufärben¬ den Bereiche der Potentialbilder werden mit einer Entwickler¬ station (Einfärbestation) durch Toner als Tonerbild sichtbar gemacht. Anschließend werden die Tonerbilder direkt oder un¬ ter Zwischenschaltung eines Zwischenbildträgers auf den End¬ bildträger umgedruckt und dort fixiert.
Zum Einfärben der Potentialbilder kann dabei entweder Tro- ckentoner oder Toner enthaltender Flüssigentwickler verwendet werden.
Die auf dem Endbildträger aufgebrachten und fixierten Toner¬ bilder (im folgenden Endbilder genannt) sollten Abriebfestig- keit aufweisen, temperaturbeständig sein und deren Glanz sollte den gestellten Anforderungen entsprechen. Zudem sollte ein Zusammenkleben von gegenüber liegenden Endbildern (BIo- cking) unterbleiben.
Trockentonerschichten können auf herkömmliche Weise während oder nach dem Fixierprozess, z.B. mittels kalter oder beheiz¬ ter Walzen, unter Druck geglättet werden, wodurch der Glanz erhöht und die Neigung zum mechanischen Abrieb verringert werden kann.
Aus DE 100 64 560 Al oder DE 100 64 552 Al ist bekannt, bei elektrografischen Druckern Tonerbilder dadurch zu fixieren und mit Glanz zu versehen, dass das Tonerbild durch Infrarot- Licht angeschmolzen wird und dann durch UV- Bestrahlung ge¬ härtet wird, wobei sich die Viskosität erhöht. Dazu wird ein Toner verwendet, der mindestens ein Polymer aufweist.
US 5 888 689 beschreibt ein Verfahren, bei dem Tonerbilder auf einem Träger durch chemische Reaktion des Toners mit ei¬ ner Schicht auf dem Träger fixiert werden. Unterstützt wird die Fixierung durch Erwärmung (z. B. Infrarot- Bestrahlung) , zusätzlich kann das Tonerbild durch UV- Bestrahlung gehärtet werden.
In EP 1 437 628 Al werden UV- härtbare Tonerpartikel und die¬ se enthaltender Entwickler beschrieben. Die Tonerbilder wer- den durch Wärme (IR- Bestrahlung) fixiert und durch UV- Be¬ strahlung gehärtet.
DE 694 26 920 T2 offenbart Toner zur Entwicklung von elektro¬ statischen Tonerbildern, bei dem als Bindeharz ein Polyester- harz verwendet wird, und zwar eine Kombination eines nicht¬ linearen Polyesterharzes und eines linearen Polyesterharzes. Dementsprechend können die Polyesterharze einer Vernetzungs¬ reaktion unterworfen werden.
US 2002/0118986 Al beschreibt einen Drucker, bei dem die Fi¬ xierung von Tonerbildern durch Bestrahlung im Bereich von UV bis IR- Wellenlängen erfolgt. Dazu wird eine Strahlungsquelle vorgeschlagen.
Aus DE 101 35 865 B4 ergibt sich ein Bildaufzeichnungsverfah¬ ren, bei dem die Tonerbilder durch elektromagnetische Strah¬ lung aufgeschmolzen und fixiert werden. Die Wellenlänge der Strahlung liegt im Bereich von 0,8 μm bis 10 μm, vorzugsweise o, 8 bis 3 μm.
Bei DE 100 64 563 Al erfolgt die Fixierung von Tonerbildern mit elektromagnetischer Strahlung. Bei Mehrfarbendruck werden die Farben übereinander angeordnet und der Wellenbereich ent¬ sprechend der Farbe gewählt. Für gelben Toner wird ein Wel¬ lenbereich von 420 bis 460 nm gewählt, für magenta 510 bis 550 nm, für cyan 630- 670 nm. Auf diese Weise können die ü- bereinander angeordneten Farbtonerbilder getrennt fixiert werden.
DE 100 64 577 Al beschreibt ein Verfahren zur Steuerung des Glanzes eines Tonerbildes. Das Tonerbild wird durch Erwärmung fixiert und anschließend entsprechend dem gewünschten Toner¬ bildglanz noch einmal erwärmt (im UV- Bereich) .
Aus EP 1 341 048 Al ergibt sich ein Verfahren, nach dem To¬ nerbilder zuerst fixiert werden (durch übliche Verfahren) und anschließend mit UV- Strahlung gehärtet werden.
US 2003/01655766 Al schildert ■einen elektrofotografischen Drucker, bei dem die Tonerbilder zunächst fixiert und an¬ schließend gehärtet werden. Fixiert wird durch Vernetzung, gehärtet durch Polymerisation durch UV- oder IR- Strahlung. Die UV- Strahlung liegt im Bereich von 200 nm bis 250 nm.
Das von der Erfindung zu lösende Problem besteht darin, ein Verfahren anzugeben, mit dem einstellbar die Eigenschaften von Tonerbildern auf einem Bildträger modifiziert werden kön¬ nen, wie z.B. deren Abriebfestigkeit, Temperaturbeständig¬ keit, Glanz, Viskosität.
Dieses Problem wird durch ein Verfahren gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Die Erfindung löst das oben gestellte Problem durch UV-IR- Bestrahlung der Tonerbilder auf dem Bildträger, z.B. einem Zwischenbildträger oder einem Endbildträger, wobei ein Toner- material gewählt wird, das UV- härtbare Komponenten enthält. Dieses kann z.B. lineare oder verzweigte Polyesterharze oder andere Harze aufweisen, die noch nicht sehr stark dreidimen- sional vernetzt sind oder anderweitig zur UV-Härtung geeignet sind. Die Intensität der durch UV- Bestrahlung erreichten Fo¬ topolymerisation im Tonermaterial kann durch die Beigabe von Photoinitiatoren verstärkt werden.
Vorteilhaft kann das Verfahren eingesetzt werden, um bereits auf einem Endbildträger (Aufzeichnungsträger) fixierte End¬ bilder entsprechend den spezifischen Anforderungen an die ge¬ forderten Eigenschaften des Druckgutes bzw. an die speziellen Belastungsbedingungen bestimmter Druck- Nachverarbeitungs¬ oder Versandbedingungen anzupassen. Weiterhin kann das Ver¬ fahren dazu eingesetzt werden, um den Transferprozess von To¬ nerbilder von einem Bildträger auf einen Endbildträger, ins¬ besondere einen dicken Endbildträger, zu erleichtern oder zu ermöglichen.
Das Verfahren ist vorteilhaft einsetzbar sowohl, wenn zur Entwicklung der Potentialbilder Trockentoner als auch wenn Flüssigentwickler verwendet wird.
Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Erfindungsgemäß werden die chemischen Eigenschaften des To- nermaterials und die Spektralverteilung und Leistungsdichte der Bestrahlung aufeinander abgestimmt. Dabei wird der Vor¬ gang der UV- Härtung durch die richtige Spektralverteilung und die richtige Leistungsdichte der Strahlung optimiert.
In der Regel kann eine Strahlungsquelle verwendet werden, die eine Kombination von ultraviolettem Licht (Wellenlänge: 200 bis 400 nm, Kürzel: UV), sichtbarem Licht (Wellenlänge: 400 bis 700 nm, Kürzel: VIS) und infraroter Wärmestrahlung (Wel¬ lenlänge: 700 nm bis lOμm, Kürzel: IR) abstrahlt. Dabei wird der relative Anteil dieser Spektralbereiche so gewählt, dass in Anpassung an die chemische Zusammensetzung des fotopolyme- risierbaren Tonermaterials die IR/VIS-Komponenten für die Ak- tivierung der zur Fotopolymerisation benötigten Bindungen (Erwärmung) verwendet werden und die UV-Komponente zur ei¬ gentlichen Härtung des fotopolymerisierbaren Tonermateriales genutzt wird. Sowohl die relativen Anteile der Spektralberei- che sowie die absolute Leistungsdichte der Strahlung müssen an die chemischen Eigenschaften der beteiligten Stoffe, an die Dicke der zu polymerisierenden Schicht und an die Pro¬ zessgeschwindigkeit des Druck -und Fixierprozesses bzw. des Nachverarbeitungsprozesses angepasst sein. Außerdem kann durch eine genügend starke IR- Bestrahlung, die vorzugsweise starke Anteile im Frequenzbereich der Hauptabsorption des verwendeten Tonermaterials enthält, eine zusätzliche bzw. stärkere Erwärmung des Tonermaterials erzeugt werden, die wiederum eine bessere Verbindung der Tonerteilchen unterein- ander und zum Bildträger und ggf. einen höheren Glanz der O- berflache bewirkt.
Folgende Maßnahmen sind vorteilhaft, um eine Feinabstufung des Härtungsprozesses, eine Beeinflussung des Glanzes und der Abriebfestigkeit z.B. des Endbildes auf einem Endbildträger und der Klebewirkung bei erhöhten Temperaturen zu bewirken:
- Durch gezielten Einsatz bestimmter UV-Wellenlängenbereiche können die Fixierqualität, der Glanz und die Abriebfestig¬ keit des Endbildes und/ oder der Klebewirkung bei erhöhten Temperaturen entsprechend der gewünschten Eigenschaften des Endbildes und der in einer bestimmten Nachverarbeitungsli¬ nie zu erwartenden Belastung des Endbildes angepasst wer¬ den.
- Die UV-A Strahlung (Wellenlänge: 320 bis 400 nm) hat eine größere Eindringtiefe und bewirkt eine stärkere Volumenwir¬ kung, d.h. eine Polymerisation des gesamten Schichtvolumens des Endbildes.
- Die UV-B Strahlung (Wellenlänge: 280 bis 320 nm) bewirkt infolge geringerer Eindringtiefe eine stärke Härtung des Materials an der Oberfläche als im Inneren des Endbildträ¬ gers . - Die UV-C Strahlung (Wellenlänge: 200 bis 280 nm) wird zur Oberflächenhärtung eingesetzt.
- Der Einsatz von Schutzgas (z.B. Stickstoff) führt zu ver¬ stärkter Oberflächenhärtung des Endbiϊdes bzw. zu einem ge- ringerem Anteil an Photoinitiatoren im Tonerharz.
- Eine Koronabestrahlung vor und/oder während der UV-Härtung führt zu verringerter Oberflächenpolymerisation des End¬ bildträgers, was z.B. zur Vermeidung einer zu starken Sprö- digkeit der Oberfläche und zu besserer Elastizität in der Nachverarbeitung eingesetzt werden kann.
- Durch die geeignete Kombination von Korona-Einwirkung und starker IR- Bestrahlung vor der UV- Härtung kann ein gutes Verfließen bzw. Verkleben des Tonerbildes sowie eine gute Verbindung des Tonerbildes mit der Oberfläche des Endbild- trägers bei hohem Oberflächenglanz erzielt werden. Dies kann insbesondere bei schlecht haftenden Endbildträgern wie nicht gut mit dem Toner verträglichen Papieren sowie glat¬ ten Polymerfolien oder Metallfolien erforderlich sein. Wird eine besonders harte Oberfläche gewünscht, kann mit UV-C nachgehärtet werden.
- Wenn die Elastizität des Tonerbildes erhalten bleiben soll
(gute Knickbeständigkeit) ist reines Oberflächenhärten mit UV-C zweckmäßig.
Die beschriebenen UV- Härtungsprozesse können auch zur voll¬ ständigen Durchfixierung von Tonerbilder verwendet werden, die im eigentlichen Fixierprozess nur "anfixiert" wurden.
Das erfindungsgemäße Verfahren bringt zudem bei der Zwischen- härtung bzw. Viskositätserhöhung oder Übertragung auf sehr dicke Endbildträger weitere Vorteile:
- Die UV-Bestrahlung kann in den oben beschriebenen Varianten bei Einsatz verringerter Bestrahlungsleistung auch zur Er¬ höhung der Viskosität des erwärmten Tonerbildes in beliebi- gen Stufen des Druckprozesses eingesetzt werden.
- Z.B. kann zur Unterstützung des Umdrucks des Tonerbildes auf einen sehr dicken Endbildträger, bei dem auch eine e- lektrostatische Umdruckunterstützung auf Schwierigkeiten stößt, dessen Viskosität im erwärmten Zustand derart erhöht werden, dass die gesamte Tonerschicht zusammenhängend von einem Zwischenbildträger mit geringer Oberflächenenergie (z.B. Teflon) durch Andruck auf den dicken Endbildträger (z.B. dicker Karton, Holz o.a.) übertragen werden kann.
- Ein solcher Prozess kann dadurch optimiert werden, dass ei¬ ne Korona-Vorbehandlung in Kombination mit UV-A Härtung be¬ nutzt wird, wodurch ein im Volumen zusammenhängender Toner- bildfilm mit klebriger Oberfläche erzeugt wird, was zu ei¬ ner geschlossenen Übertragung des Tonerbildes mit Klebewir¬ kung auf den Endbildträger führt.
- Ein UV-A/B-Nachhärten führt zu hinreichender Haftung und Festigkeit des Tonerbildes auf dem Endbildträger. - Unter anderem kann man auch die MICR- Toner- Abriebfestig¬ keit erhöhen, wobei die Grundelastizität des Tonerbildes (gute Knickbeständigkeit) erhalten bleibt, indem man nach¬ einander oder gleichzeitig eine IR- und OV-C Bestrahlung durchführt.
Beim Mehrfarbendruck können die verschiedenen Farbbildauszüge nacheinander auf dem Potentialbildträger erzeugt und nachein¬ ander entweder auf einen Zwischenbildträger oder auf den End¬ bildträger übertragen werden. Die Farbbildauszüge können auch direkt auf dem Potentialbildträger gesammelt und dann gemein¬ sam auf den Endbildträger übertragen werden oder sie können einzeln vom Potentialbildträger auf den Zwischenbildträger übertragen, auf diesem gesammelt werden und dann auf den End¬ bildträger übertragen werden.
Bei diesem Einsatzfall des Verfahrens kann durch angepasste UV-IR-Bestrahlung eine Härtung des aus mehreren Farbauszügen bestehenden Gesamtbildes durchgeführt werden.
Es ist auch möglich, einzelne Farbauszüge mit besonderen
Glanz- oder Abriebeigenschaften zu erzeugen, um sie im Er¬ scheinungsbild hervorzuheben oder besser unterscheidbar zu machen, indem diese Farbauszüge einer gesonderten Behandlung mit einer Folge von IR- Bestrahlung, UV- Bestrahlung und/oder einer Korona-Vorbehandlung unterworfen werden.
Z.B. kann eine Bildhärtung bei Erhaltung der Matt- Eigen¬ schaften dadurch erzielt werden, dass zuerst eine UV-C Be¬ strahlung, dann eine kombinierte IR-UV-A Einwirkung erfolgen. Ein erhöhter Glanz kann dadurch erreicht werden, dass zuerst eine Koronabehandlung der Toneroberfläche, dann eine IR- Be- Strahlung oder gleichzeitige Koronabehandlung mit IR- Be¬ strahlung erfolgen, die eine hinreichende Erweichung mit Glanzerhöhung (bis zum Verfließen des Tonerbildes) bewirken, wonach eine UV- Bestrahlung durch geführt wird. Nach einer Erweichung durch IR- Bestrahlung bzw. durch Kontakt mit einer heißen Walzen- oder Bandoberfläche kann durch Walzenprägung mit bestimmter Oberflächenrauhigkeit und nachfolgender UV- Bestrahlung eine glatte oder gezielt matte Oberfläche mit er¬ höhter Festigkeit und Härte erreicht werden.
Mit dem Verfahren können weiterhin Druckbildelemente erzeugt werden, die leichter abgerubbelt werden können. Durch eine besonders starke UV- Bestrahlung, vorzugsweise ohne bzw. mit geringer IR- Bestrahlung kann ein Endbild bzw. ein Teil eines Endbildes versprödet werden, was z.B. zu einer merklich redu- zierten Rubbelbeständigkeit führt.
An Hand eines Ausführungsbeispieles, das in den Figuren dar¬ gestellt ist, wird die Erfindung weiter erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine prinzipielle Darstellung einer Druck- oder Ko¬ piereinrichtung, mit der das Verfahren durchgeführt werden kann;
Fig. 2 die Behandlung eines Endbildes in prinzipieller Dar¬ stellung.
Aus Figur 1 ergibt sich eine prinzipielle Darstellung einer elektrografischen Druckeinrichtung. Zunächst wird ein Poten- tialbildträger 101, z.B. eine Fotoleitertrommel, einer Lösch¬ belichtung 102 ausgesetzt. Anschließend erfolgt die Aufladung des Potentialbildträgers in der Station 103. Auf dem Potenti¬ albildträger 101 werden durch bildmäßige Belichtung in der Station 104 Potentialbilder von zu druckenden Bildern er¬ zeugt: Diese Potentialbilder werden in einer Entwicklerstati¬ on 200 durch Tonermaterial, z.B. in einem Flüssigentwickler, entwickelt. Dazu wird z.B. aus einem Entwicklervorrat 203 Flüssigentwickler entnommen und über eine Antragswalze 202 einer Applikatorwalze 201 zugeführt. Die Applikatorwalze 201 fördert den Flüssigentwickler zum Potentialbildträger 101. Anschließend wird die Applikatorwalze 201 in der Reinigungs¬ station 204 gereinigt.
Bei der Entwicklung der Potentialbilder auf dem Potential¬ bildträger 101 geht in den einzufärbenden Bereichen Toner auf den Potentialbildträger 101 über und lagert sich dort ab, in den nicht einzufärbenden Bereichen wird nahezu kein Toner zum Potentialbildträger 101 übertragen. Auf dem Potentialbildträ- ger 101 bildet sich somit das Tonerbild. In einer Umdrucksta¬ tion wird über einen Zwischenbildträger 301 das Tonerbild auf einen Endbildträger 402 übertragen. Dazu wird noch eine Ge¬ gendruckwalze 401 eingesetzt.
Der Endbildträger 402 wird schließlich einer Fixierstation
500 zugeführt, in der in bekannter Weise die Fixierung erfol¬ gen kann.
Aus Fig. 2 ergibt sich prinzipiell die Behandlung des Endbil- des 403 auf dem Endbildträger 402 entsprechend dem oben ge¬ schilderten Verfahren. Dazu ist eine Strahlungsquelle 601 vorgesehen, die die oben beschriebene Strahlung 602 abgibt. Die Strahlung 602 wird auf den Endbildträger 402 gelenkt und trifft dort auf das Endbild 403 auf. Durch die Strahlung 602 wird das Endbild 403 entsprechend dem oben geschilderten Ver¬ fahren wahlweise gehärtet oder mit Glanz versehen. Bezugszeichenliste
101 Potentialbildträger
102 Löschbelichtung 103 Aufladung
104 bildmäßige Belichtung
105 Reinigung des Potentialbildträgers
200 Entwicklerstation
201 Applikatorwalze 202 Antragswalze
203 Entwicklervorrat
204 Reinigung der Applikatorwalze
301 Zwischenbildträger
302 Reinigung des Zwischenbildträgers 401 Gegendruckwalze
402 Endbildträger
403 Endbild
500 Fixierstation
601 Strahlungsquelle 602 Strahlung

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Modifikation von Eigenschaften von auf einem Bildträger aufgebrachten Tonerbildern bei einer elektrografi- sehen Druck- oder Kopiereinrichtung,
- bei dem zur Erzeugung der Tonerbilder ein UV- härtbare Kom¬ ponenten aufweisendes Tonermaterial verwendet wird,
- bei dem die Tonerbilder auf dem Bildträger einer Bestrah¬ lung mit mindestens einer IR- Komponente ausgesetzt werden, um die zur Polymerisation erforderliche Wärme zu erzeugen,
- bei dem die Tonerbilder auf dem Bildträger einer Bestrah¬ lung mit UV- Komponente ausgesetzt werden,
• deren Wellenlänge im Bereich von 320 bis 400 nm (UV-A) eingestellt wird, wenn eine Polymerisation des gesamten Schichtvolumens der Tonerbilder erreicht werden soll,
• deren Wellenlänge im Bereich von 280 bis 320 nm (UV-B) eingestellt wird, wenn eine stärkere Härtung der Toner¬ bilder an deren Oberfläche als in deren Innerem erreicht werden soll, • deren Wellenlänge im Bereich von 200 bis 280 nm (UV-C) eingestellt wird, wenn die Tonerbilder nur an deren Ober¬ fläche gehärtet werden sollen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem als Bildträger ein Zwischenbildträger (301) bzw. End¬ bildträger (402) , auf dem als Endbilder die Tonerbilder fi¬ xiert sind, verwendet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem vor und/oder nach der UV- Bestrahlung der Bildträger (402) einer Koronabestrahlung ausgesetzt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, bei dem die Koronabestrahlung und/ oder die IR- Bestrahlung vor der UV- Bestrahlung eingesetzt wird, wenn ein gutes Ver¬ fließen bzw. Verkleben der Tonerbilder (403) sowie eine gute Verbindung der Tonerbilder mit der Oberfläche des Bildträgers (402) bei hohem Oberflächenglanz angestrebt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, bei dem die Koronabestrahlung und/ oder IR- Bestrahlung vor dem Umdruck der Tonerbilder von einem Zwischenbildträger (301) auf einen Endbildträger (402) eingesetzt wird und die UV- Bestrahlung nach dem Umdruck der erwärmten Tonerbilder auf den Endbildträger (402) erfolgt.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem die UV- Bestrahlung zur Erhöhung der Viskosität des Tonerbildes eingesetzt wird, so dass der Umdruck der Toner¬ bilder auf einen Endbildträger (402) durch Andruck erfolgen kann.
7. Verfahren nach Anspruch 6, bei dem zur Unterstützung des Umdrucks der Tonerbilder auf den Endbildträger (402) deren Viskosität derart erhöht wird, dass die gesamte Tonerschicht von einem Zwischenbildträger mit geringer Oberflächenenergie (Teflon) auf einen dicken Endbildträger (Karton, Holz) übertragen werden kann.
8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, bei dem die Tonerbilder einer Korona- Vorbehandlung in Kombi¬ nation mit einer UV-A-Härtung unterzogen werden, so dass ein im Volumen zusammenhängender Tonerfilm mit klebriger Oberflä¬ che erzeugt wird und eine geschlossene Übertragung des Toner¬ filmes mit Klebewirkung auf den Endbildträger (402) möglich ist.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Wirkung der Bestrahlung durch Einstellung der An¬ teile der Spektralbereiche und der Leistungsdichte insbeson- dere der UV- Bestrahlung optimiert wird.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die IR- Bestrahlung vorzugsweise Anteile im Frequenz¬ bereich der Hauptabsorption des verwendeten Toners enthält.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem mit einer UV-C- Bestrahlung nachgehärtet wird, wenn eine besonders harte Oberfläche der Tonerbilder angestrebt wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 10, bei dem das Endbild (403) auf dem Endbildträger (403) einer UV-A/B-Nachhärtung unterzogen wird.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 10, bei dem die Abriebfestigkeit des Endbildes ohne Änderung der Grundelastizität des Endbildes dadurch erhöht wird, dass nacheinander oder gleichzeitig eine IR- und UV-C- Bestrahlung durchgeführt wird.
14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem zur Bestrahlung des Bildträgers (402) eine Strah¬ lungsquelle (601) eingesetzt wird, die eine Kombination von ultravioletten Licht (UV) , sichtbaren Licht (VIS) und infra¬ roter Wärmestrahlung (IR) abstrahlt.
15. Verfahren nach Anspruch 14, bei dem die Strahlung derart eingestellt wird, dass das sichtbare Licht und die IR- Strahlung die zur Aktivierung der für die Polymerisation benötigten Wärme erzeugt und die UV- Strahlung das polymerisierbare Tonermaterial härtet.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 15, bei dem beim Mehrfarbendruck die Farbauszüge auf einem Poten¬ tialbildträger (101) bzw. einem Zwischenbildträger (301) ge¬ sammelt werden und anschließend als Gesamtbild auf den Zwi- schenbildträger (301) bzw. Endbildträger (402) übertragen werden.
17. Verfahren nach Anspruch 16, bei dem durch eine UV- IR- Bestrahlung eine Härtung des Ge¬ samtbildes durchgeführt wird.
18. Verfahren nach Anspruch 16, bei dem einzelne Farbauszüge einer gesonderten Behandlung mit einer Folge IR- Bestrahlung, UV- Bestrahlung und/ oder einer Korona- Vorbehandlung unterzogen werden, um die Glanz- oder Abriebeigenschaften dieser Farbauszüge einzustellen, so dass das Erscheinungsbild der Farbauszüge hervorgehoben wird oder diese besser unterscheidbar werden.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 oder 18, bei dem die Bildhärtung unter Erhaltung der Matt- Eigenschaf- ten dadurch erzielt wird, dass zuerst eine UV-C-Bestrahlung, dann eine kombinierte IR-UV-A-Einwirkung erfolgt.
20. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 oder 18, bei dem zur Erhöhung des Glanzes zuerst eine Koronabehandlung der Oberfläche des Tonerbildes, dann eine IR- Bestrahlung o- der eine gleichzeitige Koronabehandlung mit IR- Bestrahlung durchgeführt wird, anschließend eine UV- Bestrahlung.
21. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem als Tonermaterial ein lineares Polyesterharz verwen¬ det wird.
22. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 20, bei dem als Tonermaterial ein verzweigtes Polyesterharz ver- wendet wird.
23. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 20, bei dem als Tonermaterial ein Harz verwendet wird, das nicht sehr stark dreidimensional vernetzt ist.
24. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem zur Beeinflussung der Intensität der Polymerisation des Tonermaterials diesem Photoinitiatoren beigefügt werden.
25. Verfahren nach Anspruch 24, bei dem ein Schutzgas eingesetzt wird, wenn eine verstärkte Oberflächenhärtung bzw. ein geringerer Anteil an Photoinitia¬ toren im Tonerharz erreicht werden soll.
26. Verfahren nach Anspruch 25, bei dem als Schutzgas Stickstoff verwendet wird.
27. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem einer UV- Bestrahlung eine Walzenprägung nachfolgt.
28. Verfahren nach Anspruch 27, bei dem nach Erweichung des Tonerbildes durch IR- Bestrahlung oder durch Kontakt mit einer heißen Walzen- oder Bandoberflä¬ che durch eine Walzenprägung mit wählbarer Oberflächenrauhig¬ keit und nachfolgender UV- Bestrahlung eine glatte oder matte Oberfläche mit erhöhter Festigkeit und Härte erreicht wird.
29. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 28, bei dem durch eine starke UV- Bestrahlung das Endbild (403) oder ein Teil davon versprödet wird.
30. Verfahren nach Anspruch 29, bei dem zusätzlich eine IR- Bestrahlung geringer Intensität eingesetzt wird.
31. Elektrografische Druck- oder Kopiereinrichtung, bei der auf einem Endbildträger (402) umgedruckte und fixier¬ te Endbilder (403) gemäß dem Verfahren nach einem der vorher¬ gehenden Ansprüche behandelt werden.
32. Elektrografische Druck- oder Kopiereinrichtung nach An¬ spruch 31, bei der eine Strahlungsquelle (601) nach der Station zur Fi¬ xierung (500) des Tonerbildes vorgesehen ist, die die für die Behandlung des Endbildes (403) eingesetzte Strahlung (602) erzeugt.
33. Elektrografische Druck- oder Kopiereinrichtung, bei der die Viskosität der Tonerbilder auf einem Bildträger nach dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 30 derart erhöht ist, dass der Umdruck der Tonerbilder auf einen End- bildträger (402) nur durch Andruck erfolgt.
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