EP0363932B1

EP0363932B1 - Druckform

Info

Publication number: EP0363932B1
Application number: EP89118900A
Authority: EP
Inventors: Hartmut Fuhrmann; Alfred Dr. Hirt
Original assignee: MAN Roland Druckmaschinen AG
Current assignee: Manroland AG
Priority date: 1988-10-14
Filing date: 1989-10-11
Publication date: 1996-12-11
Anticipated expiration: 2009-10-11
Also published as: DE58909754D1; CA2000343A1; DE3835091A1; CA2000343C; DE3835091C2; JP2708066B2; EP0363932A2; JPH02217871A; EP0363932A3

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren nach Anspruch 1.
Aus der JP 63-220177 ist bereits ein Verfahren bekannt, bei dem eine ferroelektrische Druckform zum Drucken verwendet wird. Die Druckform hat eine ebene Oberfläche, die zum Drucken mit einem trockenen, pulverförmigen Toner betonert wird. Vor dem Druckprozeß wird die Druckform bebildert. Hierzu wird sie entsprechend dem zu druckenden Bild bildmäßig positiv und negativ polarisiert. In einem darauffolgenden Entwicklungsschritt ziehen positiv geladene Flächenanteile der Druckform negativ geladene Tonerpartikel an. Diese werden dann auf Papier gedruckt.
Aus der US 3 899 969 ist ein Verfahren bekannt, bei dem mit pyroelektrischen Materialien, wie z.B. PLZT, gedruckt wird. Ein pyroelektrischer Film wird dadurch bebildert, daß an ihn ein elektrisches Feld angelegt wird, wahrend er gleichzeitig bei einer Temperatur gehalten wird, die oberhalb einer für das Material spezifischen Dipol-Orientierungstemperatur gehalten wird. Nachdem der Film auf Umgebungstemperatur abgekühlt ist, wird er in ein warmes Tonerbad getaucht, wodurch er erneut erwärmt wird, so daß er dann auf seiner Oberfläche elektrische Ladungen aufweist, die in der Lage sind, geladene Tonerpartikel anzuziehen und auf der Oberfläche des pyroelektrischen Films abzulagern. Abschließend werden die Tonerpartikel auf das Papier übertragen. Bei dem bekannten Verfahren wird der pyroelektrische Effekt sowohl bei der Herstellung des latenten Bildes als auch bei dessen Entwicklung ausgenutzt, d. h. daß ein pyroelektrisches Material bei Erwärmung und unter Anlegung eines elektrischen Feldes permanent gepolt wird und daß es zur Bebilderung in ein warmes oder kaltes Tonerbad eingebracht wird, das geladene Tonerpartikel enthält.
Aus der DE 25 30 290 A1 sind bereits ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Drucken und Kopieren bekannt, bei denen Ferroelektrika verwendet werden. Einem Ferroelektrikum wird in einem ersten Schritt bildmäßig ein äußeres elektrisches Feld oder eine mechanische Kraft aufgeprägt, wodurch auf der Oberfläche des Materials ein bildmäßiges ferroelektrisches Polarisationsmuster erzeugt wird. In einem zweiten Schritt wird in dem ferroelektrischen Material eine Veränderung eines äußeren elektrischen Feldes, einer mechanischen Kraft oder einer Wärme zur vorübergehenden Änderung der Stärke der ferroelektrischen Polarisation erzeugt, um so auf der Materialoberfläche des Ferroelektrikums ein dem Muster der ferroelektrischen Polarisation entsprechendes bildmäßiges Ladungsmuster zu erzeugen.
Eine Druckform mit einer dielektrischen oder photoleitfähigen Schicht ist aus der DE 19 57 403 B2 bekannt. Dieser Schicht sind zur bildmäßigen Aufladung Elektroden zugeordnet. Mittels einer Ionenquelle und einer bildmäßig ansteuerbaren Optik wird auf der Oberfläche der Druckform ein Ladungsbild erzeugt, worauf geladene Tonerpartikel entsprechend dem Ladungsbild aufgenommen werden. Im Kontakt mit einem Bedruckstoff wird der Toner von der Druckform auf den Bedruckstoff übertragen. Da die Ladung der Druckform bei Aufnahme des Toners neutralisiert wird, muß vor jedem Druck die Druckform erneut angesteuert, d.h. das Ladungsbild erneut erzeugt werden.
Darüber hinaus ist aus der GB 1 311 673 ein Verfahren zum Steuern des Tonens oder der Farbgebung bei Druck- oder Kopiervorgängen bekannt, bei dem eine Druckform verwendet wird, die eine Vielzahl von kleinen Näpfchen auf ihrer Oberfläche aufweist, die die Druckfarbe aufnehmen. Diese Näpfchen ähneln Tiefdrucknäpfchen. Während des Druckprozesses werden die Tonerpartikel in den Näpfchen entsprechend dem von einer ersten Elektrode in der Nähe der Oberfläche des Formzylinders erzeugten elektrischen Feld elektrisch geladen und werden je nach Ladungszustand zur Oberfläche oder zum Boden der Näpfchen bewegt. Als zweite Elektrode dient die elektrisch leitende Oberfläche des Druckzylinders, der eine Bedruckstoffbahn gegen den Formzylinder drückt. Entsprechend ihrem Ladungszustand und der Ladung der Oberfläche des Druckzylinders werden die geladenen Partikel auf die Bedruckstoffbahn übertragen oder verbleiben in den Näpfchen. Nach jedem Druck- oder Kopierschritt muß der Ladungsvorgang wiederholt weden.
Den aus der DE 19 57 403 B2 und der GB 1 311 673 bekannten elektrostatischen Verfahren ist somit gemeinsam, daß die elektrischen Ladungen nach jeder Übertragung der Farbelemente auf den Bedruckstoff wieder verschwinden und erneut aufgebracht werden müssen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein neues Druckverfahren zu schaffen, das sich gleichermaßen durch die Einfachheit in seiner Ausführung wie durch hohe Druckqualität auszeichnet.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
Durch die Verwendung eines ferroelektrischen Materials für den Aufbau eines Ladungsbildes ist es gelungen, das einmal erzeugte Ladungsbild für die gesamte Auflage einer Bildvorlage aufrechtzuerhalten, ohne Zwischenansteuerungsvorgänge durchführen zu müssen. Die einmal angesteuerte Druckform nimmt beim Durchgang des Farbwerkes den Toner auf und gibt diesen an einen Bedruckstoff ab, wobei das Ladungsbild aufrechterhalten bleibt.
Aus der EP 0 262 475 A2 ist zwar die Einführung von ferroelektrischen Materialien in Druckmaschinen bekannt geworden, bei der darin beschriebenen Anwendung erfolgt jedoch keine Nutzung des elektrischen Feldes. Die bekannte Anlage bezieht sich vielmehr auf den konventionellen Offsetdruck mit Ölfarben und Feuchtmitteln. Bei diesem bekannten Verfahren wird die Eigenschaft genutzt, daß unterschiedlich polarisierte Stellen des ferroelektrischen Materials unterschiedliche Affinitäten für Öl und Wasser haben.
Bei der vorliegenden Erfindung dagegen geht es um ein Druckverfahren, bei dem elektrisch geladene Tonerpartikel verwendet werden. Es hat sich hierbei überraschenderweise herausgestellt, daß in einem Arbeitsgang ein Mehrfarbendruck möglich ist. Das ferroelektrische Material läßt sich in sehr engen Bereichen unterschiedlich polarisieren, so daß bei Anwendung von zwei Farben mit unterschiedlich geladenen Partikeln, d. h., daß die eine Farbe positiv und die andere Farbe negativ geladen ist, mit einem Druck gleichzeitig zwei Farben aufgebracht werden können, so daß bei farbigen Drucken geringere Durchlaufzahlen notwendig sind.
Die Druckform eignet sich für einen in einem Feuchtmittel als Träger enthaltenen Toner. Ein weiterer Vorteil der Erfindung ergibt sich dadurch, daß das erfindungsgemäße Verfahren ebenfalls für den Tiefdruck geeignet ist. Hierzu kann die einzusetzende Druckform aus einem verschleißfesten Substrat bestehen, dessen für den Druck vorgesehene Oberfläche Tiefdrucknäpfchen enthält, deren Böden aus einem ferroelektrischen Material bestehen.
Eine derartige Druckform wird mit einer Ansteuereinrichtung verbunden, mit der die ferroelektrischen Böden der Näpfchen entsprechend dem Grauton des zugehörigen Bildpunktes unterschiedlich stark polarisiert werden können.
Nach der Ansteuerung werden die Näpfchen mit einem Flüssigtoner bzw. mit einer Trägerflüssigkeit mit geladenen Tonerpartikeln gefüllt. Die anschließend über die Näpfchen streifende Rakel bzw. Rolle wirkt auf das an den polarisierten Näpfchenboden wirksame elektrische Feld wie eine Gegenelektrode, so daß im Raum zwischen Näpfchenboden und Rakel ein starkes elektrisches Feld entsteht, das je nach Polarisierung Tonerpartikel am Näpfchenboden oder an der Rakel ablagert. Durch das Abrakeln entsteht somit eine Steuerung der Farb- bzw. Tonermenge im Näpfchen. Die Farbe der bildmäßig gefüllten Näpfchen wird dann entsprechend der konventionellen Tiefdrucktechnik auf den Bedruckstoff übertragen.
Eine Verbesserung der Farbsteuerung durch Abrakeln ist erreichbar, falls die Rakel elektrisch aufgeladen bzw. auf entsprechend hohes elektrisches Potential gebracht wird.
Für übrige, insbesondere elektrostatische Flachdruckverfahren wird die Druckform an der mit dem Bedruckstoff in Kontakt kommenden Oberfläche mit einer ferroelektrischen Schicht versehen. Dieser Druckform wird eine in elektrostatischen Verfahren übliche Ansteuerung zugeordnet, mit der die Druckformoberfläche matrixartig entsprechend einer Bildvorlage angesteuert wird, wobei jeder Bildpunkt entsprechend dem zugehörigen Grauton stärker oder weniger stark polarisiert wird. Das so erzeugte Ladungsbild kann mit einer Farbauftragbürste für einen Toner in Verbindung gesetzt werden, wobei punktweise mehr oder weniger Farbe auf die Druckformoberfläche aufgetragen wird. Bein Kontakt der mit Farbton beladenen Oberfläche der Druckform mit einem Bedruckstoff und einer Gegenelektrode wird die Farbe auf den Bedruckstoff übertragen. Es wird ein in einer Trägerflüssigkeit suspendierter Toner (Flüssigtoner) verwendet.
Die Erfindung wird anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 bis 3: ein Verfahrensfolge gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel und
Fig. 4 bis 6: eine Folge eines zweiten Ausführungsbeispieles.

In Fig. 1 ist eine zylinderförmige Druckform 10 mit einem hohlzylindrischen Träger 11 aus elektrisch leitendem Material gezeigt, dessen Oberfläche eine Schicht 12 aus einem ferroelektrischen Material enthält. Mittels eines an eine konventionelle Steuereinheit 13 gekoppelten Druckkopfes 14 und den als Elektrode ausgebildeten Träger 11 wird die ferroelektrische Schicht 12 zur Erzeugung eines Ladungsbildes 15 entsprechend angesteuert. Dieses kann mit den Methoden erfolgen, wie sie zur Ansteuerung von dielektrischen Schichten verwendet werden. Das Ladungsbild besteht aus dar Summe der negativ polarisierten, der positiv polarisierten und der neutralen Rasterpunkte des ferroelektrischan Materials 12. Die auf die Oberfläche aufgebrachten Ladungen sind durch die Ausrichtung der ferroelektrischen Domänen das Materials bei der Polarisierung fest gebunden und bilden eine Doppelschicht von Ladung und Gegenladung, die nur durch starke äußere Felder oder hohe Temperatur getrennt werden kann. Wenn die Oberfläche in Kontakt mit elektisch geladenen Tonerpartikeln kommt, findet keine Neutralisierung das Ladungsbildes bzw. ein Abfließen der Ladung statt. Die Polarisierung des ferroelektrischen Materials bleibt bestehen, und zwar solange, bis sie mit der Steuereinheit 13 in ein anderes Ladungsbild abgeändert wird.
Die neutralen Stellen 16 bleiben frei von Farbtonern, während die positiven Punkte negativ geladene Tonerpartikel und die negativen Punkte positiv geladene Partikel anziehen können. Die Möglichkeit von dicht nebeneinander stehenden Polaritäten gegensätzlichen Zeichens auf der Druckform 10 bietet wiederum die Möglichkeit, zwei verschiedene Farben aufzunehmen, indem die eine Farbe positiv und die andere Farbe negativ geladen wird.
Fig. 2 zeigt die Zuordnung von zwei Tonerbehältern 17 und 18, wobei der eine Behälter 17 beispielsweise positiv geladenen gelben Toner enthält, während der zweite Behälter 18 mit negativ geladenem roten Toner gefüllt ist. Beim Durchfahren der Behälterbereiche wird mit Hilfe von Bürsten 19 bzw. 20 der Toner an die Oberfläche der ferroelektrischen Schicht 12 herangebracht, wo die Farbpartikel entsprechend dem erzeugten Ladungsbild 15 an der Druckform 10 haften bleiben. Schließlich wird, wie in Fig. 3 dargestellt, der aufgenommende Farbtoner beim Kontakt mit einem Bedruckstoff 21 auf diesen übertragen und mittels einer Heizquelle 22 darauf fxiert. In einem Druckprozeß werden dabei gleichzeitig zwei Farben aufgetragen, wodurch bei einem Mehrfarbendruck nur halb so viele Druckprozesse für ein Bild erforderlich sind, als mit den konventionellen Methoden.
Ist nur eine Farbe zu verwenden, dann werden verschiedene Grautöne durch unterschiedliche Feldstärken erzeugt, womit die anzuziehende Farbe in ihrer Menge variiert werden kann. Es werden in einer Trägerflüssigkeit suspendierte geladene Tonerpartikel verwendet.
Im zweiten Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 bis 6 ist eine plattenförmige Tiefdruckform dargestellt. Die Tiefdruckform besteht aus einem Substrat 30 aus einem verschleißfesten Metall oder aus Keramik. Die Druckform enthält an der Oberfläche rasterartig angeordnete Drucknäpfchen 31, deren Boden jeweils eine ferroelektrische Schicht 32 aufweist. In ähnlicher Weise wie oben beschrieben, werden die einzelnen ferroelektrischen Schichten 32 innerhalb der Näpfchen 31 bildmäßig angesteuert. Anschließend werden die Näpfchen 31 mit einem flüssigen Toner 33 gefüllt. Wie in Fig. 5 gezeigt, sind die Tonerpartikel darin beispielsweise positiv geladen, während die Oberfläche des ferroelekrischen Materials 32 mehr oder weniger stark negativ polarisiert ist. Die überschüssige Flüssigkeit 33 wird mittels einer Rakel 34 abgestreift. Gleichzeitig erhält die Rakel 34 eine negative Ladung, die es ermöglicht, je nach Intensität der Polarität des ferroelektrischen Materials 32, beim Überqueren der Näpfchen 31 gleichzeitig entsprechende Mengen Partikel aus den Näpfchen herauszuziehen. Danach verbleibt in den Näpfchen jeweils eine Menge an Farbpigmenten, die der jeweiligen Feldstärke des zugeordneten ferroelektrischen Materials 32 entsprechen. Die verbliebene Menge der Farbpartikel entspricht schließlich dem gewünschten Grauton. Schließlich wird die auf diese Weise dosierte Farbmenge auf den Bedruckstoff 35 übertragen. Ohne erneute Ansteuerung werden die Näpfchen 31 wieder mit Farbflüssigkeit gefüllt.
Die erfindungsgemäße Druckform eignet sich sowohl für Druckmaschinen als auch für andere Vervielfältigungsgeräte, wie Kopiergeräte.

Claims

Verfahren zum Vervielfältigen einer Bildvorlage mittels einer Druckform (10), wobei
die Druckform ein ferroelektrisches Material (12, 32) enthält;
das ferroelektrische Material bildmäßig polarisiert wird, und die Polarisation erhalten bleibt, bis durch eine Ansteuereinheit (13, 13', 14, 14') die Polarisation geändert wird;
elektrisch geladene Tonerpartikel aus einer Tonerflüssigkeit mit dem ferroelektrischen Material in Kontakt gebracht werden, wobei sich die Tonerpartikel an unterschiedlich polarisierten Stellen des ferroelektrischen Materials anlagern; und
mittels Umdrehungen eines mit der Durckform versehenen zylindrischen Trägers (11) ein Bedruckstoff (21, 35) in einem kontinuierlichen Druckverfahren bedruckt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche der Druckform (10) eine Schicht aus dem ferroelektrischen Material (12) enthält.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckform aus einem Substrat (30) besteht, das aus einem verschleißfesten Material hergestellt und einseitig mit Tiefdrucknäpfchen (31) versehen ist, deren Boden das ferroelektrischen Material (32) aufweist.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
die Ansteuereinheit (13, 13', 14, 14') die ferroelektrische Schicht unterschiedlich stark polarisiert.