DDT_WS1213_07_Elektrofotografie_V1_S - Institut für ...

idd.tu.darmstadt.de

DDT_WS1213_07_Elektrofotografie_V1_S - Institut für ...

Digitale Drucktechnologie

7. Elektrofotografie

Bildquelle: http://www.newfill.de/assets/images/Leergut-Tinte-Toner_001.jpg


Gliederung der Vorlesung - Aktualisierung




1. Einführung

2. Terminologie der digitalen Druckverfahren

3. Übersicht über Digitale Druckverfahren

4. Wertschöpfungskette und Workflow 19.11.2012 (Frau Hafner)

5. Grundlagen der Bildübertragung 26.11.2012 (Prof. Dörsam)

6. Rasteralgorithmen 03.12.2012 (Prof. Dörsam)

7. Elektrofotografie

8. Inkjet

9. Thermografie

10. E-Books und E-Book-Reader

11. Digitaldruckverfahren im Funktionalen Drucken

Digitale Drucktechnologie | Gliederung | 2


Gliederung

1. Einführung

2. Funktionen

• Bebilderung

• Einfärbung

• Tonerübertragung

• Tonerfixierung

• Reinigung

3. Gerätetechnik

Digitale Drucktechnologie | 7. Elektrofotografie | 3


Einführung: Was ist Elektrofotografie?

• Digitales Druckverfahren, bei dem für den Druck

feine, pulverisierte oder flüssige Tonerfarben zum

Einsatz kommen, die mittels elektrostatischer

Aufladung strukturiert und auf den Bedruckstoff

übertragen werden.

Digitale Drucktechnologie | 7. Elektrofotografie | 4

nach: Pocket Pal. A Graphic Arts Production Handbook (Der kleine Liebling Print)


Einführung: Prozessschritte

Korona

(Laser)

Digitale Drucktechnologie | 7. Elektrofotografie | 7

Quelle: G. Goldmann: Das Druckerbuch


Einführung: Prozessschritte

Aufbereitung Dokument

(Systeme, Interfaces, Controller, PDLs)

Vorbereitung

(Fotoleiter, Korona, Reinigung)

Bilderzeugung

(Zeichengenerator)

Bildentwicklung

(Entwicklerstation, Toner, Entwicklung)

Bildtransfer

(Papierführung, Transferstation)

Bildfixierung

(Fixierstation, Stapler, Nachverarbeitung)

Digitale Drucktechnologie | 7. Elektrofotografie | 8

nach: G. Goldmann: Das Druckerbuch


Einführung: Prozessschritte

Digitale Drucktechnologie | 7. Elektrofotografie | 9

Quelle: G. Goldmann: Das Druckerbuch


Gliederung

1. Einführung

2. Funktionen

• Bebilderung

• Einfärbung

• Tonerübertragung

• Tonerfixierung

• Reinigung

Korona

3. Gerätetechnik

(Laser)

Digitale Drucktechnologie | 7. Elektrofotografie | 10


Bebilderung: Korona

• Korona [lat. >KranzKroneRing


Bebilderung: Korona

• Typische Spannungen für die Korona liegen im Bereich 6 – 9 kV und Koronaströmen von bis zu 12 mA

pro Zentimeter Drahtlänge.

• Ab einer kritischen Spannung (Einsatzspannung) von ca. 3 kV entstehen am Draht so hohe Feldstärken,

dass die umgebende Luft ionisiert wird, der Bereich um den Draht beginnt zu "glühen".

• Mit steigender Spannung steigt die Anzahl der Ladungen, die zur Fotoleiteroberfläche wandern, an.

• Die Höhe der Spannung ist durch Überschläge

begrenzt.

• Je nach Material der Fotoleitertrommeloberfläche

wird eine positive

oder negative Korona eingesetzt.

• Werden mehrere Entladungsdrähte

eingesetzt, so spricht man von einem

Korotron (Corotron).

Korona

Gehäuse (Schirm)

Koronadraht

Glühbereich

Fotoleiter

(Oberfläche

der Bildtrommel)

Fotoleiter

Al-Trommel

Digitale Drucktechnologie | 7. Elektrofotografie | 13

Quelle: G. Goldmann: Das Druckerbuch


Bebilderung: Korona

4-Draht-Scorotron

Scorotron (screened Corotron)

• Negative Korona-Anordnungen (für OPC) mit Gitter als Steuerelektrode.

• Starke Inhomogenitäten längs des Drahts können verbessert werden.

• Die Aufladung des Fotoleiters kann definiert gesteuert und in wesentlich engeren Grenzen gehalten

werden.

Digitale Drucktechnologie | 7. Elektrofotografie | 14

Quelle: G. Goldmann: Das Druckerbuch


Bebilderung: Fotoleitertrommel

Fotoleitermaterial

Aluminium-Kern

Digitale Drucktechnologie | 7. Elektrofotografie | 15

Quelle: http://global.kyocera.com/prdct/ios/prd/index.html


Bebilderung: Fotoleiter

Aufbau:

• Besteht aus einer dünnen isolierenden Schicht auf einem leitenden Substrat. Der spezifische

Dunkelwiderstand liegt > 10 14 /cm, bei ausreichender Lichteinwirkung sinkt er auf 10 7 bis 10 9 /cm.

Anforderungen:

• Hohe mechanische Standfestigkeit

• Hohe fotoelektrische Standfestigkeit

• Gute Einfärbungs- und Reinigungsmöglichkeit

• Einfaches Handling

Materialien:

• ZnO, Se-basiert: Z.B. As 2 Se 3 , SeTe

• Amorphes Silizium

• Organische Mehrschichtanordnungen (OPC: Organic Photo Conductor)

Wesentliche Prozesse:

• Aufladen des Fotoleiters – Ladungserzeugung - Ladungstransport

Digitale Drucktechnologie | 7. Elektrofotografie | 16

Quelle: G. Goldmann: Das Druckerbuch


Bebilderung: As 2 Se 3 -Fotoleiter

As 2 Se 3 -Fotoleiter

• Ladungserzeugung durch Licht

• Negative Ladungen kompensieren die positive

Oberflächenladung (Entladung)

• Positive wandern zur Gegenelektrode (Al-Kern)

Al-Trommel

Digitale Drucktechnologie | 7. Elektrofotografie | 17

Quelle: G. Goldmann: Das Druckerbuch


Bebilderung: OPC-Fotoleiter

OPC-Fotoleiter

• Licht wird in CGL (Charge Generating Layer)

absorbiert. Es werden positive und negative

Ladungen erzeugt

• Positive wandern durch CTL (Charge Transport

Layer) an Oberfläche und kompensieren

Oberflächenladung

• Negative gehen zur Grundelektrode

Trägermaterial

Digitale Drucktechnologie | 7. Elektrofotografie | 18

Quelle: G. Goldmann: Das Druckerbuch


Bebilderung: Spektrale Empfindlichkeit der Fotoleiter

Digitale Drucktechnologie | 7. Elektrofotografie | 19

Quelle: G. Goldmann: Das Druckerbuch


Bebilderung: Ladecharakteristik des Fotoleiters

Die Ladecharakteristik ist eine weitere Kenngröße des Fotoleiters. Das Oberflächenpotenzial ist

proportional zur aufgebrachten Koronaladung. Je höher das Oberflächenpotenzial, um so stärker wird

der Toner angezogen und festgehalten.

Digitale Drucktechnologie | 7. Elektrofotografie | 21

Quelle: G. Goldmann: Das Druckerbuch


Bebilderung: Entladekurve des Fotoleiters

a = ca. 15 o C

b = ca. 25 o C

c = ca. 45 o C

Die Entladekurve beschreibt die Abhängigkeit des (Rest-) Potenzials von der Belichtungsenergie. As 2 Se 3 –

Fotoleiter sind stark von den Herstellungsparametern und der Temperatur abhängig. Bei OPC-Fotoleitern

sind die Unterschiede weniger stark ausgeprägt. Die Kennlinie ist wichtig zur Bestimmung der

Belichtungsdauer.

Digitale Drucktechnologie | 7. Elektrofotografie | 22

Quelle: G. Goldmann: Das Druckerbuch


Bebilderung: Zeitlicher Verlauf des Oberflächenpotentials

Digitale Drucktechnologie | 7. Elektrofotografie | 23

Quelle: G. Goldmann: Das Druckerbuch


Bebilderung: Hellschreiben - Dunkelschreiben

Bei elektrofotografischen Verfahren gibt es zwei Verfahren, das Ladungsbild auf dem Fotoleiter zu

erzeugen. "Dunkelschreiben" wird das Verfahren genannt, wenn der Fotoleiter dort belichtet und

entladen wird, wo später mit Toner eingefärbt werden soll. Im Gegensatz zum "Hellschreiben", bei dem

der Zeichengenerator den Hintergrund belichtet, also den Bereich, der nicht eingefärbt werden soll.

Digitale Drucktechnologie | 7. Elektrofotografie | 24

Quelle: G. Goldmann: Das Druckerbuch


Bebilderung: Laser-Zeichengenerator

Digitale Drucktechnologie | 7. Elektrofotografie | 25

Quelle: Prof. Hübner, HdM Stuttgart


Bebilderung: Laser-Zeichengenerator

Zwei-Strahl-Lasersystem von Hitachi

Digitale Drucktechnologie | 7. Elektrofotografie | 27

Quelle: G. Goldmann: Das Druckerbuch


Bebilderung: Rechenbeispiel

• Forderung: 600 dpi bei 0,3m/sec Prozessgeschwindigkeit (entspricht ca. 1 DIN A4 Blatt pro Sekunde

oder 60 ppm)

• Gesucht: Drehzahl des Polygonspiegels

• Bei 600 dpi ist eine Zeile 42,3 µm hoch (1/600 inch) (1 inch = 2,54 cm)

• Zeit t, in der eine Zeile geschrieben sein muss: t= 42,3 E-6 m / 0,3 m/s = 141 µs

• Polygonspiegel dreht mit Winkelgeschwindigkeit w = 2p / T

• Abstand des Spiegels zur Fotoleitertrommel sei R= 0,4 m und ein DIN A4 Blatt ca. p = 0,2 m breit

• Strahl muss Winkel j in der Zeit t überstreichen

• genau: j = 2 acrtan(0,5p / R) = 28,1º

• oder Schätzung

j = 30º wg. (360 / 12 = 30) => im Bogenmaß: j = 2p / 12 = 0,523

• D.h. w = j / t = 0,523 / 141 µs = 3709 1/s

• Drehzahl n = w / (2p) = 3709 / (2p) = 590 U/s 35 000 U/min (unabhängig von

Anzahl der Spiegelfacetten N sf )

• Der Scanwinkel j ist begrenzt durch j 2 p / N sf

Digitale Drucktechnologie | 7. Elektrofotografie | 28

Quelle: Prof. Hübner, HdM Stuttgart


Bebilderung: LED-Zeichengenerator Kyocera, XEIKON

Light Emitter

Kyocera: LED Array (600dpi Dual LED)

Digitale Drucktechnologie | 7. Elektrofotografie | 29

Quelle: http://global.kyocera.com/frame/product/electro/ios/led_e/index.htm


Bebilderung: LED-Zeichengenerator Océ ZG 2

Aufsicht auf die Verteilerbaugruppe mit

LED und Treiber-IC

Ausschnitt aus einem LED-Chip (600 dpi)

Digitale Drucktechnologie | 7. Elektrofotografie | 30

Quelle: G. Goldmann: Das Druckerbuch


Bebilderung: LED-Zeichengenerator Océ ZG 2

• Die Auflösung beträgt 600 dpi, die Rasterweite 42

mm und der Punktdurchmesser 60 mm.

• In einer Zeile werden bis zu 12288 Leuchtpunkten

(LEDs) verwendet (für Druckbreite 520 mm).

• Die LEDs sind nur noch einreihig angeordnet.

• Zur schärferen Abbildung wird eine spezielle Selfoc-

Optik verwendet, die sich auch selbstständig

reinigt.

• Die LEDs müssen mit einer Genauigkeit von 5 mm

positioniert werden.

• Der Abgleich der Belichtungsenergie liegt bei ±3%.

Ein automatischer Abgleich ist nur 1x pro Jahr

notwendig. Hierbei werden die Strom- und

Einschaltdauerwerte gespeichert.

• Die Datenübertragungsrate liegt bei 2507 Mbit/s.

• Die Lebensdauer liegt bei über 200 Millionen Druck

DIN A 4.

Querschnitt durch den ZG 2

Digitale Drucktechnologie | 7. Elektrofotografie | 31

Quelle: G. Goldmann: Das Druckerbuch


Bebilderung: LED-Zeichengenerator Océ ZG 2

Intensitätsschwankungen der Leuchtpunkte vor und nach dem Abgleich

Digitale Drucktechnologie | 7. Elektrofotografie | 32

Quelle: G. Goldmann: Das Druckerbuch


Bebilderung: Vergleich Laser - LED

Item LED Laser

Size Compact Large optical system

Number of

components

Low due to modular design

High due to the need to combined

laser, circuits, motor, mirrors, etc.

Device installation Simple Complex adjustment after

installation

Installation angle Any angle OK Horizontal

Dot uniformity Good Dot size changes from center to

edges.

Light output

uniformity

Uniformity correction required

Good

Acoustic noise No noise because device is fixed Polygon mirror motor noise

Service life

Longer than machine where

installed

Maintenance required

Digitale Drucktechnologie | 7. Elektrofotografie | 33

Quelle: http://global.kyocera.com/prdct/ios/led/tigai_e.html


Gliederung

1. Einführung

2. Funktionen

• Bebilderung

• Einfärbung

• Tonerübertragung

• Tonerfixierung

• Reinigung

Korona

3. Gerätetechnik

(Laser)

Digitale Drucktechnologie | 7. Elektrofotografie | 34


Einfärbung: Farbgebende Substanzen

• In der Elektrofotografie bezeichnet man die farbgebenden Substanzen (Druckfarbe) als Toner. Toner

können flüssig oder pulverförmig sein. Toner lässt sich elektrisch oder magnetisch beeinflussen.

• Inkjet-Farben werden als Tinten bezeichnet.

Digitale Drucktechnologie | 7. Elektrofotografie | 35

Kipphan, H.: Handbuch der Printmedien. Heidelberg: Springer Verlag, 2000


Einfärbung: Developer

Toner

Carrier

Developer:

• Gemisch aus magnetischen Trägerteilchen (Carrier) und dem Toner mit einem Gewichtsanteil von 0,5%

bis 4%

• In der Entwicklerstation werden Toner und Carrier gründlich durchmischt

• Der Toner lädt sich triboelektrisch auf

• Ø (Toner): ~10 mm

• Ø (Carrier): ~150 mm

Digitale Drucktechnologie | 7. Elektrofotografie | 36

Quelle: G. Goldmann: Das Druckerbuch


Einfärbung: Carrier

• Sphärisch oder irregulär geformte Metallkügelchen, die aus

einem magnetischem Material wie Eisen oder Stahl bestehen.

• Ø: Heute 40 mm … 150 mm

• Carrier kann zur Steuerung der Aufladung mit einer

Kunststoffschicht ummantelt werden.

• Mechanismen, die die Funktionalität des Carriers

beeinträchtigen:

• Tonerverfilmung

• Kontamination der Oberfläche

• Haftung von Tonerteilchen

Digitale Drucktechnologie | 7. Elektrofotografie | 37

Quelle: G. Goldmann: Das Druckerbuch


Übersicht: Tonerarten

Flüssigtoner

Trockentoner

Monokomponententoner

Dualkomponententoner

Nicht magnetisch

Sphärisch

Magnetisch

Unregelmäßig

Resistiv

Leitfähig

Digitale Drucktechnologie | 7. Elektrofotografie | 38


Einfärbung: Toner

• Tonerbestandteile

• 80% - 90% Harz (Polymer)

• 5% - 15% Farbpigmente (Carbon Black/Ruß bei schwarzem Toner)

• 1% - 3% Ladungsstoffe

• Weiter interne und externe Additive (Wax, Silica), die zur Optimierung der Herstellbarkeit, der

Qualität, des Fließverhaltens, der Kosten, der Fotoleiterreinigung, der Vermeidung von Offset beim

Fixieren u.m.

• Flüssigtoner: flüchtige, nichtwässrige dielektrische, nicht polare Flüssigkeit

(R = 10 9 … 10 12 Ω/cm, ε = 3, z. B. Isopar)

• Gefahren durch Toner

• Kleine Partikel < 5 µm lungengängig

• Gefahr bei Verarbeitung, spezielle Tonerstaubsauger

• schwarze Toner enthalten Ruß

• Bei "Billig"-Produkten hohe Anteile an Nitrose-Verbindungen (ähnlich Dieselruß, Diskussion wg.

Krebsgefahr)

• Gefahren werden derzeit kontrovers diskutiert

Digitale Drucktechnologie | 7. Elektrofotografie | 39

Quelle: G. Goldmann: Das Druckerbuch


Einfärbung: Toner: Herstellung

• Herstellung (herkömmlich):

• Polymerisation bzw. Polykondensation zum Grundharz (Polystyrol,

Methacrylat)

• Mixen der Rohstoffe

• Zerkleinern (Hammer mill, Jet mill)

• Klassifizieren (Ø: 5 mm … 15 mm). Ausgesondert: Ø < 5 mm aus

Umweltgründen sowie Ø > 15 mm wegen Druckqualität

Klassisch

• Herstellung (chemisch)

• Schichtweise Anlagerung von Monomeren in einer Emulsion aus

Wasser, Wachs und Latex-Polymer in einem Reaktor

• Waschen und Trocknen

• Der chemische Prozess ist über die Temperatur, die Zeit und den

pH-Wert präzise steuerbar, so dass die statistische Form und

Größenverteilung des Toners schmaler ist, als bei konventionellen

Tonern.

Chemisch

Digitale Drucktechnologie | 7. Elektrofotografie | 40

Quelle: www.schwarz-auf-weiss.de


Einfärbung: Tonerdurchmesser

Digitale Drucktechnologie | 7. Elektrofotografie | 41

Quelle: G. Goldmann: Das Druckerbuch


Einfärbung: Tonerladung

• Toneraufladung:

positiv bei As 2 Se 3 -Fotoleitern

negativ bei OPC-Fotoleitern

Digitale Drucktechnologie | 7. Elektrofotografie | 42

Quelle: G. Goldmann: Das Druckerbuch


Einfärbung: Tribowert

• Als Maß für die Aufladung wird üblicherweise das Verhältnis von Ladung (C) zur Masse (m) verwendet,

den so genannten Tribowert (Q/m-Wert), gemessen in mC/g

• Ein hoher Q/m-Wert (>18 mC/g) führt zu einer helleren Einfärbung

• Ein zu niedriger Q/m-Wert (


Einfärbung: Tonerbildentwicklung

Digitale Drucktechnologie | 7. Elektrofotografie | 44

Quelle: G. Goldmann: Das Druckerbuch


Einfärbung: Flüssigtoner

• Bei Flüssigtonern sind die Farbmittel (meist Pigmente) in einer Trägerflüssigkeit (meist Gemische

von aliphatischen Kohlenwasserstoffen) enthalten

• Der Übertrag der geladenen Partikel auf den Bebilderungszylinder geschieht ebenfalls über

elektrische Feldkräfte

• Tonerpartikel sind gegenüber Trockentoner kleiner (1 bis 2 mm)

• Viskosität 15 mPa∙s

• Einsatz bei HP Indigo. Bezeichnung: „Electroink“

• Nachteil: Lösemittel entweicht (verdampft), evtl. Geruchsbelästigung!

Digitale Drucktechnologie | 7. Elektrofotografie | 45

Quelle: Kipphan, H.: Handbuch der Printmedien. Heidelberg: Springer Verlag, 2000

Prof. Hübner, HDM, Stuttgart


Einfärbung: Flüssigtoner

Geforderte Eigenschaften:

• Chemisch inert

• Nicht leitfähig, hoher Volumenwiderstand

• Niedrige Dielektrizitätskonstante

• Niedrigviskos

• Geeignete Flüchtigkeit

• Toxikologisch unbedenklich, geringe Entflammbarkeit

Digitale Drucktechnologie | 7. Elektrofotografie | 46

Quelle: R. Baumann, L. Engisch, S. Jahn: Vorlesung Ausgabesysteme II, SS 2007


Gliederung

1. Einführung

2. Funktionen

• Bebilderung

• Einfärbung

• Tonerübertragung

• Tonerfixierung

• Reinigung

Korona

3. Gerätetechnik

(Laser)

Digitale Drucktechnologie | 7. Elektrofotografie | 47


Tonerübertragung: Magnetbürsten

• Mit Hilfe einer Magnetbürste werden die ebenfalls

magnetischen Carrierteilchen entlang der

Magnetfeldlinien ausgerichtet.

• Sie bilden teilweise Ketten, die den

Entwicklungsspalt überbrücken und die

Fotoleiteroberfläche kontaktieren.

• Tonerteilchen, die auf dem Carrier hafteten, werden

aufgrund des Ladungsbilds vom Carrier gelöst und

auf den Fotoleiter gezogen. Sie bilden dort das

Ladungsbild.

• Der Carrier wird in Richtung des Eisenkerns hin

gezogen und zur Aufbereitung weitergeführt.

Digitale Drucktechnologie | 7. Elektrofotografie | 48

Quelle: G. Goldmann: Das Druckerbuch


Tonerübertragung: Magnetbürsten

Digitale Drucktechnologie | 7. Elektrofotografie | 49

Quelle: Prof. Hübner, HdM Stuttgart


Tonerübertragung: Entwicklerstation

Digitale Drucktechnologie | 7. Elektrofotografie | 50

Quelle: Kipphan, H.: Handbuch der Printmedien. Heidelberg: Springer Verlag, 2000


Tonerübertragung: Simulation der Bilderzeugung

Bei 600 dpi ist ein Punkt ca. 42 µm

Digitale Drucktechnologie | 7. Elektrofotografie | 52

Quelle: G. Goldmann: Das Druckerbuch


Tonerübertragung: Koronaunterstützter Umdruck

Digitale Drucktechnologie | 7. Elektrofotografie | 53

Quelle: G. Goldmann: Das Druckerbuch


Gliederung

1. Einführung

2. Funktionen

• Bebilderung

• Einfärbung

• Tonerübertragung

• Tonerfixierung

• Reinigung

Korona

3. Gerätetechnik

(Laser)

Digitale Drucktechnologie | 7. Elektrofotografie | 54


Tonerfixierung: Einführung

Warum fixieren?

• Toner, der vom Fotoleiter auf das Papier übertragen worden ist, haftet an den Papierfasern durch

elektrostatische und van-der-Waals Kräfte.

• Durch Berührung mit einer anderen Oberfläche kann jedoch das Tonerbild leicht verwischt bzw.

abgewischt werden.

• Die Tonerteilchen müssen deshalb auf dem Bedruckstoff fixiert werden, d.h. sie müssen untereinander

und mit dem Bedruckstoff wisch- und abriebfest verbunden werden.

Wie wird fixiert?

• Wärme:

Die Wärmeenergie kann entweder durch Kontaktwärme (Druckwalzen) oder durch Strahlung auf den

Toner und das Papier übertragen werden.

• Kaltfixierung:

Die Tonerteilchen werden mittels Lösemitteldämpfen angelöst, erweicht und „verflüssigt“.

• Andere:

Heißluft, Laser, Mikrowelle: Geringe praktische Bedeutung.

Digitale Drucktechnologie | 7. Elektrofotografie | 55

Quelle: G. Goldmann: Das Druckerbuch


Tonerfixierung: Fixiermethoden

Fixiermethode Papierbeeinflussung Anmerkungen

Wärme-Druck-Fixierung

ohne Vorheizsattel

mit Vorheizsattel

- - -

- -

Papierspektrum, Papierdicken

einschränkend,

erprobte Technik!

Infrarot-Strahlung + / - Problem Papierbräunung, Brandgefahr

bei Papierstau, nur langwelliges IR für

Farbtoner geeignet

Blitzlicht + + + Ozon, Probleme bei dicken

Tonerschichten,

Emissionen aus Toner, nicht für

Farbtoner geeignet

Kalt- (Lösemittel-) Fixierung +++ Kombination Toner-Lösemittel,

Umweltbelastung, Reaktionszeiten

Trans-Fix (OCE-Technik) - Transferbandtechnik, angepasste

Elektrototografie, Einzelblatt

Digitale Drucktechnologie | 7. Elektrofotografie | 58

Quelle: G. Goldmann: Das Druckerbuch


Tonerfixierung: Fixiereinheit (Océ)

Digitale Drucktechnologie | 7. Elektrofotografie | 59

Quelle: G. Goldmann: Das Druckerbuch


Gliederung

1. Einführung

2. Funktionen

• Bebilderung

• Einfärbung

• Tonerübertragung

• Tonerfixierung

• Reinigung

Korona

3. Gerätetechnik

(Laser)

Digitale Drucktechnologie | 7. Elektrofotografie | 60


Reinigung

• Der Resttoner wird mit einer Wechselstrom-Korona elektrostatisch neutralisiert und mittels Bürste und

Absaugung von der Fotoleiteroberfläche für einen neuen Bildzyklus abgereinigt

Digitale Drucktechnologie | 7. Elektrofotografie | 61

Quelle: G. Goldmann: Das Druckerbuch

Bild aus B. Bäumler, Ch. Senff: Laserdruck


Gliederung

1. Einführung

2. Funktionen

• Bebilderung

• Einfärbung

• Tonerübertragung

• Tonerfixierung

• Reinigung

3. Gerätetechnik

Digitale Drucktechnologie | 7. Elektrofotografie | 62


Gerätetechnik: Exkurs Machine Identification Code

• Bei farbigen Elektrofotografiegeräte

• Kleine, gelbe Farbflächen:

• angeordnet in Matrix 32x16 Punkten -> 64 Byte

• Verteilt über gesamtes Blatt

• Inhalt: Seriennummer des Gerätes

• Historie:

• Anticounterfeiting (Merkmal gegen Fälschungen)

• Erste Firma: Xerox (für über 20 Jahren)

Quelle: F. Rosengart: Datenspur Papier. In: Chaos Computer Club (Hrsg.): Die Datenschleuder. Das wissenschaftliche Fachblatt für Datenreisende. Nr. 86, Hamburg 2005, ISSN 0930-

1054, S. 19–21 ; J. Van Beusekom et al.: Automatic authentication of color laser print-outs using machine identification codes. Pattern Analysis & Applications (9 August 2012), pp. 1-16

Digitale Drucktechnologie | 7. Elektrofotografie | 63

Bilder: IDD; J. v. Beusekomm


Gerätetechnik: Regelkreise

Digitale Drucktechnologie | 7. Elektrofotografie | 64

Quelle: G. Goldmann: Das Druckerbuch


Gerätetechnik: Multiple und Single Pass

Multiple Pass:

• 1 Fotoleitertrommel + 4 Bebilderungsköpfe

• Zur Bebilderung werden für die 4 Grundfarben 4 Zyklen

benötigt. Pro Zyklus wird ein Bebilderungskopf an die

Fotoleitertrommel gefahren.

• Das Papier kommt 4mal in Kontakt mit der Fotoleitertrommel,

um die Farbauszüge aufzunehmen.

• Vorteil: Kompakte Bauweise

• Nachteil: Langsam

Single Pass:

• Besteht aus 4 eigenständigen elektrofotografischen

bildgebenden Einheiten

• Transferband sammelt die 4 Farbauszüge zusammen und

überträgt sie in einem Gang auf Papier

• Vorteil: Schnell

• Nachteil: Aufwendige Bauweise

Digitale Drucktechnologie | 7. Elektrofotografie | 65

Quelle: G. Goldmann: Das Druckerbuch, 2002


Gerätetechnik: Xeikon DCP 500D

• Drucktechnologie: Elektrofotografie mit Trockentoner

• Papierlauf: Single Pass

• Druckstation: 2 x 4 (duplex)

• Fotoleiter: OPC

• Bebilderung: LED-Array, 600 dpi

• Entwicklung: Zweikomponenten-Trockentoner

• Toner: Mittlerer Durchmesser ca. 7,5 µm

• Carrier: Mittlerer Durchmesser ca. 60 µm

• Fixierung: Kontaktlos mit Infrarot-Strahlern und nachfolgender

Papierkühlung

• Antrieb: Fotoleitertrommel werden über die Papierbahn

angetrieben, um Schlupf zu vermeiden

• Papiereingabe: Endlos von der Rolle, 60 bis 250 g/m²

• Papierausgabe: Einzelblatt durch Schneiden der Papierbahn

• Papierbahnbreite: 500 mm

• Druckgeschwindigkeit: 122,5 mm/s und 160 mm/s

Digitale Drucktechnologie | 7. Elektrofotografie | 66

Quelle: G. Goldmann: Das Druckerbuch, 2002


Gerätetechnik: HP Indigo Press 3050

• Toner (ElektroInk): leitende Tonerpartikel in nichtleitender

Trägerflüssigkeit (Isopar)

• Tonerpartikelgröße: 1 bis 2 µm

• Der Toner wird als konzentrierte Paste in den Drucker eingepumpt und

dort mit der Trägerflüssigkeit verdünnt

• Hohe Auflösung und Konturenschärfe sowie dünne Farbschichtdicken,

vergleichbar mit Offsetqualität

• Flüssigtoner wird als dünner Vorhang der Fotoleitertrommel (Photo

Imaging Plate, PIP, genannt) vorbei gespritzt und über ein

elektrostatisches Feld auf diese bildabhängig übertragen

• Indirektes Druck über Gummizylinder im Multiple Pass Verfahren

• Der Gummizylinder hat eine beheizte Oberfläche (ca. 100°C), die

einerseits für das Verschmelzen der Tonerpartikel und anderseits für

das Verdampfen der noch vorhandenen Trägerflüssigkeit sorgt

• Durch Kontakt mit dem (kalten) Papier verfestigen die Tonerpartikel,

und der Gummizylinder kann den nächsten Farbauszug übertragen

• Bebilderung: Array mit 12 Laserdioden, 800 dpi

• Druckgeschwindigkeit: 2 000 bis 8 000 vierfarbige DIN A4 Seiten pro

Stunde, aus der Rolle bis zu 16 000 Seiten

Digitale Drucktechnologie | 7. Elektrofotografie | 67

Quelle: G. Goldmann: Das Druckerbuch, 2002


Gerätetechnik: Xerox DocuColor 40

Vorlagenscanner

4 Druckwerke

Transportband

• 4 Druckwerke (Single Pass Verfahren)

• Papier wird über Transportband an den 4 Druckstationen vorbeigeführt.

• Bebilderung: 4 Laserdioden, 400 dpi, 8 bit Farbtiefe (256 Stufen)

• Druckgeschwindigkeit: 40 DIN A4 Farbseiten pro Minute (15 Seiten bei Duplex)

• Papierformat: A6 bis A3, 64 bis 220 g/m²

Digitale Drucktechnologie | 7. Elektrofotografie | 68

Quelle: G. Goldmann: Das Druckerbuch, 2002


Gerätetechnik: Kodak NexPress

• 4 elektrofotografische Druckwerke mit Gummizylindern (indirekter Druck) im Single Pass Verfahren

• Große Breite an Bedruckstoffen (gestrichen, ungestrichen, strukturiert, Papier, Folie u.a.)

• Grammatur: 80 bis 300 g/m²

• Papierpfad mit Wendeeinrichtung (Duplex)

• Druckgeschwindigkeit: 2 100 vierfarbige DIN A4 Seiten pro Stunde

• Bebilderung: LED, 600 dpi, multilevel

• Fotoleitertrommel: OPC

• Toner: Zweikomponenten-Trockentoner, Carrier < 30 µm

Digitale Drucktechnologie | 7. Elektrofotografie | 69

Quelle: G. Goldmann: Das Druckerbuch


Gerätetechnik: Océ Direct Imaging

• Das Océ Direct Imaging (DI) Verfahren kommt mit einer DI-Trommel mit integrierter Ansteuerelektronik und

zwei Magnetwalzen aus. Diese Komponenten ersetzen die bei der „konventionellen“ Elektrofotografie

eingesetzten Fotoleiterleitrommel, Zeichengenerator, Auflade-, Reinigungseinheit und Entwicklerstation.

• Der Toner wird zunächst gleichmäßig über die DI-Trommel verteilt. An den bildgebenden Stellen bleibt der

Toner mit Hilfe eines elektrostatischen Felds auf der Oberfläche, der Rest wird abgestreift. Auf der DI-

Trommel entsteht somit das Toner Bild, das anschließend über eine Transfertrommel auf das Papier

übertragen wird.

Digitale Drucktechnologie | 7. Elektrofotografie | 70

Quelle: G. Goldmann: Das Druckerbuch


Gerätetechnik: Océ CPS700

• Erstmals auf Cebit 97 vorgestellt

• Direkte Erzeugung des Tonerbilds auf der DI-Trommel ohne

Zwischen-Ladungsbild (Direct Imaging)

• Farbauszüge werden nebeneinander auf die DI-Trommel

aufgezeichnet (sog. Monolagentechnik mit CMYKRGB), danach

durch Wärme und Pressung auf den Bedruckstoff übertragen

(Colour Copy-Press)

Digitale Drucktechnologie | 7. Elektrofotografie | 71

Quelle: G. Goldmann: Das Druckerbuch


Impressum

Digitale Drucktechnologie

Vorlesung im Wintersemester 2012/13

Betreuung: Dipl.-Ing. Constanze Ranfeld

Prof. Dr.-Ing. E. Dörsam

Technische Universität Darmstadt

Fachgebiet Druckmaschinen und Druckverfahren

Magdalenenstraße 2

64289 Darmstadt

http://www.idd.tu-darmstadt.de

Weitere Magazine dieses Users
Ähnliche Magazine