Цифровые машиныфирмы Indigo NV. Особенности строения и работы печатающих устройств,использующих технологию Electroink.
Печатная краскаElectroink
Electroink — этоспособная удерживать статический заряд жидкая краска, позволяющая печататьизображения с высоким разрешением, добиваясь при этом высококачественногоцветовоспроизведения.
Конструкция всехмоделей машин Indigo предусматривает автоматический контроль и управлениеконцентрацией краски при печати. Это исключает необходимость выполнения рядатехнологических операций по поддержанию требуемой оптической плотности красок.
Тонеры
Из рекламной итехнической литературы видно, что в технологии Electroink используются особыетонеры, называемые Electroink (электрокраска), однако не раскрывается, в чемзаключаются эти особенности. Говорится лишь о том, что при их использованиивозможно:
Получение высокойразрешающей способности;
Получение штрихови растровых элементов с резкими краями;
Чистые пробелы;
Малое«растискивание»;
Частицы краскипри хранении в виде жидких тонеров не образуют конгломератов.
Проявитель,состоит из частиц тонера, диспергированных в жидком носителе. Носительпредставляет собой углеводород, отвечающий следующим требованиям:
высокое объемноесопротивление (более 109 Ом*см);
низкаядиэлектрическая проницаемость (
высокое давлениепаров (быстрое испарение из красочного слоя);
малые токсичностьи запах.
В практикежидкостного электрофотографического проявления широко используются изомерныеуглеводороды торговой марки ISOPAR (фирма Exxon Corp). Они различаютсятемпературой кипения, а их название — буквами G, H, L, M. Например, ISOPAR-Gкипит при 156-1760С, а ISOPAR-H при 1940С. Используются также легкиеминеральные масла MARCOL фирмы Humble Oil&Refining Co. Это тоже углеводороды,но с температурой кипения более 3000С. В изобретении использованы углеводородыISOPAR. В технической литературе упоминается минеральное масло.
Вторым самымглавным компонентом является тонер, представляющий пигмент, распределенный втермопластичном полимере. На пигмент технология Electroink особых ограниченийне накладывает. Понятно, что он должен хорошо совмещаться со связующим и неоказывать нежелательного влияния на заряд частицы. Особые свойства тонеру(краске Elictroink) придает полимер и способ изготовления тонера.
Изобретателинашли, что хорошее качество изображения и максимальный перенос тонера можетбыть обеспечен особой формой тонерных частиц. Это маленькие частицы (
Третий компонентжидкого тонера (электрокраски) — регулятор заряда. В изобретении рекомендованоиспользовать petronate Ba или сульфат Ba в количествах до 1 % от веса сухоготонера и вводить это вещество в концентрированный раствор тонера в жидкомуглеводороде.
К полимеру помимоспособности образовывать отростки (волокна) предъявляются следующие требования:
иметь способностьдиспергировать пигмент (или растворять краситель);
бытьнерастворимым в дисперсанте (углеводороде) до 400С (чтобы не растворялся и несольватировался при хранении);
быть способнымсольватироваться и набухать в дисперсанте при температуре 65-100 0С;
быть способнымплавиться при температуре больше 700С;
быть способнымобразовывать частицы меньше 5мкм.
В большинстветонеров использован материал ELVAX II фирмы DuPont de Nemours & Co — этиленовый сополимер со свободными гидроксильными группами и кислотным числом50-90.
Пигмент можетдиспергироваться в полимере, смешанном (пластифицированном) с небольшим количествомуглеводорода ISOPAR при температуре 900С. При охлаждении получается губка,которую размалывают, перетирают и диспергируют в жидком углеводороде сконцентрацией сухого тонера до 30%. Добавляют регулятор заряда.
Другим способомявляется диспергирование полимера и тонера в углеводороде при 900С. Поохлаждении и добавлении углеводорода ISOPAR частицы тонера с отростками,включающими в своем ядре пигмент, выпадают в осадок. Затем их диспергируют идобавляют в регулятор заряда.
При использованиизапатентованного тонера (и краски Electroink) на фоторецепторе оседает пленка внесколько слоев тонерных частиц, имеющая сетчатое строение. Пленка обладаетвысокой когезией и малой адгезией к фоторецептору и высокой упругостью. Онапочти полностью переносится на офсетный цилиндр, а оттуда вследствие оченьмалой адгезии — целиком переходит на бумагу.
Чтобы изображениена бумаге имело высокую плотность и резкие контуры штриховых и микроштриховыхэлементов необходимо оплавление тонерного изображения. Повышение когезии пленкиприводит к более полному ее переносу. Известно, что разогрев офсетного цилиндраи малая способность его поверхности удерживать краску приводит к 100% переносуизображения с офсетного цилиндра на бумагу.
В жидкий тонермогут быть внесены и другие технологические добавки, например:
Стабилизаторзаряда. Он стабилизирует действие регулятора заряда. Предлагаются в качестверегулятора органические кислоты с С12 — С18 и частичные алкидные эфирыортофосфорной кислоты с С12 — С36, вводимые в небольших количествах.
Проявление
В современныхцифровых машинах фирмы Indigo, судя по рекламной и технической литературеиспользуется два типа проявляющих устройств. Один из них, используется вмашинах типа E-Print, Turbostream, Omnius, а другой, в машинах Ultrastream,Publisher.
Жидкаяэлектрокраска смешивается из компонентов: концентрированного тонера, регуляторазаряда и жидкого носителя в резервуарах, откуда она насосами потрубопроводам подается к струйной системе, представляющей линейку с множествомсопел, вытянутых вдоль образующей формного цилиндра (фоторецептора). Соплаподают заряженную электрокраску в пространство между фоторецептором иконтр-электродом (проявляющим цилиндром). Краска на момент ее подачи на проявление имеет концентрацию сухого тонераоколо 2%. На фоторецепторе находится скрытое изображение, полученное путемзарядки скоротроном и экспонирования сканирующей лазерной системой, причемучастки, соответствующие пробелам изображения, имеют потенциал порядка -800 — -1000В, а участки пробелов -100В. Проявляющий цилиндр имеет потенциал-400В. Краска, заряженная отрицательно, летит к фоторецептору в участках спотенциалом — -100В и к проявляющемуцилиндру в участках с потенциалом -800В.Поскольку проявление представляет электрофоретический процесс, концентрациякраски на печатающих элементах повышается, пробельные имеют на себе пленкуносителя, загрязненную краской. Краска, попавшая на проявляющий цилиндр,возвращается в спецемкости (проявление цветоделенных изображений идет поочереди и каждый раз работает система одной из красок).
Проявленноеизображение нуждается в дальнейшей обработке. Пробелы очищают с помощьюсистемы, обычно включающей реверсивный валик и струйное устройство. Нареверсивный валик подается потенциал смещения, промежуточный между потенциаламиизображения и пробелов (но другой, чем на проявляющий цилиндр). Его поверхностьудалена от фоторецептора на 40 — 150мкм и перемещается навстречу поверхностифоторецептора. Струйный аппарат передаетноситель из резервуара в просвет между фоторецептором и реверсивным валиком.Электрическое поле удаляет с пробелов заряженные частицы тонера, замещая ихжидким носителем.
Загрязненныйноситель отводится от реверсивного валика специальным устройством. Далееизображение поступает в зону действия отжимного валика. Он изготовлен изэластичного валика, имеющего свойства резистора (ограниченнуюэлектропроводимость). Он заряжается до потенциала в несколько сотен Вольт,причем знак заряда должен быть такой же, как у частиц тонера. Валик за счетэлектрофореза заставляет краску двигаться к фоторецептору, а жидкий носительуходить (отжиматься) из зоны контактавалика и фоторецептора. Концентрация слоя краски повышается до 20-30%. Далееизображение освещается лампой для уменьшения заряда, чтобы предотвратить разрядмежду фоторецептором и офсетным цилиндром. Офсетный цилиндр нагрет дотемпературы более 100С0 и заряжен до +500-600В. Отрицательно заряженная краскапереходит на офсетный цилиндр.
Далеефоторецептор с остатками краски поступает в устройство очистки, включающеепульверизатор, очищающий валик и упругий ракель. Остатки краски смываются споверхности фоторецептора.
Остаточный зарядснимается лампой.
Заряженный жидкийноситель заряженной системой очищается от тонера и поступает в резервуар сжидким носителем.
Скоростныецифровые машины Ultrastream имеют принципиально другую систему проявления. Блокпроявления содержит четыре проявляющих устройства, по одному для каждой краскии соответственное количество зон проявления.
Рассмотрим одногоиз проявляющих устройств, которое работает следующим образом.
В резервуаресодержится готовая краска с концентрацией сухого тонера 2%. Краска поступает впроявляющее устройство через отверстие и подается на проявляющий валик.Поверхностный слой проявляющего валика выполнен из мягкого полиуретана,электропроводность которого повышена путем введения проводящих добавок. Валикзаряжен до потенциала -400В и выполняет ту же функцию, что и проводящийцилиндр, описанный выше. Он притягивает к себе электрокраску на пробелах иотталкивает ее на участках изображения. Валик вращается навстречуфоторецептору, поэтому их поверхности движутся в одном направлении, причем содинаковыми скоростями. Полученная валиком краска подвергаетсяконцентрированию, (концентрация повышается до 25%) с помощью специальноговалика, играющего роль отжимного валика предыдущей красочной системы. Потенциалодного валика, выше по абсолютной величине, чем потенциал другого валика. Этоприводит к образованию электрического поля и процессу электрофореза, когдатонер, заряженный тем же знаком, прижимается к проявляющему валику, а жидкийноситель отжимается специальным отжимным валиком и поступает во внешнюю зонупроявляющего устройства между стенками истекает через отверстие в резервуар с тонером.
Когда участоквалика попадает в зону контакта с фоторецептором на нем находится слой жидкойкраски толщиной 5-15мкм с концентрацией сухого тонера 25%.
Посколькуконцентрация высока, скорость проявления более высокая и меньше зависит отподвижности частиц, чем в электрофоретическом процессе, происходящем вкрасочном устройстве первого типа. Кроме того, нет необходимости в отжимнойсистеме вне пределов проявляющего устройства. Далее рабочая поверхностьпроявляющего валика поступает в зону очистки валика, где жесткий валик отжимаеткраску. Удалить краску помогает малоконцентрированная краска, поступающая наповерхность валика. Отжатая краска поступает на пористый мягкий валик иотжимается с него жестким валиком. Все процессы удаления с проявляющего валика избытковносителя и остатков краски происходит во внешней зоне устройства, отделенной отвнутренней стенками.