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VDD-Tagung
2010-12-16
TU Darmstadt
Drucktechnologien für den digitalen
Produktionsdruck - heute und morgen
Dr. Andreas Paul
Senior Engineer Technology Strategy
Druckvolumen 2009 bis 2024
Seitenorientierter Produktionsdruck
8.700
Nord Amerika und Westeuropa
8000
Milliarden A4 pro Jahr
Confidential !
7.700
6000
Offsetdruck und Tiefdruck
4000
2000
OPS R&D CP4, Andreas Paul
1.920
0
Digitaldruck
630
2010
Quelle: Caslon 2010
2014
2018
2022
2
Digitale Drucktechnologien
Digitale Drucktechnologien – Überblick
alle digitalen Drucktechnologien für farbigen
Produktionsdruck
Produktionsdruck
Transfer von Toner
durch elektrische oder magnetische Kräfte
Elektrofotogr.
Iono
-grafie
DIP
Erzeugung und Verspritzen
kleiner Tropfen
Aufheizen von Tinte
oder Papier und
Transfer durch Kontakt
Inkjet
Thermografie
Magnetografie
Confidential !
continuous
Flüssigtoner
Trockentoner
Magnetictoner
Wasser
Tinten
Lösemittel
Tinten
Farbstoff
Pigment
Drop on
Demand (DoD)
thermisch
piezo
Hotmelt
Tinten
UV
Tinten
Sublim.
Wachs
direkt
transfer
Farbband
Wärmeempf.
Papier
≠ MICR!
21Kompon. Kompon.
HP-Indigo Kodak-Nexpress
Océ CS10000
Xeikon
Xerox Igen3
Continuous IJ:
Kodak-VT/Vx
(Stream/
Prosper)
DoD
thermo:
HP Web
Press
DoD Piezo:
Océ Jetstream
Infoprint 5000
Kodak-VL
4
Digitale Farbdruck-Technologien
für den Produktionsdruck
Elektrofotografie
Trocken
Flüssig
Ink Jet
Drop on Demand
Confidential !
“Thermo”
Trockentoner
Flüssigtoner
“Piezo”
Wasser-Tinte Wasser-Tinte
(dye/pig.)
(dye/pig.)
…
Maschinenbeispiele:
 Kodak HP-Indigo
Nexpress
 Océ CS10000
 Xeikon
 Xerox Igen3
Continuous
Wasser-Tinte
(dye/pig.)
…
 HP WebPress  Infoprint 5000  Kodak-VT/Vx
(T300)
 Kodak VL
 Kodak-Stream
 Océ Jetstream (Prosper)
5
Inkjet Production Printing Presses
Confidential !
InfoPrint 5000
HP Txxx series
Kodak VL series
Océ JetStream series
Kodak Prosper 5000XL
Screen Truepress Jet520
6
Elektrofotografischer Prozess
Aufladung des Fotoleiters
1
Confidential !
Reinigung des
Fotoleiters
6
Übertragung des
Toners zum Papier
Papier
2
Photoconductor
(drum
or
Fotoleiter
belt)
4 Transfer
Bildsignal
punktweise Belichtung
(LED, Laser)
3 Entwicklung des
latenten Bildes
Fixierung
5
7
Inkjet – Thermische Tropfenerzeugung
Drop on Demand IJ
“Thermisch”
Tinte
Bildsignal
Gas
Blase
Farbe
Confidential !
Heizelement
Düse
Tintentropfen
Papier
8
Thermisch aktivierter DoD InkJet („Bubble Jet“)
Confidential !
Video
9
Inkjet –Tropfenerzeugung mittels Piezo
Drop on Demand IJ
“Piezo”
Tinte
Confidential !
Bildsignal
PiezoKeramikelement
Düse
Tintentropfen
Papier
10
Piezo aktivierter DoD InkJet („Piezo-Inkjet“)
Ruhezustand
Confidential !
Tinte ansaugen
Tropfenausstoß
Tropfenabriß und Refill
Papier
11
Inkjet – Kontinuierliche Tropfenerzeugung
Continuous IJ
Pumpe
konstanter Druck
Tinte
Confidential !
“Heiz-Ring”
kleine
und
große
Tropfen
Tropfenfänger
Bildsignal
Luftstrom
Papier
12
Inkjet
Continuous IJ
Drop on Demand IJ
“Thermisch”
Gas
Blase
Bildsignal
Düse
Tropfen
PiezoKeramikelement
“HeizRing”
kleine
und
große
Tropfen
Tropfenfänger
Papier
konstanter Druck
Tinte
Tinte
Düse
Papier
Pumpe
Tinte
Farbe
Confidential !
Heizelement
“Piezo”
Bildsignal
Luftstrom
Papier
13
Drucktechnologien für den Produktionsdruck
Konventioneller Druck
Offset
Digitaldruck
Elektrofotografie
Inkjet (IJ)
Continuous IJ
Drop on Demand IJ
“Thermo”
“Piezo”
Toner
(fest)
Ölbasierte Druckfarbe
(pastös)
Tinte
(dünnflüssig)
Piezo-Actor
Farbwerk
Heizelement
Aufladung
Feuchtwerk
1
Plattenzylinder
Reinigung
6
Spaltung
50:50
GummituchZylinder
2
FotoLeiter (Band
oder Trommel)
Druckkopf
(LED oder Laser)
3 Entwickler-
station
Gas
blase
Tinte
Tinte
Ladeelektrode
Tropfenfänger
Düse
Transfereinheit
Bildsignal
Tropfenablenkung
Toner
Tropfen
4
Pumpe
Tinte
Farbe
Confidential !
Druckfarbe
5
Papier
GegendruckZylinder
Papier
Papier
Papier
Papier
Fixierung
14
Technologiespezifische Wechselwirkung
zwischen Tinten/Toner und Papier
Schichtdicken verschiedener Drucktechnologien
Daten bezogen auf 3 Farbschichten
Offset
Elektrofot.
Trocken
Elektrofot.
Flüssig*)
(HP-Indigo)
Inkjet
wasserbasiert
trocknen
Confidential !
Bindemittel
4.5µm
18µm
18µm 4.5µm
20µm
1.5µm
(penetrieren)
Farbmittel
nass
trocken
trocken
nass
trocken
nass
trocken
100 µm
Lösemittel
Papier
Konsistenz
beim Transfer
Fixierung
pastös
fest
viskos
dünnflüssig
Wegschlagen,
vernetzen
Wärme,
schmelzen
“transfuse”
Heißluft
*) Die angezeigte Tonermenge bezieht sich auf den Verbrauch
des Flüssigtoners. Die auf das Papier übertragene Menge ist
wegen einer Trocknung in der Druckmaschine sehr gering.
16
Offset- Druck
Cyan-Vollfläche auf beschichtetem und unbeschichtetem Papier
Confidential !
Mikroskop- Fotos und Querschnitts- Schemata
Auf dem Papier liegt eine dünne Farbschicht
mit etwas penetrierter Farbe bei unbeschichtetem Papier
unbeschichtetes
Papier
beschichtetes
Papier
≈ 90 µm
≈ 100 µm
17
Elektrofotografie mit Trockentoner
Confidential !
Dicke Tonerschicht auf der Papieroberfläche bei
unbeschichtetem und beschichtetem Papier
unbeschichtetes
Papier
beschichtetes
Papier
≈ 90 µm
≈ 100 µm
18
Elektrofotografie mit Flüssigtoner
Confidential !
Auf dem Papier liegt eine dünne Farbschicht
mit etwas penetrierter Farbe bei unbeschichtetem Papier
unbeschichtetes
Papier
beschichtetes
Papier
≈ 90 µm
≈ 100 µm
19
Inkjet, wasserbasiert
Confidential !
Keine geschlossene Farbschicht auf dem Papier
starke Farbpenetration bei unbeschichtetem Papier
unbeschichtetes
Papier
≈ 90 µm
Absorption layer
beschichtetes
Papier
Barrier layer
≈ 120 µm
20
Eigenschaften von Drucktechnologien
Schlüsselparameter für Produktionsdrucker

 Seitenkosten
 Investment
Confidential !

(einschließlich Papier)
Druckqualität
 Farbraum
 Definition feiner Details
 Gleichförmigkeit von Vollflächen
 Glanz

 Jeder Parameter enthält viele
Unterpunkte
 Die Bewertung der Parameter
ist applikationsspezifisch
und Rastern
Druckbild Beständigkeit
 Abrieb Stabilität
 Haftung zum Substrat,
 Lichtechtheit

Anmerkung:
Druckkosten
Elastizität der Farbschicht
Produktivität
 Druckgeschwindigkeit und Druckbreite
 Drucker Verfügbarkeit und Stabilität


Bedruckstoffvielfalt
HSE Kompatibilität (incl. De-Inkbarkeit)
22
Drucktechnologien - Eigenschaftsprofile
Offset
Auflage: 500
Auflage: 5.000
Confidential !
Druckkosten
HSE
Konformität
Produktivität
Substrat Vielfalt
Beständigkeiten
Elektrofotogr.
Inkjet
Druckqualität
23
Vergleich der Drucktechnologien
Offset
Elektrofotografie
Auflage: 500
Auflage: 5.000
Weitere Entwicklungen
Kosten
Kosten
HSE
Confidential !
Prod.
HSE
Substrat Beständigkeiten
-vielfalt
Beständigkeiten
Qualität
Kosten
Prod.
Prod.
HSE
Inkjet
Substrat
-vielfalt
Qualität
Beständigkeiten
Substrat
-vielfalt
Qualität
In den nächsten Jahren werden die verschiedenen
Technologien koexistieren.
24
Digitaldruck: Produktivität von Inkjet und Elfot
marktverfügbare Produktionsfarbdrucksysteme
Produktivitäät [A4/min]
Confidential !
4000
3500
Elektrofotogr.
Inkjet
3000
2500
2000
1500
1000
500
0
1996
2000
2004
2008
Einführungsjahr
25
Digitaldruck: Entwicklung des Inkjet
Anzahl der Düsen je Drucker
1.000.000
100.000
Confidential !
10.000
1.000
100
10
1
1986
1990
1994
1998
2002
2006
2010
Quelle: Lyra und Océ
26
27
Confidential !

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