EA-Trockentoner: neue Partikel zur Verbesserung des Digitaldruckes auf xero-grafischer Basis

Der wichtigste Bestandteil beim xero-grafischen Drucken ist das Tonerpulver.
Durch immer schnellere Prozessgeschwindigkeiten und dem Wunsch des Kunden nach immer besserer Druckqualität sehen sich natürlich auch die Tonerhersteller höher werdenden Anforderungen gegenüber.
Daher hat Xerox vor kurzem die sogenannte EA-Technologie (Emulsion Aggregation) zur Herstellung von Trockentoner eingeführt.
Die hierbei entstehenden, extrem kleinen und runden Tonerteilchen sollen sich durch ihr sehr gutes Auflösungsvermögen, ihre geringe Schichtdicke auf dem Druckmedium und eine hohe Wirtschaftlichkeit auszeichnen. Die erzielte Druckqualität soll mit der des Offset-Druckes vergleichbar sein.

Herstellung von konventionellen Tonern

Feinheit bzw. Teilchengröße beeinflussen die Raster- und Linienauflösung des Druckbildes direkt. Daher muss der Toner gewisse physikalische Eigenschaften haben. Weitere Informationen zu Anforderungen an den Toner gibt es hier.
Herkömmliche Toner werden in einem Schmelz-Mahl-Verfahren hergestellt. Hier werden die Rohstoffe in einem Extruder geschmolzen, geknetet und verteilt. Nach dem Verlassen des Extruders kühlt die Masse über einem Kühlband oder einer Kühlwalze ab. Danach wird die erstarrte Masse grob vorgebrochen, anschließend gemahlen und klassifiziert.
Je nach Material erfordert das Mahlen viel Zeit und Energie, verursacht also hohe Kosten. Die Grenze einer wirtschaftlichen Produktion liegt daher bei einer Korngröße von 6,5 bis 7 Mikrometern Durchmesser. Jedoch ist die Partikelgrößenverteilung bei Mahlprozessen recht zufällig und die Streuung relativ stark. Das führt zu einer schlechteren Übertragungsrate des Toners und damit zu einem schlechteren Druckergebnis.

Was ist EA-Toner?

EA-Toner wird, anders als konventioneller Toner, auf chemischer Basis hergestellt. Zum Einsatz kommt hier ein chemisches Herstellungsverfahren, mit dem man in der Lage ist, Trockentonerpartikel in jeder beliebigen Form, Eigenschaft und Größe zu erzeugen.
Der Ausgangsstoff ist eine Emulsion aus Wasser, Wachs und Latexpolymer. Daran werden in einem Reaktor (z.B. Rührkessel) schichtweise Monomere angelagert. Wenn die Tonerpartikel die gewünschte Größe erreicht haben, werden sie gewaschen und dann getrocknet. Der gesamte Prozess kann präzise über Temperatur, Zeit und pH-Wert gesteuert werden, sodass sich die statistische Form- und Größenverteilung des EA-Toners in einem engeren Korridor befindet, also einheitlicher ist als bei konventionellen Tonern.
Allerdings ist die Herstellung von Trockentonern auf chemischer Basis nichts Neues. Bereits vor 1995 gab es chemische Toner. Oki und Canon arbeiten z.B. schon seit einigen Jahren mit solchen Tonern. Diese werden jedoch durch ein Mikrosuspensionspolymerisationsverfahren hergestellt, wobei sich jedoch die Partikelform nicht so gut einstellen lässt wie beim Xerox-EA-Verfahren.

Die positiven Eigenschaften von EA-Tonern

Bei der Tonerherstellung kommt es vor allem auf Partikelform und –größe an und auf die Fließ- und Ladungseigenschaften. Hauptmerkmal für gute Qualität des Toners ist die Kugelform der Körner. Je einheitlicher die Größe der einzelnen Teilchen ist, desto geringer sind die Unterschiede der Partikel in der elektrostatischen Aufladung und umso besser ist das Druckbild.
EA-Toner haben hier deutliche Vorteile.
Die Partikel sind kleiner als bei konventionell hergestellten Toner. Die geringere Größe, die bessere Einheitlichkeit in der Größenverteilung und die runde Form der Partikel ermöglichen einen gleichmäßigen und effizienten Farbauftrag. Dadurch steigt die Qualität gegenüber herkömmlichen Tonern. Durch die geringere Schmelztemperatur von EA-Tonern muss zudem nicht so viel Energie beim Drucken eingesetzt werden. Die Fixierung auf dem Bedruckstoff kann bei niedrigeren Temperaturen erfolgen.
Ein weiterer Vorteil liegt bei der Farbschichtdicke.
Während bei konventionellen Tonern eine Dicke von 5 bis 7 Mikrometern erreicht wird, liegt sie bei EA-Tonern bei 2 bis 3 Mikrometern. Damit ist man sehr nah an den Offset-Bereich herangerückt, der bei 0,5 bis 1,5 Mikrometern liegt. Es ist also durchaus noch Potential vorhanden, den Bereich ganz zu erreichen.
Die geringe Schichtdicke bei EA-Tonern wirkt sich natürlich auch auf den Verbrauch aus, der somit 30-40% geringer ist als bei konventionellen Tonern.

Man benötigt jedoch für den Einsatz von EA-Tonern extra darauf ausgerichtete Drucksysteme. Die neuen Toner ohne weiteres in älteren Drucksystemen zu verwenden, ist nicht möglich. Derzeit wird der EA-Toner in Japan bei Fuji-Xerox hergestellt und kommt bereits in der Bürowelt in den Geräten Docucolor 1632 und 2240 zum Einsatz. Weitere Digitaldruckmaschinen werden folgen.

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