DE10117228A1 - Verfahren und System zum Transportieren eines Druckmediums über eine Vakuumplatte - Google Patents

Abstract

Es ist eine Tintenstrahlvorrichtung mit Druckmediumtransport-Subsystem der Vakuumbauart zum Bewegen des Druckmediums durch eine Druckzone offenbart. Ein Transportband hat ein Feld von Perforationen, die den Vakuumstrom einschränken. Die Perforationen lassen lediglich vakuumindizierten Luftstrom durch das Transportband durch, der Öffnungen in einer Platte einer Vakuumkammer passiert hat.

Description

1. Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft allgemein eine Vakuum-Transportbandvorrichtung, wie sie bei Tinten­ strahldruckvorrichtungen eingesetzt wird, und ein Verfahren zum Betrieb, insbesondere ein System mit eingeschränktem Vakuumstrom, um Mediumfältelung zu kontrollieren und mini­ male durch Luftstrom erzeugte Effekte auf die Tintenstrahlflugbahnen durch Luftstrom zu haben.

2. Beschreibung des Standes der Technik

Die Tintenstrahltechnologie ist relativ hochentwickelt. Kommerziell erhältliche Produkte wie Computerdrucker, Gaphikplotter und Faxmaschinen setzen Tintenstrahltechnologie zum Er­ zeugen von Drucken ein. Die Grundlagen dieser Technologie sind in verschiedenen Aufsätzen im Hewlett-Packard Journal, Band 36, Nr. 5 (Mai 1985), Band 39, Nr. 4 (August 1988), Band 39, Nr. 5 (Oktober 1988), Band 43, Nr. 4 (August 1992), Band 43, Nr. 6 (Dezember 1992) und Band 45, Nr. 1 (Februar 1994) veröffentlicht. Tintenstrahldruckvorrichtungen sind ferner von W. J. Lloyd und H. T. Taub in OUTPUT HARDCOPY-Vorrichtungen in Kap. 13 (Ed. R. C. Durbeck und S. Sherr, Academic Press, San Diego, 1988) beschrieben. Auf die vorge­ nannten Aufsätze wird zur Hintergrundinformation verwiesen. Weitere Einzelheiten der grundlegenden Tintenstrahldrucktechnologie sind ferner in der nachfolgenden detaillierten Beschreibung der Erfindung anhand der Fig. 1 erläutert.

Es ist bekannt, eine vakuumindizierte Kraft zum Halten eines flexiblen Mediumblattes an einer Oberfläche einzusetzen, z. B. zum Transport von Blattmaterial, wobei ein Druckmedi­ umblatt temporär an einem Transportsystem oder einer Platte und dgl. gehalten wird. (Im fol­ genden wird "vakuumindizierte Kraft" auch bezeichnet als "durch vakuumindizierte Strö­ mung", "Vakuumströmung" oder noch einfacher als "Luftstrom", "Vakuum" oder "Saugwir­ kung", wie es am besten in den Zusammenhang paßt). Solche Vakuum-Niederhaltesysteme stellen eine relativ verbreitete wirtschaftliche und kommerziell implementierbare Technik dar und können in der Drucktechnologie die Durchsatz-Spezifikationen verbessern. Beispielswei­ se ist bekannt, eine mit Löchern in deren Oberfläche versehene rotierende Trommel einzuset­ zen, wobei ein Vakuumluftstrom durch die vom Trommelzylinder gebildete Kammer eine Saugkraft an den Löchern in der Trommeloberfläche erzeugt (s. z. B. US-PS 4,237,466 für ein "Papiertransportsystem für einen Tintenstrahldrucker" (Scranton) oder US-PS 5,081,506 für ein "Transfersystem für einen Farbdrucker" (Borostyan)). (Der Ausdruck "Trommel" ist nachfolgend als Synonym jeglicher anderen gekrümmten Implementierung, welche die Erfin­ dung realisiert, zu verstehen, während der Ausdruck "Platte" als flache Haltefläche in der Drucktechnologie auch als gekrümmte Fläche, z. B. der allgegenwärtigen Schreibmaschinen­ gummiwalze, definiert werden kann; somit ist für die Zwecke der Erfindung der Ausdruck "Platte" generell als jegliche Papierniederhaltefläche gebraucht, wie sie - stationär oder be­ weglich - in einer Druckvorrichtung eingesetzt wird). Durchlässige Transportbänder, welche eine vakuuminduzierende Unterstützung überfahren, wurden ebenfalls eingesetzt (s. z. B. Scranton und US-Patentanmeldung Nr. 09/163,098 von Rasmussen et al. für ein Transport­ band getriebenes Medium-Handhabungssystem").

Generell wird in Druckeranwendungen die Vakuumvorrichtung entweder zur Unterstützung von Druckmedium in Form geschnittener Blätter beim Transport zur und von der Druckstati­ on (auch als "Druckzone" oder "druckende Zone") einer Druckvorrichtung eingesetzt, um das Blattmedium an der Druckstation niederzuhalten, während Bilder oder alphanumerischer Text oder beides gedruckt werden (um die Beschreibung der Technologie und der Erfindung weiter zu vereinfachen, ist im folgenden der Ausdruck "Papier" dazu benutzt, alle Arten von Druck­ medien zu bezeichnen, und der Ausdruck "Drucker" ist für alle Arten von Druckvorrichtun­ gen verwendet; hierdurch ist keine Beschränkung des Schutzbereichs der Erfindung beab­ sichtigt oder vorzunehmen).

Im wesentlichen beinhaltet ein Tintenstrahl-Druckverfahren die digitalisierte Punkt-Matrix- Manipulation von Tintentropfen oder anderen flüssigen Farbtropfen, die von einem Schreib­ gerät auf ein benachbartes Papier ausgeworfen werden. Ein oder mehrere Tintenstrahl- Schreibgeräte (im Stand der Technik auch als "Tintenstrahl-Schreiber" oder "Druckpatronen" bezeichnet) umfassen einen Druckkopf, der im allgemeinen aus einem Tintenerzeugungsme­ chanismus und einer Gruppe oder einer Reihe von Tintenstrahl-Abfeuerdüsen besteht. Jede Gruppe oder ausgewählte Untergruppe von Düsen (im Stand der Technik als "Primitiv" be­ zeichnet) feuert wahlweise Tintentröpfchen (deren Flüssigkeitsvolumen üblicherweise nur wenige Picoliter beträgt) ab, die dazu verwendet werden, eine vorbestimmte Druckmatrix von Punkten auf dem benachbart positionierten Papier zu erzeugen, wenn der Schreiber über das Druckmedium gescannt bzw. verfahren wird. Eine vorgegebene Düse des Druckkopfes wird dazu eingesetzt, eine gegebene Matrix-Spaltendruckposition auf dem Papier (als Bildelement oder "Pixel" bezeichnet) anzusteuern. Horizontale Positionen, Matrixpixel-Reihen, auf dem Papier werden durch wiederholtes Abfeuern einer gegebenen Düse an Matrix- Reihendruckpositionen erzeugt, wenn der Schreiber gescannt wird. Somit kann in einem ein­ zigen Hub- oder Schwaden-Scannen des Schreibers über das Papier ein Schwaden von Punk­ ten gedruckt werden. Das Papier wird schrittweise weitergefördert, um eine Reihe von an­ grenzenden Schwaden zu erzeugen. Punktmatrix-Manipulation wird dazu eingesetzt, alpha­ numerische Zeichen, graphische Bilder und sogar graphische Reproduktionen aus den Tin­ tentropfen zu formen. Seitenbreite Tintenstrahl-Druckköpfe sind ebenfalls in Betracht zu zie­ hen und einsetzbar in Verbindung mit der Erfindung.

Ein wohlbekanntes Phänomen des Naß-Farbdruckens ist "Papierfältelung", d. h. die Ausbil­ dung einer durch Sättigung und Trocknen von Tintenablagerungen auf dem faserartigen Me­ dium ausgebildete irreguläre Papieroberfläche. Wenn ein Blatt Papier mit Tinte gesättigt wird, wächst und beult sich das Papier in zufälliger Weise. Mit Bildern bedrucktes Papier ist stärker mit Farbmittel gesättigt als einfache Textseiten und ergibt daher stärkere Papierfälte­ lung. Ferner führen Farben in gemischten Kombinationen aus verschieden gefärbten Tinten­ tropfen zu lokal stärker gesättigten Bereichen und auch zu einer stärkeren Fältelungstendenz.

Wenn die Tintenstrahlschreibgeräte, die oft mit einer verhältnismäßig großen Geschwindig­ keit über das Papier scannen, winzige Tintentröpfchen auf benachbart positioniertes Druck­ medium auswerfen und komplizierte, durch Computer erzeugte Punkt-Matrix-Manipulation eingesetzt wird, um Text und graphische Bilder zu erzeugen, ist die Flugbahn jedes Tropfens kritisch für die Druckqualität. Druckfehler (im Stand der Technik auch als "Artefakte" be­ zeichnet) werden erzeugt oder verstärkt durch jeglichen Luftstrom in der Druckzone. Somit erzeugt die Verwendung von Vakuumplatten und Vakuumtransportvorrichtungen in der Druckzone eines Tintenstrahldruckers eine zusätzliche Schwierigkeit für den System- Konstrukteur. Eine Lösung dieses Problems ist in der am 28.2.2000 eingereichten US- Patentanmeldung 09/S 14,830 betreffend eine "Vakuumplatte mit schwacher Strömung für eine Tintenstrahl-Druckvorrichtung" dargestellt. Im wesentlichen wird hier eine Platte mit einem Feld von Vakuumöffnungen eingesetzt, die einzeln gefiltert sind. Der Filter ist so ge­ staltet, daß er eine beschränkte Luftströmung erzeugt, so daß der Medium-Niederhaltedruck im wesentlichen gleichförmig bleibt, wenn die Platte entweder vollständig abgedeckt oder teilweise unabgedeckt ist. Der Filtermechanismus sieht eine Luftstromeinschränkung derart vor, daß Tintentropfenbahnen in der Druckzone unbeeinflußt bleiben, eine akustische Dämp­ fung der Vakuumpumpe erzeugt wird und der Vakuumdruck an den Druckmediumrändern relativ hoch gehalten wird.

Es besteht gleichwohl weiterhin ein Bedürfnis nach einem kommerziellen Vakuumsystem mit niedrigen Kosten zum Einsatz in einer Tintenstrahldruckzone, welches zur Minimierung von Fältelung beiträgt und einen minimalen Luftstromeinfluß auf Tintenstrahl-Tropfenbahnen ausübt.

ABRISS DER ERFINDUNG

Gemäß einem grundsätzlichen Aspekt schafft die Erfindung ein Vakuumplattensystem zum Transportieren eines Blattmaterials umfassend eine Platte mit Öffnungen zum Durchlassen eines Luftstromes an vorbestimmten Stellen einer Oberfläche der Platte, eine Vakuumvor­ richtung, welche der Platte zugeordnet ist und den Luftstrom erzeugt, und ein die Oberfläche überlagerndes Transportband mit einem Feld von Bandperforationen in dem Transportband, welche einen wesentlich kleineren Durchmesser als der Öffnungsdurchmesser haben.

Gemäß einem anderen grundlegenden Aspekt sieht die Erfindung ein Verfahren zum Trans­ portieren von Druckmedium über eine Vakuumplatte vor, die zu einem Vakuum- Erzeugungsmechanismus gehört und die folgenden Schritte umfaßt: Ziehen eines Vakuums durch eine Vielzahl Vakuumöffnungen, welche quer über die Platte verteilt sind, und Trans­ portieren von Tintenstrahldruckmedium über die Platte in einer vorbestimmten Richtung mit­ tels eines perforierten Transportbandes, welches der Platte so zugeordnet ist, daß die Strö­ mung durch eine kombinierte Anordnung aus der Platte und dem Transportband einge­ schränkt wird.

Gemäß einem weiteren grundsätzlichen Aspekt sieht die Erfindung eine Tintenstrahl- Druckvorrichtung vor, welche umfaßt: ein Tintenstrahlschreibgerät, das der Druckzone der Vorrichtung zugeordnet ist, ein endloses Vakuumbandsystem zum Transportieren von Druckmedium in die und aus der Druckzone und ein Vakuumplattensystem, das nächst der Druckzone angeordnet ist und eine Platte hat, die mehrere Vakuumöffnungen, eine Vakuum­ kammer und eine Vakuumvorrichtung zum Erzeugen eines Unterdrucks in der Vakuumkam­ mer aufweist derart, daß ein Luftstrom durch die Vakuumöffnungen in die Vakuumkammer erzeugt wird, wobei das Vakuumtransportbandsystem ein Transportband mit Perforationen aufweist, von denen jede kleiner als die Vakuumöffnungen ist, so daß ein gleichförmiger Va­ kuumhaltedruck auf ein Blatt eines Druckmediums ausgeübt wird, welches von dem Trans­ portband über die Platte transportiert wird, und wobei der über dem Transportband in der Druckzone herrschende Luftstrom kleiner als ein Luftstrom ist, der Tintentropfenflugbahnen beeinflussen würde.

Gemäß einem weiteren grundlegenden Aspekt sieht die Erfindung eine Transportvorrichtung für Druckmedium vor, die den Vakuumstrom einschränkt und eine Kombination aus einem perforierten Transportband und einer mit Öffnungen versehenen Platte ist, die eine wirksame Bandporosität hat, die kleiner als die Plattenporosität ist.

Gemäß einem anderen grundlegenden Aspekt sieht die Erfindung ein Verfahren zum Steuern des Luftstromes in einer Tintenstrahlvorrichtung mit einem Vakuumtransportband zum Transportieren eines Tintenstrahldruckmediums durch eine Druckzone vor, welches die fol­ genden Schritte umfaßt: Aufhängen des Vakuum-Transportbandes um eine Vakuumquelle mit im wesentlichen keiner physischen Unterstützung des Transportbandes in der Druckzone und Vorsehen geeigneter Strömungsbegrenzung in der Druckzone durch Steuern der Flächen­ dichte von Perforationen in dem Transportband basierend auf spezifizierten Konstruktionspa­ rametern und dem beabsichtigten Einsatz des Mediums.

Gemäß einem anderen grundlegenden Aspekt sieht die Erfindung ein Verfahren zum Steuern des Luftstromes in einer Tintenstrahlvorrichtung mit einem Vakuumtransportband zum Transportieren von Tintenstrahldruckmedium durch eine Druckzone vor, welches die folgen­ den Schritte umfaßt: Aufhängen des Vakuumtransportbandes um eine Vakuumquelle mit im wesentlichen keiner physischen Unterstützung des Transportbandes in der Druckzone und Vorsehen einer geeigneten Strömungseinschränkung in der Druckzone durch Steuern der Per­ forations-Flächendichte des Bandes basierend auf speziellen Konstruktionsparametern und dem beabsichtigten Mediumeinsatz.

Einige Vorteile der Erfindung sind:
sie schafft eine ausreichende Vakuumkraft zum Niederhalten von Medium an Ort und Stelle entgegen Tendenzen einer Fältelungsverformung bei Nässung durch Tintenablagerung;
sie schafft ein System schwacher Strömung mit minimalen, durch Luftstrom erzeugten Tin­ tentropfen-Richtungsfehlern;
sie schafft einen im wesentlichen gleichförmigen Medium-Niederhaltedruck, wenn die Platte entweder vollständig abgedeckt oder teilweise unabgedeckt ist;
sie schafft eine Platte mit schwacher Durchströmung, welche ermöglicht, daß der Vakuum­ kammerdruck im wesentlichen unabhängig davon konstant bleibt, ob die Platte vollständig abgedeckt ist oder nicht, wodurch unterschiedliche Druckmediumgrößen kompensiert werden;
sie erlaubt das Niederhalten von Mediumblättern unterschiedlicher Größen und Stärken mit im wesentlichen dem gleichen Druck ohne das Erfordernis einer großen Vakuumquelle;
sie vermindert das Geräuschniveau, welches durch den vakuuminduzierten Luftstrom erzeugt wird;
sie schafft eine Platte, die gegen Verstopfen durch Tinte und Papierstaub resistent ist; sie schafft ein Transportband, das von Tinte und Papierstaub abreinigbar ist;
sie schafft eine verbesserte Vakuumniederhaltung an den Papierrändern;
sie verringert die Komplexität der Plattenkonstruktion, was zu weniger Bauteilen und geringe­ ren Herstellkosten führt;
sie eliminiert das Vakuumlecken zwischen Öffnungen;
sie schafft eine Mediumtransportbandkonstruktion mit besseren Wärmeübertragungseigen­ schaften;
sie schafft ein Mediumtransportband, welches weniger anfällig für unproduktive Wärmever­ luste ist, und
sie schafft ein dauerhafteres Mediumtransportband.

Die vorstehende Zusammenfassung und Auflistung von Vorteilen ist weder als eine vollstän­ dige Liste aller Aspekte, Ziele, Vorteile und Merkmale der Erfindung zu verstehen, noch sollte irgendeine Einschränkung des Schutzbereichs der Erfindung davon abgeleitet werden. Diese Zusammenfassung ist gemäß den Forderungen von 37 C.F.R. 1.73 und M.P.E.P. 608.01(d) vorgesehen, um lediglich die Öffentlichkeit und insbesondere die Fachwelt auf die­ sem Gebiet, auf welches sich die Erfindung bezieht, von der Natur der Erfindung zu unter­ richten, um Hilfestellung für ein Verständnis des Patentes bei zukünftigen Recherchen zu ge­ ben. Andere Ziele, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich unter Berücksichtigung der nachfolgenden Beschreibung und der zugehörigen Zeichnungen, in denen gleiche Bezugs­ zeichen gleiche Merkmale durchgängig bezeichnen.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Tintenstrahl-Druckvorrichtung gemäß der Erfindung,

Fig. 2 (Stand der Technik) ist eine Draufsicht auf eine Einzelheit der Oberfläche einer Va­ kuumplatte,

Fig. 3 ist eine schematische Darstellung eines Vakuumplattensystems, wie es bei der Erfin­ dung eingesetzt ist und auch in Fig. 1 gezeigt ist,

Fig. 4 (Stand der Technik) ist eine Draufsicht auf eine beispielhafte Plattenoberfläche mit darin vorgesehenen Vakuumöffnungen,

Fig. 5 ist eine schematische Darstellung (Draufsicht) auf einen Abschnitt einer bevorzugten Ausführung eines endlosen Transportbandabschnittes gemäß der Erfindung,

Fig. 6 ist eine schematische Darstellung (Draufsicht) eines Abschnittes einer bevorzugten Ausführung eines endlosen Transportbandes (transparent gezeichnet), das über einen Abschnitt einer bevorzugten, mit Kanälen versehenen Vakuumplatte gemäß der Er­ findung einer Druckvorrichtung gemäß Fig. 1 läuft.

Die Zeichnungen sind als nicht maßstäblich gezeichnet zu verstehen, es sei denn, hierauf wäre ausdrücklich hingewiesen.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNG

Es wird nun im einzelnen auf eine spezielle Ausführung der Erfindung Bezug genommen, welche die von den Erfindern derzeit als beste Ausführung betrachtete Ausführung zum Um­ setzen der Erfindung in die Praxis betrachtet wird. Alternative Ausführungen sind ebenfalls beschrieben, soweit erforderlich.

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispieles einer Tintenstrahldruck­ vorrichtung 10 gemäß der Erfindung. Ein Schreibgerät 12 ist mit einem Druckkopf 14 verse­ hen, der Tropfenerzeuger einschließlich Düsen zum Auswerfen von Tintentropfen auf ein benachbart positioniertes Druckmedium, z. B. ein Blatt Papier 16 in der Druckzone 34 der Vorrichtung aufweist.

Eine Bauart für den Papiertransport in die und aus der Druckzone und eine bevorzugte Aus­ führung der Erfindung ist ein Subsystem mit einem endlosen Transportband 32. Ein Motor 33 mit Antriebswelle 30 treibt einen Getriebezug 35, der mit einer Bandrolle 38 gekuppelt ist, die auf einer feststehenden Achse 39 montiert ist. Ein vorgespanntes Leerlaufrad 40 sorgt für eine geeignete Spannung des Transportbandes 32. Das Transportband läuft über eine Platte 36 in der Druckzone 34; ein spezielles Platten-Subsystem gemäß der Erfindung ist nachfolgend im einzelnen beschrieben. Allgemein ist das Vakuumplatten-Subsystem einem bekannten Vaku­ umerzeugungssystem 37 zugeordnet (zur Vereinfachung der Beschreibung nachfolgend manchmal lediglich als "Pumpe" bezeichnet). Das Papierblatt 16 wird von einem Eingabevor­ rat (nicht gezeigt) abgezogen und mit seinem auflaufenden Rand 54 einer Führung 50, 52 zu­ geführt, die dazu ausgerichtet ist, den auflaufenden Rand zum Transportband zu bringen. Es kann ein optionales Mitnahmerad 42 in Kontakt mit dem Transportband 32 eingesetzt werden, um den Transport des Papierblattes 16 durch die Druckzone 34 zu unterstützen (die Papier­ bahn ist durch Pfeil 31 gekennzeichnet). Wenngleich die Vakuumaufhebung durch das Trans­ portband 32 stromabwärts von der Druckzone 34 (d. h. nach Verlassen der Platte) zum Trans­ port des auflaufenden Randes 54 des Blattes zur Ausgabe der Vorrichtung ausreichen kann, kann optional eine Ausgaberolle 44 in Kontakt mit dem Transportband 34 vorgesehen sein, um den auflaufenden Rand des Papierblattes aufzunehmen und den Transport des Papiers fortzusetzen, bis der ablaufende Rand 55 des nun bedruckten Blattes freigegeben wird.

Unter Bezugnahme sowohl auf die Fig. 1 als auch die Fig. 2 (Stand der Technik) ist eine spe­ zielle Bauart einer mit Kanälen versehenen Platte 201 gezeichnet. Diese Platte 201 hat eine Oberseite 203, über welche das Transportband 32 gleitet. Schlitze 205 in der Oberfläche 203 sind mit dem darunter liegenden Vakuumerzeugungssystem 37 mittels Durchgangslöchern 207 verbunden, um die Vakuumsaugkraft über die Platte 201 zu verteilen und so das Papier­ blatt 16 niederzuhalten. Ein Gebiet 209 des Papierblattes 16 ist die Oberseite 203 abdeckend dargestellt. Wenn ein Schlitz 205 vollständig oder teilweise offen ist, wie gezeigt, ist der Luft­ strom durch die Löcher 207 des Schlitzes 205 groß, weil der Papierbereich 209 nicht den ge­ samten Schlitz gegenüber der lokalen Atmosphäre abschließt. Dies kann zu verschiedenen Problemen führen. Beispielsweise ist der Luftstrom in die Vakuumkammer bei kleineren Me­ diumblättern größer, die einen größeren Prozentsatz der Plattenoberfläche 203 offen lassen. Dies erfordert eine verhältnismäßig große Vakuumpumpe 37. Wenn die Oberfläche 203 größtenteils offen ist (z. B. wenn eine Karte von 7,5 × 12,7 cm (3 × 5-Zoll) auf einer Platte von 30 × 41 cm (12 × 16-Zoll) so aufliegt, daß nur etwa 8% der Plattenoberfläche abgedeckt ist) muß die Pumpe 37 eine sehr große Strömung erzeugen (z. B. 200 CFM oder mehr), bevor das geeignete Unterdruckniveau (z. B. mindestens 152 mm Wassersäule) in den Schlitzen 205 unterhalb der Karte erreicht ist. Eine große Vakuumpumpe ist unerwünscht, weil sie zu Ge­ räuschproblemen und zu erhöhten Herstellkosten führt. Die Verwendung kleinerer Löcher 207 schwächt das Vakuumniveau in teilweise offenen Schlitzen 205 und führt zu anderen Schwie­ rigkeiten, weil kleinere Löcher dazu tendieren, mit Tinte und Papierstaub zu verstopfen. Ein um den Rand 211 des Papiers 209 erzeugter hoher Luftstrom stört ferner die Tintentropfen- Flugbahnen aus dem Schreibgerät 12 (nur in Fig. 1 dargestellt) auf das Papier. Darüberhinaus wird die auf die Unterseite des Papiers 209 ausgeübte Vakuumsaugkraft in teilweise offenen Schlitzen vermindert, was zu unerwünschter Papierbiegung, -fältelung oder -bewegung wäh­ rend eines Druckzyklus führen kann.

In den Fig. 1 und 3 sind Darstellungen von Einzelheiten des Vakuumplatten-Subsystems 301 für die Druckvorrichtung 10 gezeigt. Das System 301 ersetzt grundsätzlich die Elemente 36 und 37 in der Druckzone 34 der Fig. 1. Elektrische Energie wird in bekannter Weise zuge­ führt; weitere Einzelheiten sind für ein Verständnis der Erfindung nicht erforderlich.

Ein Pumpen-Absaugmechanismus 37' ist in bekannter Weise in einer Vakuumkammer 307 angebracht (in der allgemeinen Anordnung korrelierend zu Fig. 1, Element 36). Ein Blatt Pa­ pier 16 wird längs der Papierbahn 31 zur Druckzone mittels eines perforierten Transportban­ des 32' gefördert. Eine Platte 311 ist auf der Vakuumkammer 307 montiert. Die Platte 311 hat mehrere Vakuumöffnungen oder Durchlässe 315, welche ihre Außenseite mit der Vakuum­ quelle verbinden. Die Vakuumströmung durch die Platte 311 und die Vakuumkammer 307 ist durch Pfeile 305 dargestellt. Während bei der gezeigten Ausführung gefunden wurde, daß das Unterbringen der Pumpe 37' in der Vakuumkammer 307 eine kommerziell gangbare Anord­ nung darstellt, ist dem Fachmann klar, daß die Vakuumpumpe auch entfernt in dem Drucker 10 angeordnet und mit der Vakuumkammer in bekannter Weise über Leitungen verbunden sein kann.

Gemäß Fig. 4 hat eine Ausführung einer im wesentlichen ebenen Platte 311 eine Oberfläche 313 mit quer über die Oberfläche verteilten Vakuumöffnungen 315. Das Verteilungsmuster kann von den konstruktiven Spezifizierungen einer bestimmten Ausführung abhängen. In der beispielhaften gezeigten Ausführung sind die Öffnungen 315 in einem linearen Feld von im wesentlichen kreisförmigen Öffnungen vorgesehen. In einer bevorzugten Ausführung hat jede Öffnung einen deutlich größeren Durchmesser als die Perforationen im Transportband 32, das gemäß Fig. 1 über sie läuft, wobei die Öffnungen einen Abstand P-P haben, der wesentlich größer als der Abstand zwischen den Perforationen im Transportband um einen vorbestimm­ ten Faktor ist, im wesentlichen den doppelten Abstand. Allgemein ist bevorzugt, daß die Va­ kuumöffnungen 315 der Platte groß genug sind, daß sie nicht mit Tinte oder Papierstaub oder einem Ärosolgemisch aus diesen beiden verstopfen kann. Die Öffnungen 315 haben einen Durchmesser im ungefähren Bereich von 2 bis 7 mm, der als für die Bedingungen des Tinten­ strahldruckens geeignet befunden wurde.

Die Fig. 5 und 5A zeigen eine bevorzugte Ausführung eines perforierten Metallbandes 32'. Vorzugsweise ist das Band 32' aus INVAR (Marke, kommerziell erhältlich von Specialty Steel and Forge company of Fairiield, NJ, USA) mit einer Stärke von etwa 0,125 mm (0,005 inch) was das Band ausreichend flexibel für einen Drucker 10 macht (Fig. 1). Andere flexible Metalle, Kunststoff und Textilmaterialien können ebenfalls eingesetzt werden. Das Band kann mit PTFE, einer Nickel-PTFE-Legierung oder einem anderen kommerziell erhältlichen Werk­ stoff niederer Reibung beschichtet werden, um Reibung und Verschleiß beim Passieren des Bandes über die Platte 311 zu reduzieren. Eine Endlosschleife einer Länge von etwa 81 cm (32 inch) und einer Breite von etwa 30 cm (12 inch) stellt eine bevorzugte Ausführung zur Anwendung mit kommerziell erhältlichen Papieren bis zu B-Standardmaß dar. Der Fachmann erkennt, daß jede spezielle Ausführung variieren kann. Ein Feld 500 individueller Bandperfo­ rationen 501 ist vorgesehen, um das Vakuum 305 von der Platte 311 (s. Fig. 3) durch das Transportband zur Außenfläche 32' zu führen.

Für die konstruktive Ausführung der Platte 311 gemäß Fig. 4 ist das Feld 500 von Perforatio­ nen 501 als versetzte Feldanordnung mit einem Perforationsabstand in Querrichtung des Ban­ des CBPS von etwa 1,13 mm und einem Perforationsabstand LPS in Längsrichtung des Ban­ des von etwa 1,25 mm dargestellt. Jede Perforation hat einen Durchmesser von etwa 0,3 mm. Das Feld 500 von Perforationen 501 endet an Randbereichen 503 des Transportbandes 32, um zu gewährleisten, daß die Integrität des Transportbandes nicht durch Perforationen zu nahe an der Kante verschlechtert wird. Bei der gezeigten Ausführung ist ein etwa 4,0 mm breites Randgebiet 503 längs jeder Längskante des Bandes 32' vorgesehen.

Mit dem Perforationsfeld 500 gemäß den Fig. 5 und 5A und der in Fig. 4 dargestellten An­ ordnung der Plattenöffnungen lassen die Perforationen 501 den Durchgang von Luft nur dann zu, wenn sie über den Plattenöffnungen 315 stehen. Mit anderen Worten ist die Konstruktion so beschaffen, daß sie eine ausreichende Strömung durch das Transportband zulassen, um Positionswechsel und Verformungen nassen Papiers zu begrenzen und andererseits Tinten­ tropfen-Flugbahnen nicht zu beeinflussen und andere Probleme im Zusammenhang mit der Verwendung eines Vakuums (s. oben Kapitel "Hintergrund der Erfindung") zu minimieren.

Der Fachmann erkennt auch, daß bei einer alternativen Ausführung die Öffnungen in Vaku­ umkanäle münden können, die sich quer zur Plattenoberfläche 313 erstrecken. Eine solche Anordnung ist bekannt, um das Vakuum gleichförmiger über die Breite der Platte zu vertei­ len. Siehe hierzu US-Patentanmeldung 09/292,838 von Wotton et al. mit dem Titel "Vaku­ umoberfläche für mit befeuchtendem Färbmittel arbeitende Druckvorrichtung".

Fig. 6 zeigt eine bevorzugte Ausführung mit einer Kombination eines perforierten Transport­ bandes 32" und einer Platte 311", die mit Öffnungen versehene Kanäle 601 aufweist. Der Bandabschnitt 32" ist transparent dargestellt, so daß die darunter liegenden Einzelheiten der Platte 311" evident werden. Ein Vakuum-Durchsatz von 144 l/h/cm² (33 cubic feet/hour/square inch) ist bevorzugt. Ein Vakuum-Durchsatz im Bereich von 26 bis 470 l/h/cm² (6,0 bis 103 cubic feet/hour/square inch) sollte eingesetzt werden. Eine vakuumindu­ zierte Kraft äquivalent zu etwa 200 mm (8 inch) Wassersäule unterhalb der Platte 311" ist bevorzugt. Es können Vakuumkräfte im Bereich von ca. 76 bis 1270 mm (3 bis 50 inch) Was­ sersäule bis 130 cm Wassersäule eingesetzt werden.

Eine Reihe von Kanälen 601 in der Platte 311" mit jeweils einer Tiefe von 0,5 mm und einer Breite von etwa 1,25 mm sind voneinander in Papiertransportbahnrichtung 31 etwa 5 mm voneinander getrennt und in Richtung senkrecht zur Transportbandbewegung in Papiertrans­ portrichtung 31 (Fig. 1) angeordnet. Vakuumöffnungen 315 durch den Boden jedes Kanals 601 haben einen Durchmesser, der geringfügig kleiner als die Kanalbreite ist. Die Öffnungen 315 in einem Kanal 601 sind voneinander um 7 mm getrennt. Gemäß Fig. 5A ist im Trans­ portband 32" ein Feld 500 von versetzten Perforationen 501 vorgesehen. Die relative Band­ porosität beträgt etwa 2,5%. Die relative Plattenporosität beträgt etwa 20%. Somit beträgt die gesamte Subsystem-Porosität etwa die Hälfte eines Prozentes (0,5%). Die gesamte Porosität sollte etwa in dem Bereich von 0,12% bis 2% liegen. Eine geeignete Bandporosität sollte etwa im Bereich von 0,12% bis 20% liegen. Die geeignete Plattenporosität liegt etwa in einem Be­ reich von 10% bis über 90%. Das Transportband 32, 32', 32" sieht die erforderliche Strö­ mungseinschränkung vor; deshalb können die Luftströmungs-Durchlaßlöffnungen 315 der Platte relativ groß sein und nahe beieinander liegen, ohne daß ein übermäßig großer, die Flugbahnen der Tintenstrahltropfen beeinflussender Luftstrom erzeugt würde, die Pumpenan­ forderungen erhöht würden und dgl. wie oben im Kapitel "Hintergrund der Erfindung" disku­ tiert. Größere Öffnungen in der Platte neigen weniger zum Verstopfen, und eine erhöhte Pac­ kungsdichte kann ein Vakuum bis näher an den Mediumrändern schaffen. Die Fläche jeder Luftdurchlaßöffnung 315 durch die Platte 311, 311" sollte wesentlich größer als die kombi­ nierte Fläche aller Luftdurchlässe durch das Transportband 32, 32', 32" sein, welche die Va­ kuumströmung 305 durch die Papiertransportoberfläche des Bandes herstellen. Falls nicht, würde ein signifikanter Druckabfall über die Platten-Öffnungen herrschen. Wenn eine Luft­ durchlaßöffnung 315 der Platte etwa fünf mal so groß wie die zugeordnete kombinierte Ober­ fläche der Bandperforation ist, beträgt der Druckabfall über die Platte etwa 4% des Druckab­ falls über das Band. Es ist bevorzugt, wenn mindestens 75% des Druckabfalls über das Band erfolgt.

Bei einer anderen in Aussicht genommenen Ausführung kann das Vakuum-Band um eine Vakuumquelle so aufgehängt werden, daß das Band praktisch keine physische Unterstützung in der Druckzone hat, wobei eine geeignete Strömungseinschränkung durch Steuern der Flä­ chendichte von Perforationen im Band basierend auf den Konstruktionsparametern und dem beabsichtigten Medieneinsatz der speziellen Ausführung vorgesehen werden kann. Fig. 5A zeigt eine beispielhafte Ausführung.

Somit sieht die Erfindung eine Tintenstrahlvorrichtung 10 mit einem Vakuum- Druckmediumtransportsystem 301 zum Bewegen des Druckmediums 16 durch eine Druckzo­ ne 34 vor. Ein Transportband 32 ist mit einem Feld 500 von Perforationen 501 versehen der­ art, daß die Vakuumströmung 305 eingeschränkt wird. Die Perforationen lassen nur einen begrenzten, vakuuminduzierten Luftstrom 305 durch das Band durch, wenn sich dieses über einer Öffnung 315 der Platte 311 befindet.

Der Fachmann erkennt, daß das Konzept der Erfindung auch bei Ausführungen mit ge­ krümmten Platten einschließlich Trommelkonstruktionen anwendbar ist, wobei die Planen- und Vakuumkammeranordnung konzentrisch sind.

Die vorstehende Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wurde zum Zwecke der Illustration und Erläuterung gegeben. Es ist nicht beabsichtigt, die Erfindung hierin als erschöpft anzusehen oder sie auf die genaue Form oder auf die beispielhaft offen­ barten Ausführungen einzuschränken. Offensichtlich sind viele Modifikationen und Ab­ wandlungen dem Fachmann auf diesem Gebiet offenbar. Die Bandporosität und die Vakuum­ krafterfordernisse sind Funktionen eines spezifischen Druckers 10; eine aktuell erzeugte Va­ kuumkraft ist eine Funktion von spezifischen Gestaltungsfaktoren wie Abmessungen, Gestalt, Stärke des Mediums und dgl., wie dem Fachmann auf diesem Gebiet bekannt ist. Ähnlich können die beschriebenen Verfahrensschritte austauschbar mit anderen Schritten sein, um das gleiche Resultat zu erzielen. Die Ausführung wurde mit dem Ziel ausgewählt und beschrie­ ben, um am besten die Prinzipien der Erfindung und deren am besten praktizierbare Ausfüh­ rung zu erklären und dadurch andere Fachleute auf diesem Gebiet zum Verstehen der Erfin­ dung bei verschiedenen Ausführungen und bei verschiedenen Modifikationen zu bringen, wie sie für die spezielle Anwendung oder die erwogenen Implementierung geeignet sind. Es ist beabsichtigt, daß der Schutzbereich der Erfindung durch die angefügten Ansprüche und deren Äquivalente definiert ist. Der Bezug auf ein Element im Singular soll nicht bedeuten "ein und nur ein", es sei denn, daß dies ausdrücklich vermerkt ist, sondern vielmehr "ein oder mehr". Darüberhinaus soll kein Element, keine Komponente und auch kein Verfahrensschritt in die­ ser Offenbarung der Öffentlichkeit freigegeben werden, und zwar unabhängig davon, ob die­ ses Element, die Komponente oder der Verfahrensschritt ausdrücklich in den beigefügten An­ sprüchen erwähnt ist. Kein Anspruchsmerkmal ist unter den Vorschriften von 35 U.S.C., sec­ tion 112, 6. Absatz zu interpretieren, es sei denn, daß dieses Merkmal ausdrücklich unter Verwendung der Formulierung "Mittel zum . . ." gefaßt ist.

Claims (15)

1. Vakuumplattensystem (301) zum Transportieren eines Blattmaterials, gekenn­ zeichnet durch eine Platte (311) mit Öffnungen (315) zum Durchlassen eines Luftstroms (305) an vorbestimmten Stellen einer Oberfläche (313) der Platte;
eine Vakuumvorrichtung (37'), welche der Platte zugeordnet ist und den Luftstrom (305) erzeugt; und
ein die Oberfläche überlagerndes Transportband (32) mit einem Feld von Bandperfo­ rationen (501), welche einen wesentlich kleineren Durchmesser als der Öffnungs­ durchmesser haben.

2. System nach Anspruch 1, bei dem das Blattmaterial ein Druckmedium ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Gesamtporosität des Transportbandes (32) auf der Platte (311) so ist, daß eine Vakuumkraft am Transportband erzeugt ist, welche die Position des Druckmediums darauf stabilisiert und einen überlagernden Luftstrom er­ zeugt, der Tintenflugbahnen nahe der Perforationen nicht wesentlich beeinflußt.

3. System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (311) eine Reihe von Kanälen (601) hat, die in Richtung quer zur Laufrichtung des Trans­ portbandes (32) zur Platte verlaufen, und daß jeder Kanal mindestens eine Öffnung (315) aufweist, welche jeden Kanal mit der Vakuumvorrichtung (37) verbindet.

4. System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle (601) eine Querabmessung in Laufrichtung (31) des Transportbandes (32) haben, die kleiner oder gleich einem Abstand ist, der die Bandperforationen (501) (LPS) in Laufrichtung des Transportbandes trennt.

5. Verfahren zum Transportieren von Druckmedium (16) über eine Vakuumplatte (311), die zu einem Vakuum-Erzeugungsmechanismus (37) gehört, gekennzeichnet durch die Schritte:
Ziehen eines Vakuums (315) durch eine Vielzahl Vakuumöffnungen (315), welche quer über die Platte verteilt sind; und
Transportieren von Tintenstrahl-Druckmedium (16) über die Platte in einer vorbe­ stimmten Richtung mittels eines perforierten Transportbandes (32), welches der Platte so zugeordnet ist, daß die Strömung durch eine kombinierte Anordnung aus der Platte und dem Transportband eingeschränkt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Vakuumöffnun­ gen (315) fluidisch mit Kanälen (601) verbunden sind, welche quer über die Platte (311) im wesentlichen senkrecht zu der vorbestimmten Richtung orientiert sind.

7. Verfahren nach Anspruch 6, bei dem der Zwischenkanalabstand größer als der Ab­ stand von Perforationen des perforierten Transportbandes (32) ist.

8. Tintenstrahldruckvorrichtung (10) gekennzeichnet durch:
ein Tintenstrahl-Schreibgerät (12), das einer Druckzone (34) der Vorrichtung zuge­ ordnet ist;
ein endloses, schleifenförmiges Vakuumbandsystem (32 bis 40) zum Transportieren von Druckmedium in die und aus der Druckzone, und
ein Vakuumplattensystem (36), das nächst der Druckzone angeordnet ist und eine Platte (311) hat, die mehrere Vakuumöffnungen (315), eine Vakuumkammer (307) und einer Vakuumvorrichtung (37') zum Erzeugen eines Unterdruckes in der Vaku­ umkammer aufweist derart, daß ein Luftstrom (305) durch die Vakuumöffnungen in die Vakuumkammer erzeugt wird, wobei das Vakuumtransportbandsystem ein Trans­ portband (32) mit Perforationen (501) aufweist, von denen jede kleiner als die Vaku­ umöffnungen ist, so daß ein gleichförmiger Vakuumhaltedruck auf ein Blatt Druck­ medium ausgeübt wird, welches von dem Transportband über die Platte transportiert wird, und wobei der über dem Transportband in der Druckzone herrschende Luftstrom kleiner als ein Luftstrom ist, der Tintentropfen-Flugbahnen beeinflussen würde.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckabfall über die Platte etwa 4% des Druckabfalls über das Transportband beträgt.

10. Transportvorrichtung für Tintenstrahl-Druckmedium mit eingeschränktem Vakuum­ strom, gekennzeichnet durch eine Kombination aus einem perforierten Trans­ portband (32) und einer mit Öffnungen versehenen Platte (311) mit einer wirksamen Bandporosität, die kleiner als die Plattenporosität ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens 75% des Druckabfalls in der Vorrichtung durch das perforierte Transportband erzeugt ist.

12. Vorrichtung zur Verwendung mit einer Vakuumplatte (36; 311), die mehrere Vaku­ umöffnungen (315) aufweist, von denen jede eine Querschnittsfläche aufweist, ge­ kennzeichnet durch ein endloses Metallband (32'; 32") und ein Feld von Perfo­ rationen (501) durch das Metallband, deren jede eine Querschnittsfläche hat, die klei­ ner als die Querschnittsfläche der Vakuumöffnungen ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch ein Verhältnis der Per­ forations-Querschnittsfläche zur Öffnungs-Querschnittsfläche von etwa 1 : 5.

14. Verfahren zur Anwendung in einer Druckvorrichtung (10), gekennzeichnet durch
Ausbilden eines Metallbandes (32; 32'; 32") mit einer Vielzahl von Perforationen (501), die jeweils eine bedeutend kleinere Querschnittsfläche als die Querschnittsflä­ che von Vakuumöffnungen (315) in einer Vakuumplatte (36; 311) der Vorrichtung ha­ ben, so daß der vakuumindizierte Luftstrom durch das Metallband auf ein Bruchteil des Luftstromes durch die Vakuumplatte reduziert ist, und
Anordnen (38, 40) des Metallbandes zur Bewegung in einer endlosen Schleife um die Vakuumplatte.

15. Verfahren zum Herstellen eines Metallbandes (32; 32', 32") zur Verwendung in einer Vakuumplatte(36; 311), gekennzeichnet durch
Bestimmen der Öffnungsquerschnittsfläche von Vakuumöffnungen (315) der Vaku­ umplatte und
Perforieren des Metallbandes mit Perforationen (501), deren Querschnittsfläche klei­ ner oder gleich etwa 20% der Öffnungsquerschnittsfläche ist.