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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Die
Erfindung betrifft ein Vakuumplattensystem gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch
1. Allgemeiner betrifft die Erfindung eine Vakuum-Transportbandvorrichtung,
wie sie bei Tintenstrahldruckvorrichtungen eingesetzt wird, und
ein Verfahren zum Betrieb, insbesondere ein System mit eingeschränktem Vakuumstrom,
um Mediumfältelung
zu kontrollieren und minimale durch Luftstrom erzeugte Effekte auf
die Tintenstrahlflugbahnen durch Luftstrom zu haben.
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2. Beschreibung des Standes
der Technik
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Ein
Vakuumplattensystem gemäß dem Oberbegriff
von Patentanspruch 1 ist aus der
US 5 133 543 A bekannt.
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Ein
weiteres Vakuumplatten-Transportsystem ist aus der
DE 689 16 276 T2 bekannt.
Das dort beschriebene System umfaßt eine Vakuumplatte mit einer
großen
Anzahl kleiner Vakuumöffnungen,
die in gegenüberliegenden
Enden einer großen
Anzahl von kleinen Kanälen
angeordnet sind. Über
die Kanäle erstrecken
sich eine Reihe von beabstandeten Transportbändern, wobei sich jeder Kanal
unter zwei benachbarten Transportbändern erstreckt, so daß die Vakuumöffnungen
jeweils durch Transportbandkanten abgedeckt sind. Dadurch wird nur
eine relativ kleine Fläche
der Transportbänder
Saugkräften
unterworfen. Die Transportbänder
weisen keine Perforationen auf.
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Die
Tintenstrahltechnologie ist relativ hochentwickelt. Kommerziell
erhältliche
Produkte wie Computerdrucker, Gaphikplotter und Faxmaschinen setzen
Tintenstrahltechnologie zum Erzeugen 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 vorgenannten Aufsätze
wird zur Hintergrundinformation verwiesen. Weitere Einzelheiten
der grundlegenden Tintenstrahldrucktechnologie sind ferner in der
nachfolgenden detaillierten Beschreibung der Erfindung anhand der 1 erläutert.
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Es
ist bekannt, eine Vakuum indizierte Kraft zum Halten eines flexiblen
Mediumblattes an einer Oberfläche
einzusetzen, z. B. zum Transport von Blattmaterial, wobei ein Druckmediumblatt
temporär an
einem Transportsystem oder einer Vakuumplatte und dgl. gehalten
wird. (Im folgenden wird ”Vakuum indizierte
Kraft” auch
bezeichnet als ”durch
vakuumindizierte Strömung”, ”Vakuumströmung” oder noch
einfacher als ”Luftstrom”, ”Vakuum” oder ”Saugwirkung”, 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. Beispielsweise ist bekannt, eine mit Löchern in
deren Oberfläche
versehene rotierende Trommel einzusetzen, 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 Schreibmaschinengummiwalze,
definiert werden kann; somit ist für die Zwecke der Erfindung
der Ausdruck ”Platte” generell
als jegliche Papierniederhaltefläche
gebraucht, wie sie – stationär oder beweglich – 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 Transportband getriebenes
Medium-Handhabungssystem).
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Generell
wird in Druckeranwendungen die Vakuumvorrichtung entweder zur Unterstützung von Druckmedium
in Form geschnittener Blätter
beim Transport zur und von der Druckstation (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 Druckmedien zu bezeichnen, und der Ausdruck ”Drucker” ist für alle Arten
von Druckvorrichtungen verwendet; hierdurch ist keine Beschränkung des Schutzbereichs
der Erfindung beabsichtigt oder vorzunehmen).
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Im
wesentlichen beinhaltet ein Tintenstrahl-Druckverfahren die digitalisierte
Punkt-Matrix-Manipulation
von Tintentropfen oder anderen flüssigen Farbtropfen, die von
einem Schreibgerät 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 Tintenerzeugungsmechanismus
und einer Gruppe oder einer Reihe von Tintenstrahl-Abfeuerdüsen besteht.
Jede Gruppe oder ausgewählte
Untergruppe von Düsen (im
Stand der Technik als ”primitiv” bezeichnet)
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 einzigen
Hub- oder Schwaden-Scannen des Schreibers über das Papier ein Schwaden
von Punkten gedruckt werden. Das Papier wird schrittweise weitergefördert, um
eine Reihe von angrenzenden Schwaden zu erzeugen. Punktmatrix-Manipulation
wird dazu eingesetzt, alphanumerische Zeichen, graphische Bilder und
sogar graphische Reproduktionen aus den Tintentropfen zu formen.
Seitenbreite Tintenstrahl-Druckköpfe
sind ebenfalls in Betracht zu ziehen und einsetzbar in Verbindung
mit der Erfindung.
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Ein
wohlbekanntes Phänomen
des Naß-Farbdruckens
ist ”Papierfältelung”, d. h.
die Ausbildung einer durch Sättigung
und Trocknen von Tintenablagerungen auf dem faserartigen Medium ausgebildetete
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
einfachere Textseiten und ergibt daher stärkere Papierfältelung.
Ferner führen
Farben in gemischten Kombinationen aus verschieden gefärbten Tintentropfen
zu lokal stärker
gesättigten
Bereichen und auch zu einer stärkeren
Fältelungstendenz.
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Wenn
die Tintenstrahlschreibgeräte,
die oft mit einer verhältnismäßig großen Geschwindigkeit über das
Papier scannen, winzige Tintentröpfchen auf
benachbart positioniertes Druckmedium 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 ”Artefacte” bezeichnet)
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
09/514,830 betreffend eine ”Vakuumplatte mit
schwacher Strömung
für eine
Tintenstrahl-Druckvorrichtung” dargestellt.
Im wesentlichen wird hier eine Vakuumplatte mit einem Feld von Vakuumöffnungen
eingesetzt, die einzeln gefiltert sind. Der Filter ist so gestaltet,
daß er
eine beschränkte
Luftströmung
erzeugt, so daß der
Medium-Niederhaltedruck im wesentlichen gleichförmig bleibt, wenn die Vakuumplatte
entweder vollständig
abgedeckt oder teilweise unabgedeckt ist. Der Filtermechanismus
sieht eine Luftstromeinschränkung
derart vor, daß Tintentropfenbahnen
in der Druckzone unbeeinflußt
bleiben, eine akustische Dämpfung
der Vakuumpumpe erzeugt wird und der Vakuumdruck an den Druckmediumrändern relativ
hoch gehalten wird.
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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.
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ABRISS DER ERFINDUNG
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Die
Erfindung schlägt
ein Vakuumplattensystem gemäß Patentanspruch
1 sowie ein Verfahren gemäß Patentanspruch
9 und eine Verwendung des Vakuumplattensystems gemäß Patentanspruch
12 vor.
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Gemäß einem
grundsätzlichen
Aspekt schafft die Erfindung ein Vakuumplattensystem zum Transportieren
eines Blattmaterials umfassend eine Vakuumplatte mit Vakuumöffnungen
zum Durchlassen eines Luftstromes an vorbestimmten Stellen einer
Oberfläche
der Vakuumplatte, eine Vakuumvorrichtung, welche der Vakuumplatte
zugeordnet ist und den Luftstrom erzeugt, und ein die Oberfläche überlagerndes
Transportband mit einem Feld von Bandperforationen in dem Transportband,
welcher einen wesentlich kleineren Durchmesser als der Vakuumöffnungsdurchmesser
haben.
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Die
Erfindung sieht ferner ein Verfahren zum Transportieren von Tintenstrahldruckmedium über eine
Vakuumplatte vor, die zu einer Vakuumvorrichtung gehört und die
folgenden Schritte umfaßt:
Ziehen eines Vakuums durch eine Vielzahl Vakuumöffnungen, welche quer über die
Vakuumplatte verteilt sind, und Transportieren von Tintenstrahldruckmedium über die
Vakuumplatte in einer vorbestimmten Richtung mittels eines perforierten
Transportbandes, welches der Vakuumplatte so zugeordnet ist, daß die Strömung durch
eine kombinierte Anordnung aus der Vakuumplatte und dem Transportband
eingeschränkt wird.
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Das
erfindungsgemäße Vakuumplattensystem
wird verwendet in einer Tintenstrahl-Druckvorrichtung, 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 Vakuumplatte hat, die mehrere Vakuumöffnungen,
eine Vakuumkammer und eine Vakuumvorrichtung zum Erzeugen eines
Unterdrucks in der Vakuumkammer 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
Vakuumhaltedruck auf ein Blatt eines Druckmediums ausgeübt wird,
welches von dem Transportband über die
Vakuumplatte transportiert wird, und wobei der über dem Transportband in der
Druckzone herrschende Luftstrom kleiner als ein Luftstrom ist, der Tintentropfenflugbahnen
beeinflussen würde.
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In
einer Ausführungsform
sieht die Erfindung eine Transportvorrichtung für Druckmedium vor, die den
Vakuumstrom einschränkt
und eine Kombination aus einem perforierten Transportband und einer
mit Vakuumöffnungen
versehenen Vakuumplatte ist, die eine wirksame Bandporosität hat, die
kleiner als die Vakuumplattenporosität ist.
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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 Vakuumplattensystem schwacher Strömung mit
minimalen, durch Luftstrom erzeugten Tintentropfen-Richtungsfehlern;
sie
schafft einen im wesentlichen gleichförmigen Medium-Niederhaltedruck,
wenn die Vakuumplatte entweder vollständig abgedeckt oder teilweise
unabgedeckt ist;
sie schafft eine Vakuumplatte mit schwacher
Durchströmung,
welche ermöglicht,
daß der
Vakuumkammerdruck im wesentlichen unabhängig davon konstant bleibt,
ob die Vakuumplatte vollständig
abgedeckt 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 Vakuum induzierten Luftstrom erzeugt wird;
sie
schafft eine Vakuumplatte, 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 Vakuumplattenkonstruktion, was zu weniger Bauteilen und geringeren Herstellkosten
führt;
sie
eliminiert das Vakuumlecken zwischen Vakuumöffnungen;
sie schafft
eine Mediumtransportbandkonstruktion mit besseren Wärmeübertragungseigenschaften;
sie
schafft ein Mediumtransportband, welches weniger anfällig für unproduktive
Wärmeverluste
ist, und
sie schafft ein dauerhafteres Mediumtransportband.
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Die
vorstehende Zusammenfassung und Auflistung von Vorteilen ist weder
als eine vollständige
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 diesem Gebiet, auf welches sich
die Erfindung bezieht, von der Natur der Erfindung zu unterrichten,
um Hilfestellung für
ein Verständnis
des Patentes bei zukünftigen
Recherchen zu geben. Andere Ziele, Merkmale und Vorteile der Erfindung
ergeben sich unter Berücksichtigung
der nachfolgenden Beschreibung und der zugehörigen Zeichnungen, in denen
gleiche Bezugszeichen gleiche Merkmale durchgängig bezeichnen.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 zeigt
eine schematische Darstellung einer Tintenstrahl-Druckvorrichtung
gemäß der Erfindung.
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2 (Stand
der Technik) ist eine Draufsicht auf eine Einzelheit der Oberfläche einer
Vakuumplatte.
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3 ist
eine schematische Darstellung eines Vakuumplattensystems, wie es
bei der Erfindung eingesetzt ist und auch in 1 gezeigt
ist.
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4 (Stand
der Technik) ist eine Draufsicht auf eine beispielhafte Vakuumplattenoberfläche mit darin
vorgesehenen Vakuumöffnungen.
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5 ist
eine schematische Darstellung (Draufsicht) auf einen Abschnitt einer
bevorzugten Ausführung
eines endlosen Transportbandabschnittes gemäß der Erfindung.
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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 Erfindung
einer Druckvorrichtung gemäß 1 läuft.
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Die
Zeichnungen sind als nicht maßstäblich gezeichnet
zu verstehen, es sei denn, hierauf wäre ausdrücklich hingewiesen.
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BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN
AUSFÜHRUNG
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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 Umsetzen der Erfindung in die Praxis betrachtet wird. Alternative
Ausführungen
sind ebenfalls beschrieben, soweit erforderlich.
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1 ist
eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispieles einer Tintenstrahldruckvorrichtung 10 gemäß der Erfindung.
Ein Schreibgerät 12 ist
mit einem Druckkopf 14 versehen, 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.
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Eine
Bauart für
den Papiertransport in die und aus der Druckzone und eine bevorzugte
Ausführung
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
Vakuumplatte 36 in der Druckzone 34; ein spezielles
Vakuumplatten-Subsystem
gemäß der Erfindung
ist nachfolgend im einzelnen beschrieben. Allgemein ist das Vakuumplatten-Subsystem
einem bekannten Vakuumerzeugungssystem 37 zugeordnet (zur
Vereinfachung der Beschreibung nachfolgend manchmal lediglich als ”Pumpe” bezeichnet).
Das Papierblatt 16 wird von einem Eingabevorrat (nicht gezeigt)
abgezogen und mit seinem auflaufenden Rand 54 einer Führung 50, 52 zugeführt, 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 Papierbahn ist durch Pfeil 31 gekennzeichnet). Wenngleich
die Vakuumaufhebung durch das Transportband 32 stromabwärts von
der Druckzone 34 (d. h. nach Verlassen der Vakuumplatte)
zum Transport 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.
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Unter
Bezugnahme sowohl auf die 1 als auch
die 2 (Stand der Technik) ist eine spezielle Bauart
einer mit Kanälen
versehenen Vakuumplatte 201 gezeichnet. Diese Vakuumplatte 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 Vakuumplatte 201 zu verteilen und so das Papierblatt 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 Luftstrom durch die Löcher 207 des
Schlitzes 205 groß,
weil der Papierbereich 209 nicht den gesamten Schlitz gegenüber der
lokalen Atmosphäre
abschließt.
Dies kann zu verschiedenen Problemen führen. Beispielsweise ist der
Luftstrom in die Vakuumkammer bei kleineren Mediumblättern größer, die einen
größeren Prozentsatz
der Vakuumplattenoberfläche 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 Vakuumplatte von 30 × 41
cm (12 × 16
Zoll) so aufliegt, daß nur
etwa 8% der Vakuumplattenoberfläche
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 Geräuschproblemen
und zu erhöhten
Herstellkosten führt.
Die Verwendung kleinerer Löcher 207 schwächt das
Vakuumniveau in teilweise offenen Schlitzen 205 und führt zu anderen Schwierigkeiten,
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 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 während eines
Druckzyklus führen
kann.
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In
den 1 und 3 sind Darstellungen von Einzelheiten
des Vakuumplatten-Subsystems 301 für die Druckvorrichtung 10 gezeigt.
Das Subsystem 301 ersetzt grundsätzlich die Elemente 36 und 37 in
der Druckzone 34 der 1. Elektrische
Energie wird in bekannter Weise zugeführt; weitere Einzelheiten sind
für ein
Verständnis
der Erfindung nicht erforderlich.
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Ein
Pumpen-Absaugmechanismus 37' ist
in bekannter Weise in einer Vakuumkammer 307 angebracht
(in der allgemeinen Anordnung korrelierend zu 1,
Element 36). Ein Blatt Papier 16 wird längs der
Papierbahn 31 zur Druckzone mittels eines perforierten
Transportbandes 32' gefördert. Eine
Vakuumplatte 311 ist auf der Vakuumkammer 307 montiert.
Die Vakuumplatte 311 hat mehrere Vakuumöffnungen oder Durchlässe 315,
welche ihre Außenseite
mit der Vakuumquelle verbinden. Die Vakuumströmung durch die Vakuumplatte 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 Anordnung 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.
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Gemäß 4 hat
eine Ausführung
eine im wesentlichen ebene Vakuumplatte 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 Vakuumöffnungen 315 in
einem linearen Feld von im wesentlichen kreisförmigen Vakuumöffnungen
vorgesehen. In einer bevorzugten Ausführung hat jede Vakuumöffnung einen
deutlich größeren Durchmesser
als die Perforationen im Transportband 32, das gemäß 1 über sie
läuft, wobei
die Vakuumöffnungen
einen Abstand P-P haben, der wesentlich größer als der Abstand zwischen den
Perforationen im Transportband um einen vorbestimmten Faktor ist,
im wesentlichen den doppelten Abstand. Allgemein ist bevorzugt,
daß die
Vakuumöffnungen 315 der
Vakuumplatte groß genug
sind, daß sie
nicht mit Tinte oder Papierstaub oder einem Ärosolgemisch aus diesen beiden
verstopfen kann. Die Vakuumöffnungen 315 haben
einen Durchmesser im ungefähren
Bereich von 2 bis 7 mm, der als für die Bedingungen des Tintenstrahldruckens
geeignet befunden wurde.
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Die 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 Fairfield, NJ, USA) mit
einer Stärke
von etwa 0,125 mm (0,005 inch) was das Band ausreichend flexibel
für einen
Drucker 10 macht (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 Werkstoff niederer
Reibung beschichtet werden, um Reibung und Verschleiß beim Passieren
des Bandes über
die Vakuumplatte 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 Bandperforationen 501 ist
vorgesehen, um das Vakuum 305 von der Vakuumplatte 311 (s. 3)
durch das Transportband zur Außenfläche 32' zu führen.
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Für die konstruktive
Ausführung
der Vakuumplatte 311 gemäß 4 ist das
Feld 500 von Perforationen 501 als versetzte Feldanordnung
mit einem Perforationsabstand in Querrichtung des Bandes CBPS von
etwa 1,13 mm und einem Perforationsabstand LPS in Längsrichtung
des Bandes 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 Ausführungsform
ist ein etwa 4,0 mm breites Randgebiet 503 längs jeder
Längskante
des Bandes 32' vorgesehen.
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Mit
dem Perforationsfeld 500 gemäß den 5 und 5A und
der in 4 dargestellten Anordnung der Vakuumplattenöffnungen
lassen die Perforationen 501 den Durchgang von Luft nur
dann zu, wenn sie über
den Vakuumplattenöffnungen 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 Tintentropfen-Flugbahnen nicht
zu beeinflussen und andere Probleme im Zusammenhang mit der Verwendung
eines Vakuums (s. oben Kapitel ”Hintergrund
der Erfindung”)
zu minimieren.
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Der
Fachmann erkennt auch, daß bei
einer alternativen Ausführung
die Vakuumöffnungen
in Vakuumkanäle
münden
können,
die sich quer zur Vakuumplattenoberfläche 313 erstrecken.
Eine solche Anordnung ist bekannt, um das Vakuum gleichförmiger über die
Breite der Vakuumplatte zu verteilen. Siehe hierzu US-Patentanmeldung
09/292,838 von Wotton et al. mit dem Titel ”Vakuumoberfläche für mit befeuchtendem
Färbmittel
arbeitende Druckvorrichtung”.
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6 zeigt
eine bevorzugte Ausführung
mit einer Kombination eines perforierten Transportbandes 32'' und einer Vakuumplatte 311'', die mit Vakuumöffnungen
versehene Kanäle 601 aufweist.
Der Bandabschnitt 32'' ist transparent
dargestellt, so daß die
darunter liegenden Einzelheiten der Vakuumplatte 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 vakuuminduzierte Kraft äquivalent
zu etwa 200 mm (8 inch) Wassersäule
unterhalb der Vakuumplatte 311'' ist
bevorzugt. Es können
Vakuumkräfte
im Bereich von ca. 76 bis 1270 mm (3 bis 50 inch) Wassersäule bis
130 cm Wassersäule
eingesetzt werden.
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Eine
Reihe von Kanälen 601 in
der Vakuumplatte 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
Papiertransportrichtung 31 (1) angeordnet.
Vakuumöffnungen 315 durch den
Boden jedes Kanals 601 haben einen Durchmesser, der geringfügig kleiner
als die Kanalbreite ist. Die Vakuumöffnungen 315 in einem
Kanal 601 sind voneinander um 7 mm getrennt. Gemäß 5A ist
im Transportband 32'' ein Feld 500 von
versetzten Perforationen 501 vorgesehen. Die relative Bandporosität beträgt etwa
2,5%. Die relative Vakuumplattenporosität 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 Vakuumplattenporosität liegt etwa
in einem Bereich von 10% bis über
90%. Das Transportband 32, 32', 32'' sieht
die erforderliche Strömungseinschränkung vor;
deshalb können
die Luftströmungs-Durchlaßvakuumöffnungen 315 der Vakuumplatte
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” diskutiert.
Größere Vakuumöffnungen
in der Vakuumplatte neigen weniger zum Verstopfen, und eine erhöhte Packungsdichte
kann ein Vakuum bis näher
an den Mediumrändern
schaffen. Die Fläche
jeder Luftdurchlaßvakuumöffnung 315 durch
die Vakuumplatte 311, 311'' sollte
wesentlich größer als
die kombinierte Fläche
aller Luftdurchlässe
durch das Transportband 32, 32', 32'' sein,
welche die Vakuumströmung 305 durch
die Papiertransportoberfläche
des Bandes herstellen. Falls nicht, würde ein signifikanter Druckabfall über die
Vakuumplatten-Öffnungen
herrschen. Wenn eine Luftdurchlaßvakuumöffnung 315 der Vakuumplatte
etwa fünf mal
so groß wie
die zugeordnete kombinierte Oberfläche der Bandperforation ist,
beträgt
der Druckabfall über
die Vakuumplatte etwa 4% des Druckabfalls über das Band. Es ist bevorzugt,
wenn mindestens 75% des Druckabfalls über das Band erfolgt.
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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 Flächendichte
von Perforationen im Band basierend auf den Konstruktionsparametern
und dem beabsichtigten Medieneinsatz der speziellen Ausführung vorgesehen
werden kann. 5A zeigt eine beispielhafte
Ausführung.
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Somit
sieht die Erfindung eine Tintenstrahlvorrichtung 10 mit
einem Vakuum-Druckmediumtransportsystem 301 zum
Bewegen des Druckmediums 16 durch eine Druckzone 34 vor.
Ein Transportband 32 ist mit einem Feld 500 von
Perforationen 501 versehen derart, daß die Vakuumströmung 305 eingeschränkt wird.
Die Perforationen lassen nur einen begrenzten, vakuuminduzierten
Luftstrom 305 durch das Band durch, wenn sich dieses über einer
Vakuumöffnung 315 der
Vakuumplatte 311 befindet.
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Der
Fachmann erkennt, daß das
Konzept der Erfindung auch bei Ausführungen mit gekrümmten Vakuumplatten
einschließlich
Trommelkonstruktionen anwendbar ist, wobei die Vakuumplatten- und Vakuumkammeranordnung
konzentrisch sind.
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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 offenbarten Ausführungen einzuschränken. Offensichtlich
sind viele Modifikationen und Abwandlungen dem Fachmann auf diesem Gebiet
offenbar. Die Bandporosität
und die Vakuumkrafterfordernisse sind Funktionen eines spezifischen
Druckers 10; eine aktuell erzeugte Vakuumkraft 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 beschrieben, um am besten die Prinzipien der Erfindung und deren
am besten praktizierbare Ausführung
zu erklären
und dadurch andere Fachleute auf diesem Gebiet zum Verstehen der
Erfindung 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
dieser Offenbarung der Öffentlichkeit
freigegeben werden, und zwar unabhängig davon, ob dieses Element,
die Komponente oder der Verfahrensschritt ausdrücklich in den beigefügten Ansprüchen erwähnt ist.
Kein Anspruchsmerkmal ist unter den Vorschriften von 35 U. S. C.,
section 112, 6. Absatz zu interpretieren, es sei denn, daß dieses Merkmal
ausdrücklich
unter Verwendung der Formulierung ”Mittel zum ...” gefaßt ist.